《高中物理課程標準試用教材》介紹.ppt

1、高中物理課程標準試用教材介紹,人民教育出版社 2004.7,一、試用教材 的追求與特色,三個轉(zhuǎn)移：獨白對話 ；引起期待引發(fā)思考；驗證實驗科學探究 三種統(tǒng)一：歷史追向與現(xiàn)代審視；厚重思想與輕松感覺；文字特色與圖像魅力 三個并舉：實驗觀察與理性思考；探究形式與探究精神；科學勇氣與嚴謹治學。,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,1、前言與緒論 趙凱華 簡介 以學生自發(fā)性研究自由落體運動規(guī)律的故事，使學生接觸一個科學探究的事例 目的在于使學生對于高中物理“學什么”、“怎樣學”有初步的感性認識 物理學與人類文明 屬緒論性質(zhì)。分“物理學”、“物理學與其他科學技術(shù)”、“物理學與社會進步”和“物理學與思維觀念”、

2、“物理學的未來”五個欄目 特點是典型事例形成一些基本而重要的觀念基礎(chǔ)。 物理學的未來 以湯姆孫的“新春獻詞”和德布羅意物理學的未來 為線索，展示科學永遠是一部未寫完的交響曲。,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,2、“第一章：運動的描述 ”總說明 為什么先學習力學霍爾頓“無論從邏輯上還是從歷史上講，力學都是物理學的基礎(chǔ)，也是物理學及其他科學研究的典范力學之于物理學如同骨骼之于人體” 為什么力學要先學“運動學”（1）亞里斯多德“不了解運動就不了解自然”（2）物理學發(fā)展的源頭有兩個是運動：落體與天體的運動。,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,3、關(guān)于質(zhì)點、參考系與坐標系 質(zhì)點概念的重要性首先在于它的建立

3、揭示了“理想模型”的必要性及一般原則。 坐標系是參考系的數(shù)學抽象。從參考系抽象出的坐標系的重要性在于強調(diào)一般性的科學方法（1）把實際問題、抽象成物理模型（2）用數(shù)學方法描述物理模型（3）尋求問題的解決 為強調(diào)坐標概念的重要性，采用科學中通用符號，如：直線運動中用x表示質(zhì)點位置，x= x2-x1表示質(zhì)點位移。 作為明確表示某一物理量變化量的符號，不僅接收不難，且更易區(qū)分“某物理量”與“該物理量的變化量”。,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,4、關(guān)于位移與矢量、s與x的優(yōu)劣 位移與路程的三點區(qū)別：唯一與不唯一；方向有無；相加法則不同。 “位移是矢量”與“矢量是什么” 基本要求：位移是矢量；思考與討論

4、：為矢量是什么作鋪墊。 5、關(guān)于速度、變化率與“極限”的思想 速度概念，特別是瞬時速度概念的重要性只懂快慢是生活，不是科學。 速度是一種變化率 瞬時速度是什么與變化率的極限 關(guān)于“極限”的思想、術(shù)語與計算只重思想，不涉及術(shù)語與計算：,為什么一定要用極限的思想定義瞬時速度？這樣做并非出于對嚴密性的偏愛。把一個變化的事物分解成很多小部分，每個小部分都可以看成是不變的，可以用比較簡單的方法去處理，再把各小部分的結(jié)果合起來，就得到整個問題的解，這是近代數(shù)學物理中常用的方法。在現(xiàn)代信息技術(shù)中，把模擬信號變成數(shù)字信號時，要分割、取樣、量化，實際上就是取極限的過程。所以，極限的思想已經(jīng)不只是個知識，它更是一

5、種方法、一種觀念，對于以后的學習甚至科學思想方法的形成都是很重要的。 純粹知識性的東西可以放到一生中的任何時候去學，但觀念性的、方法性的東西的確立，往往在一生中有個最佳時機。這是編者在本書中十分看重極限等科學思想、科學方法的原因。,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,6、關(guān)于加速度的處理 加速度也是一種變化率及變化率的極限。 加速度難在哪里？ 從變化率去理解加速度是科學的，也是可行的。 科學漫步：變化率D、D、D/t,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,7、“第二章：勻變速直線運動的研究 ”的總說明 不是在假定a不變后的公式（定義式）變形 新思路（1）研究一種實際運動（

6、2）測量v、t，作出vt圖，發(fā)現(xiàn)vt圖為一直線 （3） vt圖求加速度（4）定義勻變速運動（5）分析求解這種運動，得出：v=v0+a(t-t0) v=v0+at;x-x0= v0(t-t0)+a(t-t0)2/2 x= v0t+at2/2; v2-v02 =2ax 具體步驟1實驗探究小車之vt關(guān)系；2分析特點，求出vt關(guān)系； 3求xt關(guān)系和 vx關(guān)系 特點(1)本質(zhì)上是一種探究(2)提供了一種探究未知規(guī)律時的一種典型思考方式，既有過程，又有方法；既有行為，又有思想；(3)避免了一種邏輯循環(huán)的嫌疑,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,8、關(guān)于以定積分的思想求得x= v0t+at2/2 從勻速運動vt

7、圖得出“位移與vt圖線下矩形面積”關(guān)系的猜想 思考與討論：如何參考勻速運動位移的特點，“估算”勻變速運動的位移x與v和t的關(guān)系 以“化整為零，以恒代變”和“積零為整，再取極限”的積分思想求得結(jié)果 x= v0t+at2/2的結(jié)果固然重要，但更要重視“過程與方法”的教學。這是新課程與過去課程的重要區(qū)別,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,9、關(guān)于自由落體運動與伽利略對自由落體運動的研究 自由落體運動的研究是物理學的發(fā)端之一，也是一種現(xiàn)實的重要運動。首先要解決三個問題及其應用。 伽利略對自由落體運動的研究是科學的分水嶺，其過程和方法光照后人。伽利略的科學勇氣令人欽佩。 伽利略的科學精神和價值觀永遠激勵我

8、們 伽利略的命運說明，沒有學術(shù)的民主和思想的自由，科學就不能繁榮。,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,10、“第三章：相互作用 ”的若干想法 自然界的四種基本相互作用 決定了物質(zhì)世界的一切過程。這是一個基本觀念。 從重力是地球?qū)Φ孛娓浇矬w的引力，逐步引入“萬有引力”、“電磁相互作用力”、“強相互作用力”和“弱相互作用力”，有所了解即可。 力是相互作用的一種抽象。 力的合成與分解既是解決一些較復雜問題的手段，也為進一步理解矢量概念提供了實際事例。 糾正了一個似是而非的表述：“作用在一個物體上的力往往產(chǎn)生幾個效果”,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,11、“第四章：牛頓運動定律 ”的幾點說明 牛頓第

9、一定律是牛頓物理學的基石，不可一帶而過(1)提出了對整個物理學具有深遠意義的三個概念：相互作用力、物體的慣性和慣性參照系(2)推翻了亞里士多德的舊觀念(3)使牛頓從新的視角看待天體的運動，發(fā)現(xiàn)引力定律。 牛頓第二定律是牛頓物理學的核心(1)給出了a與F、m的定量關(guān)系，提供了廣泛檢驗的可能；(2)解決了F、m的量度問題，與日常生活關(guān)系至深。 本章第2 節(jié)叫做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，而不叫做“探究牛頓第二定律”。,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,12、關(guān)于“物理實驗”與“課題研究”及“課外讀物” 自然界是沉默不語的，它不會自動告訴人們掩藏在現(xiàn)象背后的本質(zhì)、規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系。實驗正是人們與自然

10、的主動對話，迫使自然作出回答，從而有所發(fā)現(xiàn)和收獲。實驗技能和規(guī)范的學習是必要的。 實驗是利用理性分析來指導觀察的方法。為了在實驗的基礎(chǔ)上建立物理規(guī)律，還需要邏輯推理，包括數(shù)學演算。一句話，實驗技能與方法和理性思維是不可分割的。,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,科學探究與課題研究和物理實驗既有聯(lián)系又有區(qū)別。從一個方面看，物理實驗是某些科學探究、課題研究的重要手段；從另一個方面看，也有一些實驗是為了驗證已知規(guī)律和利用已知規(guī)律進行某些測量。因此，不能因為強調(diào)科學探究而忽視物理實驗在物理教學中的獨立地位。 每個模塊都有一個課題研究。它是學生發(fā)展自主學習、合作學習、探究式學習的一種有效的方式。 每個模塊

11、后附有課外讀物書目，并對其內(nèi)容和特點作了介紹，以供學生選擇閱讀。,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,13、 “第五章：機械能守恒定律 ”的說明 以往“功和能”講述回顧與評價（1）先定義功及計算式（2）一個物體能對外做功，就說它具有能；（3） “我們知道，各種不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，而且在轉(zhuǎn)化過程中守恒”；（4） “在這種轉(zhuǎn)化過程中，功扮演著重要的角色” ；（5）舉例說明，做功伴隨著能量的轉(zhuǎn)化；（6）結(jié)論： “做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程。作了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化。功是能量變化的量度” 。 評價（1）定義功是為了定義能；（2）上述之（3）無根據(jù)，硬塞給學生的；（3）上述（4）、（5）舉

12、例有據(jù)，但其后“作了多少功，就有多少什么能量發(fā)生轉(zhuǎn)化”則無據(jù)；（4）因而結(jié)論（6）無根據(jù)。,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,新教材對能量和做功的理解與處理（1）在物理學中，能量并不是由功定義的。能量的概念是在人類追尋運動中“什么是守恒量”的認識中發(fā)展起來的；（2）能量的概念之所以重要，就是因為它是一個守恒量；（3）守恒關(guān)系是自然界中十分重要的關(guān)系。 我們強調(diào)科學觀念和科學方法的教育，就要從中學時代開始加強學生對守恒關(guān)系的認識；（4）功的概念起源于早期工業(yè)革命的需要。當時的工程師們需要一個比較蒸汽機效益的辦法。在實踐中大家逐漸同意用機器舉起的物體的重量與高度之積來度量機器的輸出，并稱之為功；,二

13、 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,（5）19世紀初，法國科學家科里奧利明確地把作用力和受力點沿力的方向的位移的乘積叫做“運動的功” ；（6）所以，功的概念表示受力物體在運動過程中，力在空間的積累作用；（7）當功和能量這兩個概念匯合之時，人們才認識到功的重要意義在于它可以決定能量的變化，因而為研究能量轉(zhuǎn)化過程奠定了一個定量分析的基礎(chǔ) 。 處理1追尋守恒量；2功；3功率；4重力的功和重力勢能；5探究彈性勢能；6探究做功與物體速度變化的關(guān)系； 7動能和動能定理； 8機械能守恒定律； 9驗證實驗； 10能量與能源,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,14、關(guān)于重力的功與重力勢能 思路（1）已知物體被舉高而具有

14、勢能；（2）物體的高度變化時，重力要做功；（3）認識這種勢能，不能脫離對重力做功的研究；（4）討論從A到B三種不同路徑下重力的功，WG=mghA-mghB；（5）WG的兩個特點：與路徑無關(guān)、大小與hA 、hB有關(guān)；（6）由（5）知，mgh是一個具有特殊意義的物理量：它既與重力大小相聯(lián)系，又與高度相聯(lián)系，恰與勢能的兩個基本特征相聯(lián)系相互作用力和相對位置，所以可以定義：EP=mgh；（7）進而有：WG=EP1-EP2 。,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,特點（1）認真分析WG與路徑無關(guān)，是希望有助于學生形成嚴肅認真的科學態(tài)度。我們不是鼓勵學生質(zhì)疑嗎？如物體從A到B ，不同路徑下， WG不同，EP

15、應怎樣算？ EP還有意義嗎？物理教學應該培養(yǎng)學生“追根問底”的習慣，提高邏輯思維能力；“自圓其說” 應該是學習中起碼的要求；（2）本書強調(diào)科學思維和研究方法，用了比較高的觀點俯視和處理問題。這些內(nèi)容只要求學生能夠“跟”下來，并不要求學生去重復。也許一段時間之后，他們記不清教科書中所寫的內(nèi)容了，但這樣走過的路會在他們的心中留下印記，形成他們的科學素質(zhì),二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,15、關(guān)于彈性勢能的探究 通過探究，落實過程與方法和情感、態(tài)度與價值觀的目標 科學探究是通過學生自主學習的探索活動。變未知為已知的一種學習過程。其中是否包含實驗，不是本質(zhì)特征。此探究不含實驗。 思路根據(jù)既然功是能量變

16、化的量度，既然重力勢能表達式是通過重力做功的分析得來，那麼自然會想到：通過彈力做功的分析可以得到彈性勢能表達式。 前面所展示的極限思想派上了用場。 重在過程與方法，對于EP=kx2/2無任何要求.,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,16、關(guān)于探究功與物體速度變化的關(guān)系 企圖通過實驗，利用功能關(guān)系探究另一種能量(動能)及其表達式 功與速度變化的測量是一個橋梁，因為EK與速度相關(guān)是EK之本質(zhì)特征，且已于1中認識了。 17、動能和動能定理 上節(jié)探究結(jié)果： EK極可能與v2成正比 實驗并不可能解決一切問題，將實驗思路變成一個理論性問題：m、F、l、與v1、v2關(guān)系，得出：W= mv22/2-mv12/2

17、 從上式看出(1) mv2/2很可能有特定意義(2)與v和m有關(guān)，即與物體之動能EK有關(guān)(3)上節(jié)探究與之一致 定義EK = mv2/2，進而有W= EK2-EK1,18、關(guān)于 “機械能守恒定律” 的處理 以往以自由落體為例，得知機械能守恒，進而“人為” 地推廣 新教材在得到機械能守恒關(guān)系時，不涉及EK與EP的具體表達式，所以更具普遍性。 19、“第六章：曲線運動 ”的一些說明 “曲線運動速度的方向”之處理(1) 舊：兩個圓周運動的觀察引出普遍結(jié)論；只是觀察，有形象認識卻無把握果真如此；缺少過程、方法；(2)新：A. 保留舊;B.增加一個實驗探究，不僅有觀察，還有行為和測量；C.配以理論分析：

18、從平均 瞬時 ；從割線切線 “運動的合成與分解”與兩個運動是否獨立無關(guān)，只是研究時方便與否而已,v,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,較之以往，向心加速度和向心力的教學有所加強(1)第一次對于不在同一直線上的兩個速度矢量進行分析，有一定難度； (2) 教材把這一分析細化為五個小步驟，化難為易；(3)向心加速度用運動學方法引入，因而出現(xiàn)(1)中之問題，但此種方法教育意義較大 討論了變速圓周運動和一般曲線運動的一些基本問題，以使學生的科學視野不被封閉。 20、“第七章：萬有引力與航天”的一些說明 物理學的發(fā)端之一是人類對理解天體運動的追求。萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)堪稱這個過

19、程的里程碑，譜寫了人類揭示物理規(guī)律普適性的宏偉史詩，展示了物理規(guī)律的簡潔與和諧。,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,物理規(guī)律是有層次的。層次愈深，即規(guī)律越基本，就越簡單，其適用性也越廣泛。萬有引力定律就是這樣的物理規(guī)律。從歷史到前沿，從天文到物理，它是牛頓力學最成功、最精彩的部分 21、關(guān)于“科學足跡”與名人名言的作用 本章“科學足跡”敘述了人類認識行星運動的歷史，把科學與歷史、科學與藝術(shù)、科學與社會，以及科學發(fā)展與思想解放等幾方面很好地結(jié)合起來了。寓意頗深，應引導閱讀 。,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,與整套教材一樣，本章引用了許多名人名言馬克吐溫“科學真是迷人。根據(jù)零星的事實，增添一點猜想，竟能贏得那么多收獲”，雖出自外行人之口，卻道出科學發(fā)現(xiàn)的精髓。馮勞厄“沒有任何東西像牛頓引力理論對行星軌道的計算那樣，如此有力地樹立起人們對年輕的物理學的尊敬。從此以后，這門自然科學成了巨大的精神王國”頌揚了經(jīng)典力學的成就；而蕭伯納“科學總是從正確走向錯誤”的調(diào)侃也不失為對科學發(fā)展過程的一種幽默的表述；愛因斯坦“一個人最完美和最強烈的情感來自面對不解之謎”，則是激勵學生去進一步探索宇宙奧秘,二 、 試用教材 的內(nèi)容與意圖,“科學漫步”的“黑洞”與舊教材不同。第一，明確提出在黑洞問題上經(jīng)典力學與實際情況是不一致的。第二，介紹了黑洞探測的最新成果；第三，回答了“人們?yōu)槭裁囱芯亢诙匆约盀槭?/p>