選修系列教學(xué)案例及分析邵李寧

1、選修系列教材分析 與教學(xué)案例 1.1.三個結(jié)構(gòu)層次三個結(jié)構(gòu)層次 2. 2. 實行學(xué)分制實行學(xué)分制 3. 3. 設(shè)置必修和選修課程設(shè)置必修和選修課程 每個學(xué)科都設(shè)立一定的共同必修模塊。每個學(xué)科都設(shè)立一定的共同必修模塊。 （物理：（物理：2個共同必修模塊）個共同必修模塊） 每個學(xué)科都設(shè)立一定選修模塊。每個學(xué)科都設(shè)立一定選修模塊。 （物理：（物理：10個選修模塊）個選修模塊） 選修模塊可以形成幾個系列，也可以是獨立的。選修模塊可以形成幾個系列，也可以是獨立的。 （物理：（物理：3個系列）個系列） 物理物理 1 1物理物理 2 2 系列系列1 1 物理物理 1-11-1 物理物理 1-21-2 物理物

2、理 2-12-1 物理物理 2-22-2 物理物理 2-32-3 物理物理 3-13-1 物理物理 3-23-2 物理物理 3-33-3 物理物理 3-43-4 物理物理 3-53-5 必必 修修 系列系列2 2 系列系列3 3 選選 修修 1-1目錄 第一章 電場 電流 第二章 磁場 第三章 電磁感應(yīng) 第四章 電磁波及其應(yīng)用 1-2目錄 第一章 分子動理論 內(nèi)能 第二章 能量的守恒與耗散 第三章 核能 第四章 能源的開發(fā)與利用 冊冊 第一章電場直流電第一章電場直流電 路路 第二章磁場第二章磁場 第三章電磁感應(yīng)第三章電磁感應(yīng) 第四章交變電流第四章交變電流 電機(jī)電機(jī) 第五章電磁波第五章電磁波 通

3、信技術(shù)通信技術(shù) 第六章集成電路第六章集成電路 傳感器傳感器 冊冊 第一章物體的平衡第一章物體的平衡 第二章材料與結(jié)構(gòu)第二章材料與結(jié)構(gòu) 第三章機(jī)械與第三章機(jī)械與 傳動裝置傳動裝置 第四章熱機(jī)第四章熱機(jī) 第五章制冷機(jī)第五章制冷機(jī) 冊冊 第一章光的折射第一章光的折射 第二章常用光學(xué)儀器第二章常用光學(xué)儀器 第三章光的干涉、第三章光的干涉、 衍射和偏振衍射和偏振 第四章光源與激光第四章光源與激光 第五章第五章 放射性與放射性與 原子核原子核 第六章核能與第六章核能與 反應(yīng)堆技術(shù)反應(yīng)堆技術(shù) 特點： 1.全面介紹物理學(xué)的實驗基礎(chǔ)、邏輯關(guān)系、文化價 值、技術(shù)應(yīng)用 2.為學(xué)習(xí)者進(jìn)入大學(xué)理科專業(yè)和工科專業(yè)繼續(xù)學(xué)習(xí)

4、 奠定堅實的基礎(chǔ) 3.知識內(nèi)容與過去的“必修加選修”大致相同 4.強(qiáng)調(diào)了“系列性”，5本書的章號連續(xù)編排 - 一.靜電場 二.恒定電流 三.磁場 - 七.分子動理論 八.氣體 九.物態(tài)和物態(tài)變化 十.熱力學(xué)定律 - 十一.機(jī)械振動 十二.機(jī)械波 十三.光 十四.電磁波 十五.相對論簡介 - 十六.動量守恒定律 十七.波粒二象性 十八.原子結(jié)構(gòu) 十九.原子核 - 四.電磁感應(yīng) 五.交變電流 六.傳感器 二.解析教材 課標(biāo)教材第一章課標(biāo)教材第一章 1 1 電荷及其守恒定律電荷及其守恒定律 2 2 庫侖定律庫侖定律 3 3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度 4 4 電勢能和電勢電勢能和電勢 5 5 電勢差電勢差 6

5、 6 電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 7 7 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用靜電現(xiàn)象的應(yīng)用 8 8 電容器的電容電容器的電容 9 9 帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動 現(xiàn)行教材第十三章 一、電荷庫侖定律 二、電場電場強(qiáng)度 三、電場線 四、靜電屏蔽 五、電勢差電勢 六、等勢面 七、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 八、電容器的電容 九、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運動 十、靜電的利用和防止 新第二章新第二章 恒定電流恒定電流 1 1 電源和電流電源和電流 2 2 電動勢電動勢 3 3 歐姆定律歐姆定律 4 4 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路串聯(lián)電路和并聯(lián)電路 5 5 焦耳定律焦耳定律 6 6 電阻定律電阻定律 7

6、 7 閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律 8 8 多用電表多用電表 9 9 實驗：測定電池電動勢和內(nèi)阻實驗：測定電池電動勢和內(nèi)阻 10 10 簡單的邏輯電路簡單的邏輯電路 原第十四章恒定電流 一、歐姆定律 二、電阻定律電阻率 三、半導(dǎo)體及其應(yīng)用 四、超導(dǎo)及其應(yīng)用 五、電功和電功率 六、閉合電路歐姆定律 七、電壓表和電流表 新第三章新第三章 磁場磁場 1 1 磁現(xiàn)象和磁場磁現(xiàn)象和磁場 2 2 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度 3 3 幾種常見的磁場幾種常見的磁場 4 4 磁場對通電導(dǎo)線的作用力磁場對通電導(dǎo)線的作用力 5 5 磁場對運動電荷的作用力磁場對運動電荷的作用力 6 6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動帶電粒

7、子在勻強(qiáng)磁場中的運動 原第十五章 磁場 一、磁場磁感線 二、安培力磁感應(yīng)強(qiáng)度 三、電流表的工作原理 四、磁場對運動電荷的作用 五、帶電粒子在磁場中的運動 六、回旋加速器 EF/q WABEpAEpB Ep /q UABAB UEd 案例：靜電學(xué) 視角3.通過分析教材的知識鏈 電電 場場 力力 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度 電電 勢勢 差差 電電 勢勢 電電 勢勢 能能 電場力的功電場力的功 案例：靜電學(xué) EF/q WABEpAEpB Ep /q UABAB UEd WABEpAEpB （簡單、和諧、統(tǒng)一、對稱）（簡單、和諧、統(tǒng)一、對稱） 案例：靜電學(xué) 電 場 注重知識體系的邏輯性和完整 性。 +q F +

8、Q +q F A B +q F +Q +q F A B F q 定 值 AB FF qq F E q +q F +Q +q F A B 1 EF E q F = q E 1 EFE q U R I 1 RUR I 由于移動電荷時靜電力做功與移動的路徑無關(guān)， 電荷在電場中也具有勢能，這種勢能我們叫電 勢能 (原文) 但是，為什么與路徑但是，為什么與路徑 無關(guān)就具有電勢能呢?zé)o關(guān)就具有電勢能呢？ 電勢能的多少為什么這 樣的來計算？ 電勢能的多少等于 把電荷從場中該點 移至無限遠(yuǎn)處（零 勢能面），電場力 所做的功 電勢能的正負(fù)是 什么意思呢？如 何確定？ 從教學(xué)的角度： 1.是先建立勢能概念還是先研究

9、保 守力做功？ 2.難道勢能只能從保守力做功推導(dǎo) 出來么？ 3.怎樣才能讓學(xué)生更深刻的理解勢 能的概念？ h F F V0 生：變勢能了。 師：咱們暫時假裝不知道行不？ 師：我們從數(shù)學(xué)符號來解決這 個問題，目前我知道反映功和 能關(guān)系的規(guī)律是？ 生：動能定理 師：好的。那么我就用動能定 理來研究這兩個過程。 2 0 1 -0 2 mghmv 00Fhmgh 很顯然從 數(shù)學(xué)上看： 2 0 1 2 mv Fh mgh 師：我們都知道能量不會無緣無故地消失，只 能從一種形式轉(zhuǎn)化（或轉(zhuǎn)換）成另一種形式。 既然如此，大家說mgh是什么呢？ 生：能量形式 師：這種能量的多少與什么有關(guān)？ 生：位置 h F F

10、 V0 帶電粒子最初的 動能哪去了？外 力做功相應(yīng)的能 量轉(zhuǎn)化哪去了？ 這樣很快就能通過類比得出 電勢能的概念，然后確定電 勢能的大小等于：把電荷從 場中該點移至無限遠(yuǎn)處，電 場力的所做的功。再通過對 電場力做功的特點的分析， 得出W=E1-E2 F F F F V V0 0 +q+q +q +q +Q - Q -q -q W0 E0 W0 E0 W0 E0 W0 E0 由此可見：電荷在電場中的電勢能由場源電 荷和檢驗電荷的電性，根據(jù)符號法則共同決 定。 電勢能的正負(fù)之所以較重力勢能復(fù)雜是因為 電荷之間的相互作用有兩種。而重力只有一 種吸引作用。 創(chuàng)設(shè)情景 提出問題 分組討論 大膽猜想 設(shè)計實

11、驗 探究新知 分析現(xiàn)象 體驗感悟 歸納總結(jié) 交流評價 課外實踐 發(fā)展個性 提出問題、 猜想與假設(shè)、 設(shè)計實驗和設(shè)計實驗和 進(jìn)行實驗進(jìn)行實驗 （收集證據(jù)）（收集證據(jù)）、 分析論證、 評估、 交流與合作。 探究法是獲取直接經(jīng)驗的途徑之一。 探究能力是一種高級的學(xué)習(xí)能力品質(zhì)。它是 諸多基本能力之上的一種綜合能力。 為什么沒有 探究能力？ 并不是每堂課的教學(xué)內(nèi)容都適合探究，也不是每堂課 都必須探究.堂堂究課時不夠。 探究的目的是重自己經(jīng)驗的體驗，而不是結(jié)果。既然 是探究就可能走彎路甚至走錯路，必須有充足的時間 準(zhǔn)備，和失敗的心理準(zhǔn)備。評價的標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)該是結(jié)果 的完美。 探究能力不是教出來的是過程體驗中培

12、養(yǎng)出來的 （1） 純粹的發(fā)現(xiàn)：學(xué)習(xí)者在活動中自主的發(fā)現(xiàn)過程。 如在玩磁鐵的過程中，學(xué)生們會有很多的發(fā)現(xiàn)，不但 發(fā)現(xiàn)磁鐵可以吸鐵，還可以隔著書吸，隔著水杯也可 以吸；如果把條形磁鐵調(diào)一個頭，它們不僅不吸了， 而且還相斥，所以，孩子們在玩磁鐵的過程中可能會 有一種純粹的發(fā)現(xiàn)。 （2） 指導(dǎo)下的發(fā)現(xiàn)。當(dāng)我們希望學(xué)生們都具備某種 經(jīng)驗時，可以采用指導(dǎo)下的發(fā)現(xiàn)。比如當(dāng)孩子們并沒 有知道磁鐵還可以隔著水杯對鐵起作用時，老師們可 以建議學(xué)生們這樣去試試看，這就是指導(dǎo)下的發(fā)現(xiàn)。 研究法有一定的程序，也要搜集數(shù)據(jù)，但是 沒有假設(shè)，也沒有變量。比如說：我們想知 道“月相是怎么變化的”，我們可以去觀察， 每天記錄，

13、有一定的數(shù)據(jù)，最終我們可以總 結(jié)出結(jié)論。 課堂設(shè)計要根據(jù)內(nèi)容而定，形 式為內(nèi)容服務(wù)，不必千篇一律。 誰是主人？ 傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式基本是“老師講，學(xué)生聽， 學(xué)生練”。不應(yīng)該全盤否定過去，今后老師 還要講，學(xué)生還要聽、還要練；但是在講、 聽、練的過程中提倡“獨立思考，同伴交流， 師生互動”。 一位主要負(fù)責(zé)人的話 逢課必究 新課改新課改 多變量函數(shù) 可定量測量 訓(xùn)練有素 C= 4 r S k d 2.材料鋪墊 首先大家分組討論一下右圖的水渦輪機(jī)的工作原理。 內(nèi)電路內(nèi)電路 外電路外電路 外電路外電路 內(nèi)電路內(nèi)電路 外電路外電路 外電路外電路 F非靜電力非靜電力 qE電場力電場力 qE電場力電場力 f非靜

14、電力非靜電力 對照加深理解 人人電源電源能源能源 水渦輪機(jī)水渦輪機(jī)電阻電阻能量轉(zhuǎn)化器能量轉(zhuǎn)化器 水水電流電流傳輸工具傳輸工具 內(nèi)電路內(nèi)電路 外電路外電路 外電路外電路 F非靜電力非靜電力 qE電場力電場力 qE電場力電場力 f非靜電力非靜電力 4.探討研究突破難點 如何描述電源的轉(zhuǎn)化本領(lǐng)？ W E q 非 定值 2 E=BLV () E= t S B BSt B l t B S t 平動切割 1 轉(zhuǎn)動切割E= 2 3.新課教學(xué) + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + v B O P - f F

15、- - + e F U : BeV= :U=BLV L . E=BLV e即整理得 因為斷路時的路端電壓數(shù)值上 等于電源電動勢 所以 新的問題：在洛侖茲力的教學(xué)中，我們強(qiáng)調(diào) 洛侖茲力永遠(yuǎn)不做功，但是我們在剛才的分 析中似乎看到了洛侖茲力做了功？ L f 洛侖茲力對電子洛侖茲力對電子 做功的代數(shù)和為零做功的代數(shù)和為零 / f 對電子做正功對電子做正功 f 對電子做負(fù)功對電子做負(fù)功 B uV L f u f / f V 洛侖茲力的作用并不提供能量，而只是傳 遞能量。即外力克服洛侖茲力的一個分量 所做的功，通過另一個分量 轉(zhuǎn) 換為動生電流的能量?？梢婋姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象 的本質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)換和守恒。發(fā)電機(jī)的工

16、 作原理就是靠洛侖茲力將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電 能的。 f / f 結(jié)論結(jié)論 導(dǎo)線環(huán) 敏銳地察覺到感生電動勢 的現(xiàn)象預(yù)示著有關(guān)電磁場的新的效應(yīng)。這 就是：變化的磁場周圍空間產(chǎn)生電場。 即使不存在導(dǎo)體回路，變化的磁場在其周圍 空間也激發(fā)出這種電場。這種后來被人們證 實確實存在的電場叫做感生電場（也叫：有 旋電場或渦旋電場）。 F感 感 F恒 恒 兩種電場比較 靜止電荷變化磁場 有源。始于正 終于負(fù)，永不 閉合。保守場 無源。 渦旋，永遠(yuǎn) 閉合。非保守場 不能脫離源電荷存在 可以在空間獨立存在 靜 Eq 靜 F 感 Eq 感 F 作為產(chǎn)生 的非靜電力，可以引起導(dǎo)體中 電荷堆積，從而建立起恒定電場 . 感

17、F 感 起源 性質(zhì) 特點 對場中電 荷的作用 聯(lián)系 靜電場靜電場感生電場感生電場 2.當(dāng)導(dǎo)體回路不動，由于磁場變化引起磁 通量改變而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，叫做感生 電動勢?；蛘哒f由感生電場力充當(dāng)非靜電 力所產(chǎn)生的電動勢叫感生電動勢。 B t 應(yīng)用應(yīng)用1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 勵磁交變電流勵磁交變電流 環(huán)形環(huán)形 真空室真空室 B m f 感感生生 E 顯然電子只有在第一個1/4周期內(nèi)才能被加速。 在這段時間內(nèi)，電子可以轉(zhuǎn)幾十

18、萬圈，經(jīng)過的 路程超過1000km，最大能量可達(dá)到100MeV 電子感應(yīng)加速器的基本原理電子感應(yīng)加速器的基本原理 19471947年世界第一臺，年世界第一臺，70MeV70MeV 渦電流 當(dāng)大塊導(dǎo)體，特別是金當(dāng)大塊導(dǎo)體，特別是金 屬導(dǎo)體處在變化的磁場中時，屬導(dǎo)體處在變化的磁場中時， 由于通過金屬塊的磁通量發(fā)由于通過金屬塊的磁通量發(fā) 生變化，因此在金屬塊中產(chǎn)生變化，因此在金屬塊中產(chǎn) 生感應(yīng)電動勢。而且由于大生感應(yīng)電動勢。而且由于大 塊金屬電阻特別小，所以往塊金屬電阻特別小，所以往 往可以產(chǎn)生極強(qiáng)的電流，這往可以產(chǎn)生極強(qiáng)的電流，這 些電流在金屬內(nèi)部形成一個些電流在金屬內(nèi)部形成一個 個閉合回路，所以

19、稱作個閉合回路，所以稱作渦電渦電 流流，又叫，又叫渦流渦流。 0 dt dB B I渦渦 應(yīng)用應(yīng)用2 (1)(1)工頻感應(yīng)爐的應(yīng)用工頻感應(yīng)爐的應(yīng)用 在冶金工業(yè)中，某些在冶金工業(yè)中，某些 熔化活潑的稀有金屬在熔化活潑的稀有金屬在 高溫下容易氧化，將其高溫下容易氧化，將其 放在真空環(huán)境中的坩堝放在真空環(huán)境中的坩堝 中，坩堝外繞著通有交中，坩堝外繞著通有交 流電的線圈，對金屬加流電的線圈，對金屬加 熱，防止氧化。熱，防止氧化。 抽真空抽真空 渦電流的應(yīng)用渦電流的應(yīng)用 感應(yīng)淬火感應(yīng)淬火 (2)(2)用渦電流加熱金屬電極用渦電流加熱金屬電極 在制造電子管、顯像管或激光在制造電子管、顯像管或激光 管時，在

20、做好后要抽氣封口，但管時，在做好后要抽氣封口，但 管子里金屬電極上吸附的氣體不管子里金屬電極上吸附的氣體不 易很快放出，必須加熱到高溫才易很快放出，必須加熱到高溫才 能放出而被抽走能放出而被抽走, ,利用渦電流加熱利用渦電流加熱 的方法，一邊加熱，一邊抽氣，的方法，一邊加熱，一邊抽氣， 然后封口。然后封口。 抽真空抽真空 接高頻發(fā)生器接高頻發(fā)生器 顯像管顯像管 (3)電磁爐電磁爐 在市面上出售的一種加熱炊具在市面上出售的一種加熱炊具-電磁爐。這電磁爐。這 種電磁爐加熱時爐體本身并不發(fā)熱，在爐內(nèi)有一種電磁爐加熱時爐體本身并不發(fā)熱，在爐內(nèi)有一 線圈，當(dāng)接通交流電時，在爐體周圍產(chǎn)生交變的線圈，當(dāng)接通

21、交流電時，在爐體周圍產(chǎn)生交變的 磁場，磁場， 當(dāng)金屬容器放在爐上時，當(dāng)金屬容器放在爐上時， 在容器上產(chǎn)生渦電流，使容在容器上產(chǎn)生渦電流，使容 器發(fā)熱，達(dá)到加熱食物的目器發(fā)熱，達(dá)到加熱食物的目 的。的。 (4)(4)電度表記錄電量電度表記錄電量 電度表記錄用電量，就是電度表記錄用電量，就是 利用通有交流電的鐵心產(chǎn)利用通有交流電的鐵心產(chǎn) 生交變的磁場，在縫隙處生交變的磁場，在縫隙處 鋁盤上產(chǎn)生渦電流，渦電鋁盤上產(chǎn)生渦電流，渦電 流的磁場與電磁鐵的磁場流的磁場與電磁鐵的磁場 作用，表盤受到一轉(zhuǎn)動力作用，表盤受到一轉(zhuǎn)動力 矩，使表盤轉(zhuǎn)動。矩，使表盤轉(zhuǎn)動。 o o 由于渦電流在導(dǎo)體中產(chǎn)生熱由于渦電流在導(dǎo)

22、體中產(chǎn)生熱 效應(yīng)，在制造變壓器時，就不效應(yīng)，在制造變壓器時，就不 能把鐵心制成實心的，這樣在能把鐵心制成實心的，這樣在 變壓器工作時在鐵心中產(chǎn)生較變壓器工作時在鐵心中產(chǎn)生較 大的渦電流，使鐵心發(fā)熱，造大的渦電流，使鐵心發(fā)熱，造 成漆包線絕緣性能下降，引發(fā)成漆包線絕緣性能下降，引發(fā) 事故。事故。 因此在制作變壓器鐵心時，用多片硅鋼片疊合因此在制作變壓器鐵心時，用多片硅鋼片疊合 而成，使導(dǎo)體橫截面減小，渦電流也較小。而成，使導(dǎo)體橫截面減小，渦電流也較小。 渦電流的危害渦電流的危害 應(yīng)用應(yīng)用3 t S BS t B t SB t )( 磁感應(yīng)強(qiáng)度方向磁感應(yīng)強(qiáng)度方向 t t時刻時刻 t+t+t t時刻時刻 BBB S SS )(SSBB BSSSBB )( BSBSSB