谷雅慧主编老师新课程3-1 3-2教材分析

新课标高中物理教材

教材分析和教学建议课程教材研究所人民教育出版社物理室谷雅慧guyh@选修1-2选修2-2选修2-3选修1-1选修2-1选修3-1选修3-4选修3-5选修3-2选修3-3物理1

物理2选修共同必修必修内容标准（课程模块）共同必修——物理1、物理2：这是全体高中学生的共同学习内容。物理1：运动描述、相互作用与运动规律物理2：机械能和能源、抛体运动与圆周运动、经典力学的成就与局限性课程内容说明选修系列：选1系列、选2系列、选3系列选修1系列选修1-1：电磁现象与规律、电磁技术与社会发展、家用电器与日常生活选修1-2：热现象与规律、热与生活、能源与社会发展课程内容说明选修2系列选修2-1：电路与电工、电磁波与信息技术选修2-2：力与机械、热与热机选修2-3：光与光学仪器、原子结构与核技术课程内容说明选修3系列选修3-1：电场、电路、磁场选修3-2：电磁感应、交变电流、传感器选修3-3：分子动理论与统计思想、固体、液体与气体、热力学定律与能量守恒、能源与可持续发展选修3-4：机械振动与机械波、电磁振荡与电磁波、光、相对论选修3-5：碰撞与动量守恒、原子结构、原子核、波粒二象性课程内容说明《课程标准》关于选修模块的说明：选修课程由10个模块组成。选修1-1、1-2侧重物理学与社会科学和人文科学的融合，强调物理学对人类文明的影响；选修2-1、2-2、2-3侧重从技术应用的角度展示物理学，强调物理学的应用和实践；选修3-1、3-2、3-3、3-4、3-5在注重物理学的应用和社会意义的同时，较系统地介绍物理学的内容，进一步强调物理学的研究思想和方法。课程内容说明选修系列1强化科学素质培养继承了我国科学教育中重视基础知识学习和基本技能训练的优良传统，保证学生学好“课程标准”中所列1-1模块中的各个基本知识点。改变内容上的繁、难、偏、旧，根据少而精的原则，精选和更新教学内容，删减传统教材中要求学生死记硬背和过细过窄的知识内容，从新的角度做出增删取舍和编排，对教材内容进行重新整合。避免艰深的数学公式和计算，突出物理知识的物理本质，树立鲜明的物理图像，整合出一条清晰、简练而系统的基础知识的主干线。使学生对这部分知识有一个整体的、本质的理解和把握。关于1-1模块，以“场”的概念为中心，突出“电磁现象的微观本质－电场－磁场－电与磁的联系和转化－电磁场与电磁波”的知识主干线。通过这部分知识的学习，使学生形成一个关于“电磁场”的物理世界图景。以精练的章节设计（四章）和内容选择，呈现出主干基础知识内容，使学生从零乱地记忆一些定义、事实、公式、数据、结论和计算方法，转移到注重基础性学力、发展性学力和创造性学力的培养上来。

致

同

学

们

第一章

电

场

电

流一、电荷

库仑定律二、电场三、生活中的静电现象四、电容器五、电流和电源六、电流的热效应

第二章

磁

场一、指南针与远洋航海二、电流的磁场三、磁场对通电导线的作用四、磁场对运动电荷的作用五、磁性材料

第三章

电磁感应一、电感应现象二、法拉第电磁感应定律三、交变电流四、变压器五、高压输电六、自感现象

涡流七、课题研究：电在我家中

第四章

电磁波及其应用一、电磁波的发现二、电磁波谱三、电磁波的发射和接收四、信息化社会五课题研究：社会生活中的电磁波

例如第二章“磁场”章首即以一个“司南”的照片展示了我国古代对科学的贡献，接下来以郑和下西洋开始了磁的探索，在用科学的方法学习和研究了磁的一些内容后，又提到“阿波罗登月计划”探究月亮磁场的问题。这样就把历史和现代有机地结合走来，使学生明确地感受到，学习历史不仅仅是为了解历史，更主要的是为了更好地理解科学，更好地服务现代。

例如第四章“电磁波及其应用”从19世纪麦克斯韦的“电磁场理论”、赫兹的“电火花”这些“基本”的知识、“历史”的内容，到现实生活中常用的“电视机”、“移动电话”、“微波炉”，再到“隐形飞机”、“E炸弹”以及“寻找地外文明”。这些知识不仅是学生们极感兴趣的，而且可以帮助学生认识当代高技术的发展状况和应用前景。二、教材特色选修系列2来龙去脉中，更重去脉

把关注点放在物理知识和方法的具体应用上

在知识的难易程度上，把握在“适度、够用”的程度

教材分析的几个基本出发点1.体现模块3系列课程要求的定位《课程标准》关于选修3-1模块的说明：本模块是选修模块。物理学有自己的实验基础和逻辑结构，有广泛的技术应用，它是人类文化的重要组成部分，它的发展深刻地影响着人类的生产和生活方式。在本模块中，学生将比较全面地学习物理学及其技术应用，了解它与社会发展以及人类文化的互动作用。……。教材分析的几个基本出发点1.体现模块3系列课程要求的定位——比较系统和全面地学习物理学，强调物理学的研究思想和方法2.体现新的课程理念——促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考，重视学习过程中的体验，发展科学探究能力，逐步形成科学态度和科学精神。（一）3-1、3-2与原教材章节结构对比

〔新〕第一章

1电荷及其守恒定律

2库仑定律

3电场强度

4电势能和电势

5电势差

6电势差与电场强度的关系7静电现象的应用

8电容器与电容

9带电粒子在电场中的运动

〔原〕第十三章一、电荷库仑定律

二、电场电场强度

三、电场线

四、静电屏蔽

五、电势差电势

六、等势面

七、电势差与电场强度的关系

八、电容器的电容

九、带电粒子在匀强电场中的运动*十、静电的利用和防止电势能、电势、电势差的知识线索不同电势能、电势、电势差的知识线索不同静电复印其它

〔新〕第二章恒定电流

1电源和电流

2电动势

3欧姆定律

4串联电路和并联电路

5焦耳定律

6导体的电阻

7闭合电路欧姆定律

8多用电表原理

9实验：练习使用多用电表

10实验：测定电池电动势和内阻11简单的逻辑电路〔原〕第十四章恒定电流

一、欧姆定律

二、电阻定律电阻率

三、半导体及其应用

四、超导及其应用

五、电功和电功率

六、闭合电路欧姆定律

七、电压表和电流表

伏安法测电阻√√√√√√√√增加

〔新〕第三章磁场1磁现象和磁场

2磁感应强度

3几种常见的磁场

4通电导体在磁场中所受到的力

5运动电荷在磁场中所受到的力

6带电粒子在匀强磁场中的运动

〔原〕第十五章磁场一、磁场磁感线

二、安培力磁感应强度

三、电流表的工作原理

四、磁场对运动电荷的作用

五、带电粒子在磁场中的运动质谱仪六、回旋加速器

第四章电磁感应1划时代的发现

2探究电磁感应的产生条件

3法拉第电磁感应定律

4楞次定律

5电磁感应现象的两类情况

6互感和自感7涡流

第十六章电磁感应一、电磁感应现象

二、法拉第电磁感应定律三、楞次定律四、椤次定律的应用

五、自感现象

六、日光灯原理

*七、涡流

增加增加

〔新〕第五章交变电流1交变电流

2描述交变电流的物理量

3电感和电容对交变电路的影响

4变压器5电能的输送

〔原〕第十七章交变电流

一、交变电流的产生和变化规律

二、表征交变电流的物理量

三、电感和电容对交变电流的影响

四、变压器

五、电能的输送

*六、三相交变电流

〔新〕第六章传感器1传感器及其工作原理

2传感器的应用

3实验：传感器的应用〔原〕第二册（必加选）〔阅读〕电容式传感器

〔阅读〕动圈式话筒原理

〔实验〕传感器的简单应用

总的感觉

一、结构方面：大体继承了原教材的基本结构和线索，对此，不会造成教学不适应的问题。

二、内容方面：新增加的知识内容不多（传感器、门电路）。而且在编写这些新内容时，注重基础性、连贯性和可读性，新教科书在知识上不会有大的困难。

三、理念方面：新教科书重视“过程“目标的落实，重视“情感”目标的体现，重视联系学生生活、社会实践和现代科技。如何在新教科书的基础上通过教师的进一步创造，在课堂教学中体现新的课程理念，这是实施新课程需要解决的最大问题。课文中有的地方提出了一些新概念（如恒定电场等），旨在增强对原有知识的理解，而不是有意增添新的知识点。（二）选修3-1、3-2

教材分析和教学建议

各种守恒定律都是物理学的基本定律，它们不是在盲目摸索中得来的副产品，它是物理学家追求的目标。新教科书突出了守恒的思想，例如，力学中学习功和能的时候就是从“追寻守恒量”开始的。这里把电荷守恒定律作为一节，目的就在于此。过去常把摩擦起电和感应起电作为单独的两个知识点来处理，新书中它们从属于电荷守恒定律。编者要通过对这两个现象的分析，使学生想到：电荷可能是守恒的。对于元电荷的概念，最重要的是把握电荷量子化的思想，这是学生第一次接触“量子化”，要为以后的学习做铺垫。为什么把电荷守恒定律单列一节

大量事实表明，电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变。这个结论叫做电荷守恒定律（lawofconservationofelectriccharge）。近代物理实验发现，在一定条件下，带电粒子可以产生和湮没。例如，由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子；一对正、负电子可同时湮没，转化为光子。不过在这些情况下，带电粒子总是成对产生或湮没，两个粒子带电数量相等但正负相反，而光子又不带电，所以电荷的代数和仍然不变。因此，电荷守恒定律现在的表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。它是自然界重要的基本规律之一。电荷守恒定律的传统表述和现在的表述

在有效完成“电荷”教学的基础上，学生能够认识到，无论是摩擦起电还是感应起电，其本质都是微观带电粒子（如电子）在物体之间或物体内部的转移，而不是创造出了电荷。有了这样的认识，就可以顺利引出电荷守恒定律的传统表述。对于这一表述在教学中需明确：电中性物体中是有电荷存在的，只是电荷的代数和为零；“电荷的中和”是指电荷的种类和数量达到等量、异号，这时正、负电荷的代数和为零；“电荷的总量”是指电荷的代数和。由此可见，如果能够使学生正确理解上述问题，就容易理解现在的电荷守恒定律了。注意：关于正、负电子的湮没转化为光子等现象，在教学中不宜要求过高，可以告诉学生，这部分内容以后还会学习，现在只要求学生体会到，随着人类研究领域的扩大和深入，电荷守恒定律有了新的表述即可。电荷守恒定律的传统表述和现在的表述

这章的第1节给出了验电器和静电计的照片。静电计实际上就是具有导电外壳的验电器。静电计的外壳与中间的金属杆构成了一个电容器，它们是电容器的两个极板。与验电器一样，指针（或金属箔）张开的大小表示带电的多少；对于电容器来说，带电多少正比于两板的电势差，所以当它们分别与两个导体相连时，可以由静电计指针的张角判断它们的电势差。外壳是否接地对于显示电势差没有影响，但有时可以增加实验现象的稳定性。由于静电计这个“电容器”的两个极板太简陋，受外界影响太大，极板间的电势差与板上电荷量的关系比较复杂，所以静电计只能用来定性地估计电势差。

静电计与验电器有什么区别？

科学定律的建立需要实验事实，也需要归纳，但不一定符合“大量数据—→归纳—→结论”这样简单的模式。科学家以广泛的知识和深刻的洞察力为基础进行的猜想，才是最有创造力的思维活动。在18世纪中叶，库仑定律发现的前夕，对万有引力的研究已经相当深入，人们已经知道了反平方力的各种表现，例如，把质点放到均匀物质球壳中的任何一点，球壳对它的引力都是零。18世纪60年代，富兰克林做了一个实验：把一个带电的软木球吊在带电的罐头盒中，软木球不受任何力的作用。另一位物理学家爱普里斯特利据此猜测静电力也与万有引力一样具有反平方的性质。这里只能说是猜测，因为实验条件并不一样：罐头盒并不是均匀带电的球壳。在此同时，还有其他人由于不同事实的启发，也在推测静电力的反平方规律。库仑是在这样的背景下进行他的扭秤实验的。也就是说，实验前他已经对结果有了预测。现代人看他的原始资料，实验数据与反平方规律之间有很大的差距，根据这样的数据写出静电力的表达式，的确需要“勇气”。出于这样的考虑，教科书用的语言是，库仑“通过研究确认”了现在周知的库仑定律。

为什么没有说“库仑定律是由大量实验归纳得到的”？

以现代物理学的观点看，场是一种物质，但以数学的观点看，如果某量是空间各点的函数，这个空间也可以定义为一个场。例如，某空间区域的各点都对应一个矢量，那么这个空间就是一个矢量场。这个矢量场可以不涉及任何物质实体。定义电场的思路是这样的：在一个电荷附近的任何一点，检验电荷会受力，力与电荷量的比值与电荷量无关，说明比值反映了空间的某种性质，于是就定义了电场。这样定义的电场，可能是一种物质实体，也可能根本就是一个数学工具，我们无法区分。因此，在这里可以提一提电场的物质性，不必强调。我们没有说服学生的理由，过于强求反而给人不说理的印象。只有在变化的电磁场中，也就是在研究了电磁波的能量流动，特别是研究了电磁波的动量之后，我们才有充分的理由说，电磁场是一种物质。第三章关于磁场的物质性也是这样处理的。为什么本章没有强调电场的物质性？

各种势能都是空间点的函数，即一个点对应一个确定的值，如果做不到，就不可能定义某种势能。例如，在有摩擦的平面上把一个物体从基点O移到某点A，沿不同路径运动时摩擦力做的功不一样，这种情况下就不能在A点定义所谓的“摩擦势能”。分析某种力做功的特点，就能知道是否“一个点对应一个确定的（势能）值”。强调这些，目的是使学生对于势能有个清晰的认识。学习重力势能时教科书这样做了，学习电势能时还要这样做。教科书在这里以自己的行动渗透了科学态度的教育：说话、做事要讲道理，要合乎逻辑。有这样一个疑问：分析静电力做功的特点要用掉一些时间，尽管这样有利于科学方法和科学态度的教育，但是会不会影响学生解题的训练？其实两者可以兼顾。分析做功特点时的主要运算是功的计算，还有就是“用不变的量代替变化的量”的方法。这些都是解题所需要的非常基本的技能，教学时不仅要想着目标――得到做功与路径无关的结论；更要想着过程――功的计算。

为什么要讨论静电力做功的特点？

q在沿直线从A移往B的过程中（图1.4-1甲），受到的静电力F＝qE，静电力与位移AB的夹角始终为q，静电力对q所做的功为

W＝Fcos

q·

AB=qE·

AMq在沿折线AMB从A移往B的过程中（图1.4-1甲），在线段AM上静电力对q所做的功W1=qE·

AM。在线段MB上，由于移动方向跟静电力垂直，静电力不做功，W2＝0。在整个移动过程中静电力对q所做的功W＝W1+W2。所以W＝qE·

AM

再使q沿任意曲线ANB从A移动到B（图1.4-1乙）。我们可以用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近曲线ANB。只要q的移动方向与静电力平行，静电力都做功，而这些与静电力平行的短折线的长度之和等于AM。因此，静电力所做的功还W＝qE·

AM可见，不论q经由什么路径从A点移动到B点，静电力做的功都是一样的。由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能.

新教科书要突出科学思想，其中重要的一条是通过做功研究能量。分析了静电力做的功之后马上就会自然地得到电势能的概念，随后，由于电势能与检验电荷成正比，于是又得到了电势和电势差……先学电势差则不便于落实“通过做功研究能量”的思想。还有一个原因。对于现代的高中学生，能量已经是熟知的概念，电势和电势差则相对抽象，先学电势能再学电势差也符合从具体到抽象的原则。电势能作为能量家族的新成员，不仅丰富了对能量概念的认识，而且为电现象与其他现象之间的联系提供了沟通的渠道。后面讲到的非静电力对电荷做功与电势能的转化就是一例。为什么按电势能－电势－电势差的逻辑关系展开教学？

电场力电场强度电势差电势电势能电场力的功电场力做功与路径无关试探电荷在场中某点受的电场力与电荷量的比值跟试探电荷无关E＝F/q和重力与重力势能类比WAB＝EpA－EpB试探电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值跟试探电荷无关φ＝Ep

/q电场中两点电势之差叫电势差UAB＝φA－φBE数值等于沿场强方向单位距离的电势差U＝Ed

结构

线索

铺垫和引伸电场力电场强度电势差电势电势能电场力的功试探电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值跟试探电荷无关电场力做功与路径无关电场中两点电势之差叫电势差试探电荷在场中某点受的电场力与电荷量的比值跟试探电荷无关E数值等于沿场强方向单位距离的电势差E＝F/qWAB＝EpA－EpBφ＝Ep

/qUAB＝φA－φBU＝Ed和重力与重力势能类比WAB＝EpA－EpB

结构

线索

铺垫和引伸在这之前，有“重力做功与路径无关”作为铺垫这之前，有“重力功与重力势能关系”作为铺垫这之前，有电场强度概念的形成作为铺垫为串、并联电路电压关系的理论分析做了铺垫定义式决定式电场强度F/q（点电荷）…电势E/q（点电荷）…电容Q/U（平行板电容器）…●上述教材的设计有利于知识的类比：电阻

U/I（金属导体）

…

在科学技术工作中，公式的作用不只是用来计算，它也用来反映物理量之间的关系，包括定性的关系。这两个公式在教科书中正是起这样的作用。影响电容的几个因素的不同作用，通过公式可以一目了然。课程标准没有要求这两个公式，教科书也没有这方面的练习题，不必让学生记忆，也不必利用它们进行运算。由极板面积S和极板间的距离d计算平行板电容器电容的两个公式和应该要求到什么程度？

师生可以自行决定是否学习“做一做”和“说一说”栏目中的内容。如果跳过去，对后续学习没有直接的影响。用传感器做实验，这是一个方向，教科书写入这些内容，表示编者的导向。由于各校和各位老师的情况不同，编者没有把它们当做必学内容。但是，应该尽量创造条件做一两个这样的实验，至少可以在学生的兴趣小组中试做。怎样处理“做一做”栏目中“用传感器观察电容器的充电和放电”这类实验？

关于自由电荷在导体中做定向移动的原因，过去教学时总是说“……导体中有了电场……（于是）自由电荷发生定向运动”，没有更多的话。这段解释是正确的，但是实际教学中学生常问：导体中的电场不是为零吗，怎么又有了电场？当然，“导体中电场为零”是有条件的――静电平衡，不过学生的印象并不深刻，因为我们从来没有处理过静电不平衡的情况。如果稀里糊涂地过去，对于学习恒定电流这个知识点没有多大妨碍，但却有悖于“物理要说理”这个科学态度教育的原则。因此，教科书在这里往前走了一小步：有恒定电流存在时，电源两极和导体内的不同位置有电荷的堆积，使得导体内的电场不是零；但这些电荷的分布是不随时间变化的，因而电场也不随时间变化，这个电场（恒定电场）的规律与静电场相同。关于恒定电场，学生知道这些就足够了，不必分析导体内电荷分布的具体情况，也不必分析电荷分布达到平衡的过程。让学生具体知道哪些问题有待将来解决是有益的，我们的教学不只为学生解惑，也要使学生更多地存疑。为什么要引入“稳恒电场”的概念？从功和能的角度学习电动势的概念从能量转化的角度看，电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。如果移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么电动势E表示为E＝W/q可以看出，电动势也是用比值定义的物理量。

在过去的教学中我们说：“电源两极间电压的大小是由电源本身的性质决定的，为了表征电源的这种特性，物理学中引入了电动势的概念”，就这样把电动势的概念直接交给了学生。从学知识的角度看，这样做的确比较简洁，但却不能利用电源这个素材再一次强化“通过做功研究能量”的思想，而这点正是编者十分看重的，是科学方法教育的体现。物理课程要使学生养成理性思维的习惯（价值观的教育），凡是能讲理的都要讲。这并非是要求学生能够重复教科书的论述，而是让学生感受说理的过程。教科书从非静电力做功出发学习电动势的概念，体现了“说理”这个科学态度。“经历科学过程”的形式是多种多样的：学生可以通过讨论或实验认识新的规律，可以通过阅读来了解前人的工作过程……跟着教师的思路一环套一环地接受新的概念，也是经历科学过程的一种形式。为什么要从功和能的角度学习电动势的概念？在用图象研究电流与电压的关系时，横坐标和纵坐标各应是哪个物理量？

原则上讲，用图象表示两个物理量的函数关系时，横坐标、纵坐标各表示哪个量都可以。至于平时所说的“伏安特性曲线”，习惯上用横坐标表示电压。但是，新教科书中有些变通。书中引入欧姆定律的思路是这样的：演示实验→电压与电流成正比→斜率反映了导体对电流的阻碍作用→定义电阻。这段教学中，如果按习惯以电压为横坐标、电流为纵坐标，图象的斜率是电阻的倒数，解释起来麻烦一些。所以，教科书用图象表示演示实验的结论时，以电流为横坐标、电压为纵坐标；而在接下来的伏安特性的学习中又按习惯将横坐标、纵坐标分别表示电压、电流。为了让学生注意这个差别，图2.3-2和2.3-3之间加了一个旁批做些说明

在用图象研究电流与电压的关系时，横坐标和纵坐标各应是哪个物理量？串联和并联电路的知识线索关于串、并联电路的主要知识线索串、并联电路的电压关系串、并联电路的电阻关系根据电势差的概念理论分析串、并联电路的电流关系ABCDabcdb1c1d1a1根据“电荷分布稳定”分析得出导线上堆积电荷分布稳定导线内恒定电场的形成过程电流表和电压表（及量程改变）建立电流表和电压表的电路模型AV第三节串联电路和并联电路电压表和电流表一个电压可读的大电阻一个电流可读的小电阻为什么不从实验引入串联电路和并联电路的电流、电压的关系？

初中物理教科书也涉及串联电路和并联电路的电流、电压的关系，那是通过实验总结出来的。这套高中物理教科书以此为基础上了一个台阶：根据电荷守恒的思想，分别得出串联电路和并联电路中各点的电流的关系；又根据各点电势的关系，分别得出两种电路中的电压关系。教科书这样做的目的是使学生体会到，各个概念、规律都靠逻辑关系联系着，物理学是一个自恰的体系。编者还考虑到，在初中物理及其他科学课程的学习中，关于科学认识的过程，学生往往形成一个图景，那就是“实验→科学规律、实验→科学规律……”而实际的图景比这复杂得多：人们以事实为基础，总是力图找出尽量少的几个基本原理，再从这几个基本原理通过逻辑关系解释已知的事实（包括已知的科学定律）和预言未知的事实。不仅科学研究是这样，日常生活中也是这样。所找到的基本原理是否正确，所建立的逻辑网是否合适，则靠其后的事实来检验。这就是所谓的公理化体系。编者的这些努力，同样出于落实科学过程教育的考虑。电表的改装应该要求到什么程度？

电表的改装不应该做为一个独立的知识点来处理。编写教科书时的着眼点在于通过电表的改装来复习欧姆定律，教学时也应有这样的考虑，可以把它做为欧姆定律的应用来处理，与习题课有些相似。第4节的练习题3涉及测电阻时电压表的内接和外接的问题，是否要求太高？如果把电压表的内接、外接也做为一个知识点让学生记忆，那么该记的东西就太多了。教科书在这里是把它做为欧姆定律在新情境下的应用来处理的。教学的着眼点应该在于基本规律的练习，绝对不要让学生记忆××情况下应该内接、××情况下应该外接。高中物理的电学是否要求掌握混联电路？

“混联电路”不是一个规范的科学名词，历次教学大纲和课程标准以及历年的教科书中都没有这个名词。无论初中还是高中，如果出现多个电阻而且有的电阻之间相互串联、有的电阻之间相互并联，我们都要首先在最低层次上考虑两个（或多个）电阻单纯的并联或单纯的串联；然后把它们当成一个整体，再考虑与其他电阻的关系。这时我们应用的仍然是最基本、最单纯的串联和并联的规律。不存在所谓的混联的规律。为什么要通过能量关系来引入闭合电路的欧姆定律？

在过去的教学中，闭合电路的欧姆定律是通过儿童滑梯的比喻引入的，从学习这个知识点的角度讲，这样引入比较简单，学生容易接受。但闭合电路的欧姆定律是一个很好的素材，它能够充分体现功和能的概念在物理学中的重要性。既然学生已经从做功的角度认识了电动势的概念，这里仍旧通过功能关系的分析来建立闭合电路的欧姆定律，就是顺理成章的事了。能够娴熟地从功和能的角度分析物理过程，对于解决物理问题，以至对于应考，都是很有好处的。闭合电路欧姆定律的知识线索《课程标准》要求：“理解闭合电路欧姆定律”

教科书用理论分析的方法推导出闭合电路欧姆定律，以利于对该定律的理解。

推导的核心过程是分析闭合电路以下三处的能量转化外电路：

E外＝I2R

t①

内电路：

E内＝I2

rt②

电池化学反应层：

W

＝EIt③

这需要一个清晰、合理、不断深化的教学线索电池化学反应层EIt内电路

I2

rt外电路I2R

t＝＋第2节课文●非静电力移送电荷做的功等于其电势能的增加量。●电动势与非静电力做功的关系E＝W/q●练习题：根据电动势计算非静电力做功根据“电场力做功，电势能减小；非静电力做功，电势能增”分析闭合电路各点的电势高低关系。一个沿电流方向电势高低变化的直观图在图中分清哪是内电路、哪是外电路在内、外电路电势降落处应用焦耳定律根据能量守恒推导出闭合电路欧姆定律通过路端电压跟负载的关系理解欧姆定律用断路和短路两种极端情况深化对定律的理解链2链3本节课的结构和线索链1

电阻定律的教学是怎样体现科学探究精神的？

课程标准要求“探究决定导线电阻的因素”。教科书提供了两个探究方案，一个是通过实验分别研究长度、横截面积、导体材料三个因素的影响；另一个是先通过逻辑分析研究长度、横截面积的影响，然后通过实验研究导体材料的影响。提供不同的实验方案，这是新教科书从必修开始就做的努力，而第二个方案中的逻辑分析则表明科学探究并不等于做实验。把理论探讨和实验探究结合起来——关于决定金属导体电阻大小的因素的探究a和b：长度不同探究方案一aVVVVbcda和c：横截面积不同a和d：材料不同把理论探讨和实验探究结合起来——关于决定金属导体电阻大小的因素的探究1.理论分析导体电阻跟长度的关系；探究方案二●一个导体，可以把它看成是由n段相同长度、横截面积的同样导体串联而成的。2.理论分析导体电阻跟横截面积的关系；●一个导体，可以把它看成是由n股相同长度、横截面积的同样导体并联而成的。3.实验探究导体电阻跟材料的关系；●可以取不同长度、横截面积、不同材料的导体进行实验。（探究不同材料比例常数）为什么欧姆表原理的讨论比过去更深入？

对于欧姆表的原理，教科书的篇幅比过去多一些，但并不要求学生能够回答“中值电阻是怎么回事”“表盘刻度为什么不均匀”等等这类问题。这样做的目的，仍是以一个实际问题为蓝本，让学生练习欧姆定律的应用，也就是说，教师教的是欧姆表，心里想的却是欧姆定律。如果学生记住了欧姆表的结论，只能用来解决欧姆表的问题，而掌握了欧姆定律，能解的问题却广泛得多。通过真实的问题来学习基本的规律，是这套教科书的一贯思想。

图中电源的电动势1.5V，内阻0.5Ω，电流表满偏电流10mA，电流表电阻7.5Ω，A、B为接线柱。

(1)用导线使A、B短路，此时，应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表达到满偏电流？一个例题(2)调至满偏后保持R1的值不变，在A、B间接入一个150Ω的定值电阻R2，电流表指针指着何处？

(3)若A、B间接另一电阻时电流表读数为I，该电阻值R等于多少？GAB导线电阻R2R1Er5mAR＝1.5/I-150把学生的体验跟物理知识的构建结合起来

如果电流表10mA刻度标为“0Ω”，把5mA刻度标为150Ω”，把0mA刻度标为“∝Ω”，把其它电流刻度都按R＝1.5/I-150

转换成电阻刻度，它岂不成了一个能直接测量电阻的仪器？142Ω——电阻表——关于电阻表的教学(2)调至满偏后保持R1的值不变，在A、B间接入一个150Ω的定值电阻R2，电流表指针指着何处？

(3)若A、B间接另一电阻时电流表读数为I，该电阻值R等于多少？

G5mAR＝1.5/I-150教学中还可以进一步配合真实的演示实验，呈现习题的答案和刻度改装的过程，把习题教学、实验、刻度改装和新课教学融合在一个真实的、视听同步的过程中。把学生的体验跟物理知识的构建结合起来

142Ω

图中电源的电动势1.5V，内阻0.5Ω，电流表满偏电流10mA，电流表电阻7.5Ω，A、B为接线柱。

(1)用导线使A、B短路，此时，应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表达到满偏电流？一个例题——关于电阻表的教学

教科书只有单向传递信息的功能，它只能通过文字和图形把信息提供给读者，教科书无法收集读者的信息，更不可能对读者的信息在教学现场中进行反馈。因此，有呼有应的教学设计需要教师在教科书的基础上进一步创造。本章“多用电表”一节，教科书为教师设计双边活动的教学过程提供了一个初步的框架。让学生在解决问题的探究过程中学习新知识

上图中，甲、乙、丙分别是电流表、欧姆表和电压表的示意图。下图是一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱

B

可以接通1，也可以接通2或3。现在要使

B接通1时，能像图甲那样成为电流表，接通2时像乙那样成为电阻表，接通3时像丙那样成为电压表，这就成了一个简单的多用电表。讨论一下，这个多用电表的电路图是怎样的？请对照两个图，把它在下图基础上画出来。思考与讨论AA甲乙丙R1R2AAAABBB123AB123ABAA甲乙丙R1R2BAABAABR1R2A6B1AG2345AS

下面是一个多量程多用电表的电路示意图，电流、电压、电阻各有两个量程。请谈一谈：开关S

调到哪两个位置上多用电表测量的是电流？调到哪两个位置上测量的是电压？调到哪两位置上测量的是电阻？两个位置中哪个位置测量的量程大？在识别电阻档和电压档电路时，可以把虚线框内的电路当成一个电流表。说一说E1E2第9节测定电动势和内阻的实验是否有些陈旧？有的老师提出，现在的电压表本身的电阻都很大，电源开路时用电压表测量路端电压，与电源的电动势相差无几，为什么第9节还要介绍那么陈旧的测量方法？物理教科书与技术读本的任务并不相同。前者是使学生学好物理学并通过物理学的学习实现课程的三维目标；而技术读本的目的是使读者掌握一项技术，物理知识是为了学习技术而做的准备，或者是学习技术的副产品。通过第9节“实验：测定电池的电动势和内阻”这节课，学生可以更灵活地运用闭合电路的欧姆定律，可以再一次熟悉用图象处理数据的方法，还可以得到电学实验中许多操作技能的的训练。因此，第9节的目的不只是交给学生一个测量电动势的方法，它是落实三维课程目标的一个有机组成部分。至于用测量路端电压的方法测量电动势，在第7节已用黑体字指出：“断路时的路端电压（在数值上）等于电源电动势，我们常根据这个道理测量电源的电动势。”实际测量时可以根据需要和器材的具体情况选择合适的方法。“简单的逻辑电路”要求到什么程度？

课程标准的要求是“通过实验，观察门电路的基本作用。初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用。”从中可以看出：第一、这里的要求很低；第二、学习逻辑电路必须做实验。课堂上完成教科书中的演示，课后完成“问题与练习”中的题目，就能达到教学的要求。这里的内容也是为选修3-2中传感器的教学做准备的。3-2里关于传感器的学生实验，多数都要借助逻辑电路才能完成。实际上，也只有做过3-2中关于传感器的实验后才能学好逻辑电路的知识。教学应把握到什么难度？●逻辑关系

ABZ结果结果条件

“与”逻辑关系结果

“或”逻辑关系结果条件ABZA“非”逻辑关系结果Z条件●真值表

与门

或门非门

●符号

YYBA1AYB&A≥1第1节“磁现象和磁场”是否与初中的内容重复？这里有些内容的确与初中相似，例如磁极、磁场、地球的磁性等。但作为研究磁现象的背景，不能没有这些内容。教学时第1节可以一带而过，甚至可以只让学生阅读。为什么教科书没有提“磁现象的电本质”？“磁现象的电本质”这个说法容易给人一个不准确的印象，好像物质的电属性比磁属性更本质一些。实际上，从微观的角度看物质，粒子的电荷与磁矩都是它们的基本属性，不能笼统地说哪个更本质。因此，教科书中用“安培分子电流假说”作为这部分内容的标题。关于安培力和洛仑兹力，是否要求F=ILBsin

θ和F=qvBsin

θ这两个公式？

教科书中的习题只要求计算导线方向（或粒子运动方向）与磁场方向垂直情况下导线（或运动粒子）所受的力，不要求计算一般情况下的安培力或洛伦兹力。书中引入了F=ILBsin

θ这个公式，目的在于介绍一个方法：把B沿导线方向和垂直于导线的方向分解，分别研究这两个分量的作用。这里实际上承袭了力学中已经应用多次的方法（有人把它叫做正交分解法）。这也是教科书重视科学方法教育的一个体现。关于洛伦兹力也是按照同样方法处理的，这在该节的“思考与讨论”中已经体现。附带说一下，教科书在涉及安培力时避免使用“电流方向”这样的用语，用的是“导线的方向”。原因在于电流不是矢量，平时所说的“电流方向”，与矢量在空间取向的意义并不相同。

介绍科学发现历史的目的：重视物理学史的学习

●认识科学发现的基础●欣赏科学发现中的智慧●体会科学发现的价值●学习科学发现中的精神奥斯特实验背景基本要求：实验——基本要求和多种方法相结合

△实验原理：根据闭合电路欧姆定律，测出电路中除电动势、内阻以外有关物理量，利用图象或计算，求出电动势和内阻。△数据处理：用图象分析时，什么表示电动势？什么表示内阻？怎样减小实验的偶然误差？多种方法：通过外电路U、I、R关系的变换，闭合电路欧姆定律可以写成多种方式。因此，通过测量U和I、或者U和R、或者I和R都可以求得电动势和内阻。实验方法的多样性可以拓展学生的思路，可以避免死记实验步骤，有利于灵活把握实验原理，也有利于因地制宜选择实验器材。●实验：测定电池的电动势和内阻实验——基本要求和多种方法相结合

●实验：测定电池的电动势和内阻统一、基本的实验要求和灵活、多样的实验方法相结合，这是人教版高中物理课程标准教科书对待物理实验（学生实验）的基本原则。事实上并不是法拉第直接测量了磁场和时间，于是发现了“感应电动势正比于磁通量变化率”这个规律。物理学上多数定律的得出往往是在分析了很多间接的实验事实后而被“悟”出来的，并不是直接归纳的结果。编者力图体现人类认识事物的这一真实图景，所以在教科书中说：“在法拉第、纽曼、韦伯等人工作的基础上，人们认识到：……感应电动势……成正比”。这个定律的正确性是由它的推论的正确性来证实的。在当今的教学中，如果想设计一个实验，力图通过磁场的直接测量来得到（或验证）电磁感应定律，这样做也未尝不可，但无助于向学生展示人类认识自然规律的真实图景。是否需要通过演示实验引入法拉第电磁感应定律？反电动势的概念是从“思考与讨论”引入的，教学思路如下，所用的知识在括号中标出。

电源产生的电流使电动机的线圈受力而运动（安培力的方向）↓线圈运动时切割磁感线而产生感应电动势（电磁感应的产生条件）↓感应电动势使得线圈中的电流减小（右手定则）↓推动线圈转动的力变小（安培力的大小）↓这里的感应电动势称做反电动势

可以看到，以上“思考与讨论”中用到的知识都是本章最基本的知识，谁都不会否认熟练掌握这些知识的必要性。因此，完全可以把反电动势当作复习、应用这些知识的一个习题来处理。安排反电动势这样一个小节，编者的目的除了更紧密地联系实际之外，主要是落实这样的思想：通过有实际意义的物理情境来学习基础知识。显而易见，既然反电动势在本书中是基本知识的应用，也就没有必要再行扩展了，也就是不应该再以反电动势的知识为基础来提出其他问题了。

关于反电动势的内容是否超出了课程标准的要求？教科书对电动势的概念做了较为深入的分析，目的是加强“通过做功研究能量”这个思想。本章关于感生电动势和动生电动势的讨论是这一思想的沿续。学习这一节时，着眼点应该放在感生电场和洛伦兹力这两点上；前者是为学习电磁波做准备，后者可以看做对前面知识的复习。刻意区分两种电动势在中学物理教学中没有重要的意义，不要在这上面做文章。本书出版后出现了一些这方面的练习题，其实没有必要。为了避免对于编写思想的误解，2007年秋季再版的书中，修改了这节的标题，感生电动势和动生电动势这两个名词也不再使用黑体字，但节中的内容没有重要变化。为什么要引入感生电动势和动生电动势两个概念？

应用楞次定律判定感应电流方向的思路感应电流的磁场方向感应电流的方向楞次定律右手螺旋定则明确研究的对象是哪一个闭合电路该电路磁通量如何变化该电路磁场的方向如何感应电流方向感应电流磁场方向磁铁磁场方向N

极向下插入时S

极向下插入时关于楞次定律的探究NS当磁铁插入线圈时，线圈中的磁通量增大，当磁铁抽出线圈时，线圈中的磁通量减小。下面探究磁通量增大和减小时线圈中感应电流方向的特点。线圈磁通量增大的情况：线圈磁通量减小时情况：感应电流方向感应电流磁场方向磁铁磁场方向N极在下抽出时S