高中物理(必修2)教材介紹

1、文檔供參考，可復(fù)制、編制，期待您的好評(píng)與關(guān)注！ 高中物理(必修2)教材介紹課程教材研究所物理課程教材研發(fā)中心張大昌 第五章機(jī)械能守恒定律第1節(jié)：追尋守恒量在過(guò)去的教學(xué)中，我們總是先學(xué)習(xí)能量的概念，而后研究一兩個(gè)具體問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)動(dòng)能與勢(shì)能之和在某些過(guò)程中不變，由此引出機(jī)械能守恒定律。實(shí)際上，在物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，能量的概念幾乎是與人類(lèi)對(duì)能量守恒的認(rèn)識(shí)同步發(fā)展起來(lái)的，能量的概念之所以重要，就是因?yàn)樗莻€(gè)守恒量。守恒關(guān)系是自然界中十分重要的一類(lèi)關(guān)系，我們強(qiáng)調(diào)方法的教育、觀念的教育，就要從中學(xué)時(shí)代開(kāi)始加強(qiáng)學(xué)生對(duì)守恒關(guān)系的認(rèn)識(shí)。根據(jù)這樣的思想，本書(shū)把守恒思想的提出放到了具體的能量概念之前，并把它滲透在能量

2、學(xué)習(xí)的全過(guò)程。今后在其他守恒關(guān)系的處理時(shí)也會(huì)遵循這樣的原則。第2節(jié)：功沿著初中物理的思路，我們?nèi)匀粡?qiáng)調(diào)功與能量變化的了解，因此在第一次提到“功”這個(gè)術(shù)語(yǔ)時(shí)就說(shuō)：“如果物體在力的作用下能量發(fā)生了變化，那么這個(gè)力一定對(duì)物體做了功”。不僅如此，圖5.2-1還分別展示了做功與能量變化的關(guān)系的幾種不同情景。本書(shū)多處用了卡通圖來(lái)描述情景，主要目的還不只是引起讀者的興趣。與照片相比，卡通圖能夠更生動(dòng)地、夸張性地突出我們所要表現(xiàn)的物理思想。許多學(xué)生學(xué)不好物理，原因之一是他們對(duì)于所討論的問(wèn)題不能建立明確的、動(dòng)態(tài)的物理圖像，物理學(xué)的內(nèi)容在他們的頭腦中只是一些條文與公式。而實(shí)際上，物理學(xué)的條文與公式不過(guò)是一種語(yǔ)言，

3、它們幫助我們把實(shí)際情景中蘊(yùn)含的科學(xué)概念和規(guī)律抽象出來(lái)，但最終還要?dú)w結(jié)為生動(dòng)的情景。第3節(jié)：功率第8頁(yè)P(yáng)=Fv的關(guān)系可以適用于瞬時(shí)速度和瞬時(shí)功率，推導(dǎo)過(guò)程中相應(yīng)地應(yīng)該用?？紤]到如果這里再引入平均功率與瞬時(shí)功率的概念會(huì)過(guò)于繁瑣，所以用了。教學(xué)時(shí)注意公式的適用條件就可以了。關(guān)于額定功率，一種說(shuō)法是“機(jī)器正常工作時(shí)的功率”。這是由初中課程中電燈等用電器的額定功率那里引申而來(lái)的，對(duì)于機(jī)器并不合適。在本書(shū)所用的例子中，某汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在平直公路上的功率只有20 kW左右，能說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作不正常嗎？動(dòng)力機(jī)械是這樣，電動(dòng)機(jī)等工作機(jī)械也是這樣，實(shí)際功率經(jīng)常小于額定功率。本書(shū)在這里用了較多筆墨，還配備了例題，目的就是

4、讓學(xué)生區(qū)分幾種“功率”。第9頁(yè)“做一做”是調(diào)查，這是新課程十分強(qiáng)調(diào)的一種學(xué)習(xí)方式。除了察看實(shí)際的機(jī)械外，還可以收集說(shuō)明書(shū)、廣告等進(jìn)行調(diào)查。路子是相當(dāng)寬的，老師們還可以想到很多其他途徑。學(xué)習(xí)本書(shū)別的內(nèi)容時(shí)也有類(lèi)似情況。調(diào)查不只是收集數(shù)據(jù)，還要充分利用這些數(shù)據(jù)，如分析功率的大小與機(jī)器（或器具）的效能之間的了解等。第4節(jié)：重力勢(shì)能與過(guò)去的處理方法相比，本書(shū)認(rèn)真分析了重力做功與路徑是否有關(guān)的問(wèn)題。這樣做的目的不是為了追求嚴(yán)密。嚴(yán)密性本身不應(yīng)成為追求的對(duì)象。本書(shū)這樣做，是想有助于學(xué)生形成嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。我們不是鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑嗎？學(xué)到勢(shì)能的時(shí)候，我們又舉例又畫(huà)圖，進(jìn)行詳盡的分析，那么，這樣的話(huà)就到學(xué)生的

5、嘴邊了：如果物體從A沿著另外一條路線到達(dá)B，重力做的功可能不一樣，那么A點(diǎn)的勢(shì)能應(yīng)該算是多少？我們不能葉公好龍，不能回避。到了這里，即使有的學(xué)生沒(méi)有提出這樣的疑問(wèn)，我們還要幫助他提呢！學(xué)習(xí)物理課不能總是想著怎樣讓學(xué)生簡(jiǎn)潔輕快地學(xué)到物理知識(shí)，我們是在培育一代新人，他們應(yīng)該具有追根究底的習(xí)慣，“自圓其說(shuō)”應(yīng)該是學(xué)習(xí)中起碼的追求。需要說(shuō)明的是，本書(shū)強(qiáng)調(diào)科學(xué)方法，用比較高的觀點(diǎn)處理問(wèn)題，有多處表現(xiàn)，這些東西只要求學(xué)生能夠“跟”來(lái)，并不要求學(xué)生去重復(fù)。也許一段時(shí)間之后他們記不清課本所寫(xiě)的內(nèi)容了，但這樣走過(guò)的路會(huì)在他們的心中留下印記，形成他們的“科學(xué)素質(zhì)”。在討論物體沿任意路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)重力做功的問(wèn)題時(shí)，又一

6、次用到了極限的思想。經(jīng)過(guò)多次接觸，學(xué)生對(duì)這樣的方法應(yīng)該比較熟悉了?！皢?wèn)題與練習(xí)”在第14頁(yè)的第3題要討論有空氣阻力時(shí)的下落情況。這是為了讓學(xué)生更接近實(shí)際情況，哪怕是定性的也好。第5節(jié)：探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式課標(biāo)不僅規(guī)定了對(duì)于知識(shí)與技能的要求，還規(guī)定了對(duì)于過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀的要求。這節(jié)是為了通過(guò)科學(xué)探究來(lái)落實(shí)后兩個(gè)課程目標(biāo)而設(shè)立的。中學(xué)課程中的科學(xué)探究，是通過(guò)學(xué)生自己的探索性活動(dòng)，變未知為已知的一類(lèi)學(xué)習(xí)過(guò)程，其中是否包含實(shí)驗(yàn)，并不是它的本質(zhì)特征。這節(jié)的探究就是一個(gè)不包含實(shí)驗(yàn)的探究。既然功是能量變化的量度，既然重力勢(shì)能的表達(dá)式是通過(guò)重力做功的分析得來(lái)的，很自然地會(huì)想到通過(guò)彈力做功可以得到彈

7、性勢(shì)能的表達(dá)式。研究一件事物總是先從表面的、定性的考察開(kāi)始。因此，我們先考慮彈性勢(shì)能的表達(dá)式可能與哪幾個(gè)物理量有關(guān)。然后就是技術(shù)性的問(wèn)題：怎樣計(jì)算拉力所做的功。這里，求和的極限的方法派上了用場(chǎng)如果在學(xué)習(xí)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移、重力做功與路徑無(wú)關(guān)等課題時(shí)認(rèn)真地體驗(yàn)過(guò)所用的方法，到這時(shí)應(yīng)該能夠大致得出所要的結(jié)論。課標(biāo)沒(méi)有對(duì)彈性勢(shì)能的表達(dá)式提出要求，也就是說(shuō)這個(gè)素材可以不受知識(shí)與技能目標(biāo)的束縛，所以我們完全地把著眼點(diǎn)放到過(guò)程與方法上。這節(jié)課重在參與。結(jié)論的對(duì)錯(cuò)不再是心理負(fù)擔(dān)，學(xué)生就能真正自由地進(jìn)行一次探究。本節(jié)對(duì)沒(méi)有任何要求，不要用這個(gè)表達(dá)式去解題。教師可以根據(jù)具體情況采用不同的方式進(jìn)行教學(xué)。第6節(jié)：

8、探究功與物體速度變化的關(guān)系本節(jié)的思路是第4、5節(jié)的繼續(xù)，用做功與能量的關(guān)系探索另一種能量及其表達(dá)式：動(dòng)能。由于動(dòng)能的問(wèn)題比勢(shì)能復(fù)雜些，所以本節(jié)暫不直接涉及動(dòng)能，而是先研究一個(gè)與動(dòng)能密切相關(guān)的物理量速度與做功的關(guān)系。以上想法在學(xué)習(xí)本節(jié)之前要讓學(xué)生明白。實(shí)驗(yàn)的寫(xiě)法承襲了本書(shū)的一貫風(fēng)格：不規(guī)定具體的實(shí)驗(yàn)步驟，但講清思路，在操作技巧和數(shù)據(jù)處理方面給出提示。這樣會(huì)使學(xué)生既有章法可循，又有自由創(chuàng)作的空間。本書(shū)在實(shí)驗(yàn)技能上也是有意安排循序漸進(jìn)的。例如，本節(jié)的數(shù)據(jù)處理又遇到作擬合曲線的技巧，但前面已經(jīng)接觸過(guò)，到這里不至于無(wú)從下手。這個(gè)問(wèn)題中，由于事先不知道功W與速度v的關(guān)系，需要進(jìn)行嘗試。用計(jì)算機(jī)擬合會(huì)方便得

9、多，應(yīng)該提倡。第7節(jié)：動(dòng)能和動(dòng)能定理上節(jié)的探究結(jié)果只是向我們暗示：物體的動(dòng)能極可能與速度的二次方成正比，但是否真的這樣，還要進(jìn)一步分析。至于怎樣分析，要依具體問(wèn)題而定，可能是實(shí)驗(yàn)分析，也可能是理論分析。本書(shū)是通過(guò)理論分析最后完成的。過(guò)去對(duì)于新概念、新規(guī)律的引入過(guò)于簡(jiǎn)單，不是“通過(guò)××實(shí)驗(yàn)得到了××結(jié)論”，就是“通過(guò)推導(dǎo)得到××”。這種做法把復(fù)雜的事情簡(jiǎn)單化，它的最大問(wèn)題是抹殺了科學(xué)的過(guò)程。享受科學(xué)首先是享受它的過(guò)程、享受探索的樂(lè)趣。沒(méi)有了過(guò)程，還能有多少情感態(tài)度與價(jià)值觀的教育呢？基于以上理念，本書(shū)在經(jīng)過(guò)分析后得知物體做功的表達(dá)式與的關(guān)

10、系后，于第18頁(yè)底到第19頁(yè)頂寫(xiě)道：“很可能是一個(gè)具有特定意義的物理量這也印證了我們的想法”。本書(shū)希望這樣做能減弱過(guò)去教學(xué)給學(xué)生造成的簡(jiǎn)單化的印象，增加一些不確定性，增加探索的氣氛。書(shū)中這類(lèi)問(wèn)題的處理方法是為教學(xué)而設(shè)計(jì)的，不一定與歷史軌跡完全相同，但卻符合人們探究時(shí)的認(rèn)識(shí)規(guī)律，體現(xiàn)了科學(xué)探究的特點(diǎn)。第8節(jié)：機(jī)械能守恒定律過(guò)去是計(jì)算物體自由下落時(shí)的能量，從而得知機(jī)械能守恒，進(jìn)而推廣到普遍的機(jī)械能守恒定律。本書(shū)則先定性地分析多個(gè)具體事例，猜測(cè)動(dòng)能與勢(shì)能的可能的關(guān)系，然后定量計(jì)算物體只在重力作用下的能量變化情況，這樣來(lái)得到機(jī)械能守恒的關(guān)系。計(jì)算中不涉及動(dòng)能和重力勢(shì)能的具體表達(dá)式，所以更具有普遍性，這

11、點(diǎn)可以向?qū)W生說(shuō)明。第9節(jié)：實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律本節(jié)仍然采用了不給步驟給思路，同時(shí)進(jìn)行難點(diǎn)提示的寫(xiě)法。在前面的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)速度時(shí)都是用兩點(diǎn)間的平均速度代表其中某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，在這節(jié)的第27頁(yè)，證明了“做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于與它相鄰的兩點(diǎn)間的平均速度”。前面沒(méi)有使用這個(gè)方法，目的是使學(xué)生更多地通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)瞬時(shí)速度，同時(shí)也是為了避免盲目追求精確度的傾向。在過(guò)去的教學(xué)中，這個(gè)結(jié)論是以一個(gè)習(xí)題的形式出現(xiàn)的，這里做了正式的證明。這也是為了給學(xué)生加深這樣的印象：無(wú)論做什么事情，采用一個(gè)新的方法，必須有可靠的根據(jù)，不能草率從事。第10節(jié)：能量守恒定律與能源本節(jié)分為兩部分。第一部分簡(jiǎn)述發(fā)現(xiàn)能

12、量守恒定律的歷史，基本思想是：能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)不是偶然的，它是人類(lèi)對(duì)自然認(rèn)識(shí)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物；除了物理學(xué)外，別的學(xué)科對(duì)能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)也有貢獻(xiàn)。書(shū)中還提到曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)有的核反應(yīng)中似乎能量并不守恒，后來(lái)發(fā)現(xiàn)是沒(méi)有把中微子的能量考慮進(jìn)去。指出這一事例的目的是說(shuō)，質(zhì)疑不僅能催生新的理論，同時(shí)能夠考驗(yàn)已知的真理。本節(jié)“思考與討論”的作用就是一個(gè)質(zhì)疑的范例，它引導(dǎo)我們考慮能量轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)移的方向性。這是本節(jié)的第二部分內(nèi)容。過(guò)去的中學(xué)物理課程不涉及這個(gè)問(wèn)題，新課程更多地與社會(huì)實(shí)際相了解，因此對(duì)能源問(wèn)題做了討論，而研究能源，從物理學(xué)的角度看自然要談宏觀過(guò)程的方向性。在必修模塊中這只是簡(jiǎn)單地提一提，如果學(xué)

13、生繼續(xù)學(xué)習(xí)物理，在選修1-2和選修3-3中還有深入一些的討論。問(wèn)題和練習(xí)中的第3題主要是從科學(xué)態(tài)度的角度考慮的，目的是讓學(xué)生關(guān)心科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系，重點(diǎn)在參與，不要求學(xué)生一定能提出多少有價(jià)值的意見(jiàn)。 第六章 曲線運(yùn)動(dòng)本章分為兩大部分，前一部分研究拋體運(yùn)動(dòng)及為此所做的準(zhǔn)備；后一部分是圓周運(yùn)動(dòng)。第1節(jié)：曲線運(yùn)動(dòng)與過(guò)去的教材相對(duì)照，本書(shū)仍從砂輪落下微粒的運(yùn)動(dòng)入手，開(kāi)始討論曲線運(yùn)動(dòng)的方向。但是，又有很大不同。過(guò)去是由課本描述現(xiàn)象，同時(shí)直接說(shuō)出結(jié)論，本書(shū)則在學(xué)習(xí)的開(kāi)始提出問(wèn)題，書(shū)本不予解答，請(qǐng)學(xué)生考慮由現(xiàn)象應(yīng)該得出的結(jié)論。這類(lèi)“思考與討論”、“說(shuō)一說(shuō)”等，都是為便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)所創(chuàng)造的條件。過(guò)去的教學(xué)

14、中也用到曲線的切線的概念，但是高中學(xué)生實(shí)際上只知道圓的切線。因此，本書(shū)用了少量文字簡(jiǎn)單說(shuō)明了什么是曲線的切線。這里又一次用到了極限的思想，而且是在幾何學(xué)的情景下的極限思想。第2節(jié)：運(yùn)動(dòng)的合成與分解這節(jié)前一半的思路與過(guò)去的教學(xué)相同，即通過(guò)蠟塊運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)提出運(yùn)動(dòng)合成的思想。但是隨后的處理則有明顯不同。本書(shū)采用物理學(xué)中規(guī)范的方法，強(qiáng)調(diào)坐標(biāo)（位置）、軌跡的概念，并以此為基礎(chǔ)解決位移、速度等問(wèn)題。按照這個(gè)思路，以后平拋、斜拋等問(wèn)題都將納入同一個(gè)框架來(lái)處理，不同的只是x、y兩個(gè)坐標(biāo)隨時(shí)間變化的具體方式不同。這樣的處理體現(xiàn)了如下思想：重視科學(xué)方法、淡化具體運(yùn)動(dòng)的特殊規(guī)律。第37頁(yè)“思考與討論”是學(xué)過(guò)本節(jié)后自

15、然而然發(fā)生的問(wèn)題。它涉及的具體知識(shí)是為下節(jié)做準(zhǔn)備的，而在科學(xué)態(tài)度教育方面，則是鼓勵(lì)思考、鼓勵(lì)質(zhì)疑?！皢?wèn)題與練習(xí)”第3題是為加強(qiáng)對(duì)坐標(biāo)與軌跡的重要性的認(rèn)識(shí)而設(shè)計(jì)的。第3節(jié)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律本節(jié)首先一般性地介紹拋體運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)而專(zhuān)門(mén)研究平拋運(yùn)動(dòng)?？紤]到問(wèn)題的難度，豎直方向的探究在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行。盡管如此，它仍然包含了探究的要素，如提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)等。這部分教材與過(guò)去教學(xué)時(shí)教師的陳述有本質(zhì)的區(qū)別：第一，所說(shuō)的“與自由落體的規(guī)律一樣”是不確定的，它只是“可能”；第二，它是在定性地分析了拋體的運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)在豎直方向越來(lái)越快之后，做出的合乎情理的猜想；第三，對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析不是書(shū)本上寫(xiě)出的，而是要由學(xué)生自己

16、做出。對(duì)水平方向運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探究主要由學(xué)生做出。它分三大步驟完成：第一，設(shè)法記錄物體運(yùn)動(dòng)的軌跡；第二，在軌跡上確定相隔相同時(shí)間物體所處的位置；第三，判斷物體在相同時(shí)間在水平方向運(yùn)動(dòng)的位移。難點(diǎn)在第二步，需要教師的講解。在實(shí)驗(yàn)操作上，仍然是給出一個(gè)以上的參考案例，由師生根據(jù)各自條件決定具體的操作。第40頁(yè)“說(shuō)一說(shuō)”中，用數(shù)碼相機(jī)研究拋體運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)簡(jiǎn)便可行的方法，有條件時(shí)不但可以“說(shuō)一說(shuō)”，最好實(shí)際做一做。第4節(jié)：拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律研究實(shí)際的科學(xué)問(wèn)題時(shí)，往往不是只憑實(shí)驗(yàn)或只憑理論就能得到可靠的結(jié)論，這時(shí)需要兩者結(jié)合，互相印證。本節(jié)通過(guò)理論分析研究拋體的運(yùn)動(dòng)。與過(guò)去不同的是，我們的出發(fā)點(diǎn)不是說(shuō)物體在水平

17、方向做××運(yùn)動(dòng)、豎直方向做××運(yùn)動(dòng)，而是說(shuō)它在水平方向受力如何、豎直方向受力如何；既然受這樣的力，它在這兩個(gè)方向上的位置（坐標(biāo)）與時(shí)間的關(guān)系就應(yīng)該是學(xué)習(xí)物理學(xué)就要學(xué)習(xí)它的基本方法，而在力學(xué)里，根據(jù)受力確定物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括它的坐標(biāo)隨時(shí)間變化的規(guī)律，進(jìn)而解決其他問(wèn)題，這是一個(gè)基本方法。學(xué)習(xí)這樣的方法，比多記住一兩種具體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)重要得多。多年來(lái)關(guān)于高中是否學(xué)習(xí)斜拋運(yùn)動(dòng)的討論，其癥結(jié)在于大家都在盯著具體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，沒(méi)有把科學(xué)方法放到應(yīng)有的地位。課程標(biāo)準(zhǔn)解決了這個(gè)問(wèn)題。這節(jié)內(nèi)容是按上節(jié)所說(shuō)的規(guī)范化的思路展開(kāi)的，即先根據(jù)物體所受的力和初始條件確定位置與時(shí)間的關(guān)

18、系，以此為基礎(chǔ)再深入研究軌跡、速度等。這個(gè)思想在第42頁(yè)的旁批中明確地寫(xiě)出來(lái)了。第42頁(yè)“說(shuō)一說(shuō)”要求學(xué)生定性討論炮彈在空氣中運(yùn)動(dòng)的軌跡，目的也是拉近物理課程與實(shí)際的距離。學(xué)生們可以自己去發(fā)揮，如果有興趣，也可以查找其他書(shū)刊，本書(shū)不做統(tǒng)一要求。第5節(jié)：圓周運(yùn)動(dòng)“思考與討論”中有意識(shí)地比較含糊地說(shuō)“運(yùn)動(dòng)得快些”，目的是在學(xué)生引出角度、弧長(zhǎng)這樣兩種不同的表達(dá)。這樣做的目的是引導(dǎo)學(xué)生注意生活用語(yǔ)與科學(xué)術(shù)語(yǔ)的區(qū)別。本節(jié)安排了一小段，專(zhuān)門(mén)討論數(shù)學(xué)問(wèn)題弧度。用到弧度了，數(shù)學(xué)課還沒(méi)學(xué)，其實(shí)是很膚淺的一點(diǎn)弧度的知識(shí)，物理課不妨講一講。物理課用到曲線方程的知識(shí)了，學(xué)生雖然學(xué)過(guò)，但不很熟練，物理課上用一用不是就熟

19、練了嗎？數(shù)學(xué)課上用到的物理的例子也不少，這些例子也不都是學(xué)生熟悉的。新課程強(qiáng)調(diào)學(xué)科間的了解，相關(guān)學(xué)科更不要分得太清。自行車(chē)是學(xué)生十分熟悉的例子，可以讓學(xué)生感到物理課的親切。自行車(chē)在這節(jié)用了兩次，下節(jié)（第51頁(yè)）還會(huì)用。“問(wèn)題和練習(xí)”第5題在物理上很簡(jiǎn)單，但用了現(xiàn)代的例子，可以使學(xué)生感到時(shí)代的氣息。第6節(jié)：向心加速度本書(shū)的向心加速度是用運(yùn)動(dòng)學(xué)的方法引入的。有了向心加速度的概念之后，下節(jié)再根據(jù)運(yùn)動(dòng)定律得出向心力。由于這是第一次對(duì)不在同一直線上的矢量進(jìn)行比較深入的分析，問(wèn)題有一定的難度。為此，本書(shū)把問(wèn)題分解為兩大部分，第一部分討論向心加速度的方向，第二部分是“做一做”，屬于擴(kuò)展性?xún)?nèi)容，討論向心加速度

20、的大小。在討論方向之前再把問(wèn)題做一次分解，先解決速度的方向發(fā)生變化時(shí)速度的變化量的表示方法。向心力方向的具體討論時(shí)又分成了五個(gè)小步。教學(xué)時(shí)要注意層次清楚，前面為后面做鋪墊，要有節(jié)奏感。過(guò)去引入向心加速度時(shí)用的是動(dòng)力學(xué)的方法，即先通過(guò)小球在桌面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例，認(rèn)識(shí)到物體所受的力是指向圓心的，進(jìn)而得知向心加速度的方向。本書(shū)認(rèn)為，從一個(gè)實(shí)例引入一種普遍運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，不利于科學(xué)方法和科學(xué)的價(jià)值觀的教育，所以采用了運(yùn)動(dòng)學(xué)的方法。但是，人對(duì)新事物的認(rèn)識(shí)又常常不是通過(guò)形式邏輯的途徑達(dá)到的，實(shí)例的提示與啟發(fā)往往是至關(guān)重要的，所以本節(jié)開(kāi)始的思考與討論讓學(xué)生考慮兩個(gè)實(shí)例，從中悟到向心力與向心加速度的方向，然后

21、再經(jīng)由邏輯的途徑證明這個(gè)猜測(cè)。第51頁(yè)“做一做”又是一個(gè)沒(méi)有實(shí)驗(yàn)的探究活動(dòng)，它給出了提示，讓學(xué)生自己嘗試去做。第7節(jié)：向心力有了向心加速度，向心力的問(wèn)題就解決了。本書(shū)關(guān)于實(shí)驗(yàn)的一個(gè)想法是，盡量使用通用器材而不是專(zhuān)用器材做實(shí)驗(yàn)，如果能用生活中常見(jiàn)的物品做實(shí)驗(yàn)更好。這樣思考的目的是，一方面可以減少由于器材問(wèn)題引起的困難，使大家多做實(shí)驗(yàn)；另一方面則是考慮到，非專(zhuān)用器材，特別是生活物品的實(shí)驗(yàn)會(huì)拉近科學(xué)與學(xué)生的距離，使學(xué)生感到科學(xué)就在我身邊，對(duì)科學(xué)產(chǎn)生親近感。因此，本書(shū)沒(méi)有采用向心力演示器，而是用圓錐擺來(lái)驗(yàn)證向心力的表達(dá)式。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)除了器材易得外，擺球受力的分析方法也是以后常用的，熟練掌握有利于后

22、面的學(xué)習(xí)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)在于不易保持?jǐn)[球的圓周運(yùn)動(dòng)，但由于是估測(cè)，小球能轉(zhuǎn)一兩圈也就可以了。本節(jié)還有一點(diǎn)與過(guò)去不同，那就是討論了變速度圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng)。這部分內(nèi)容的目的是要學(xué)生在更一般、更廣闊的背景下認(rèn)識(shí)拋體運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)。這個(gè)思想與我們討論非勻變速的直線運(yùn)動(dòng)、討論勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間圖象時(shí)的出發(fā)點(diǎn)是一脈相承的。第8節(jié)：生活中的圓周運(yùn)動(dòng)討論這幾個(gè)實(shí)例時(shí)，仍要抓住這樣的基本思想，即先分析物體所受的力，然后列出方程、解方程。在這個(gè)統(tǒng)一的思想指導(dǎo)下，不必區(qū)分拱形橋和凹形橋。第57頁(yè)“說(shuō)一說(shuō)”是擴(kuò)展性?xún)?nèi)容，目的仍是使學(xué)生在更廣闊、更一般的背景下認(rèn)識(shí)拱形橋上的運(yùn)動(dòng)。由于不要求定量的分析，

23、讓學(xué)生想一想、說(shuō)一說(shuō)是有好處的。第58頁(yè)的“思考與討論”目的是鼓勵(lì)學(xué)生展開(kāi)幻想的翅膀，把拱形橋的物理圖景推廣開(kāi)去。創(chuàng)造性思維往往就是這樣出現(xiàn)的。這個(gè)“思考與討論”也是為下面的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備的。超重和失重現(xiàn)象的討論在本書(shū)中分成了兩部分，一部分放在牛頓定律的運(yùn)用中（物理1第93頁(yè)），另一部分放到圓周運(yùn)動(dòng)，分別討論飛船發(fā)射、制動(dòng)和關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)飛行的情況。 第七章萬(wàn)有引力與航天這章的整體思路與過(guò)去大致相同，但節(jié)內(nèi)的寫(xiě)法還是有很大差異的。第1節(jié)：行星的運(yùn)動(dòng)本節(jié)簡(jiǎn)介開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律。因?yàn)楹竺嬗懻摰臈l件都是圓軌道近似，所以在第63頁(yè)中間把圓軌道近似條件下由開(kāi)普勒定律得出的結(jié)論明確地寫(xiě)出來(lái)了，以方便使用。

24、“科學(xué)足跡”敘述了人類(lèi)認(rèn)識(shí)行星運(yùn)動(dòng)的歷史，把科學(xué)與歷史、科學(xué)與藝術(shù)、科學(xué)與社會(huì)，以及科學(xué)發(fā)展與思想解放等幾方面很好地結(jié)合起來(lái)了，寓意很深，應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生反復(fù)閱讀。第2節(jié)：太陽(yáng)與行星間的引力從行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律到萬(wàn)有引力定律，這是科學(xué)過(guò)程的好教材。本書(shū)在第2節(jié)和第3節(jié)中充分利用了這些材料，向?qū)W生展示了這一過(guò)程。與過(guò)去的教學(xué)相比，本書(shū)更清晰、更有層次地陳述了這一科學(xué)過(guò)程。本節(jié)首先根據(jù)開(kāi)普勒第一、第二定律得出，太陽(yáng)對(duì)不同行星的引力與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽(yáng)間的距離的二次方成反比：。然后，根據(jù)牛頓第三定律，推知行星對(duì)太陽(yáng)的引力為。最后，得到。但是，這還不是萬(wàn)有引力定律，因?yàn)樗贿m用于太陽(yáng)與行星之間。為

25、了強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)，我們把這個(gè)關(guān)系向任意物體間的推廣放到下節(jié)去進(jìn)行充分的討論。第3節(jié)：萬(wàn)有引力定律到此為止，離萬(wàn)有引力定律還有兩步之遙。首先，假設(shè)月球與地球之間的引力也具有類(lèi)似的形式，根據(jù)月球公轉(zhuǎn)的向心加速度，這一點(diǎn)得到了驗(yàn)證。然后，把這個(gè)關(guān)系推廣到任意兩個(gè)物體之間。這一點(diǎn)無(wú)法得到直接驗(yàn)證，但是，我們沒(méi)有理由認(rèn)為不是這樣！在過(guò)去的教學(xué)中我們只重視演繹推理，而往往忽視最后這一點(diǎn)。第4節(jié)：萬(wàn)有引力理論的成就這節(jié)的教學(xué)思路與過(guò)去大致相同。與過(guò)去不同的是，在第一小節(jié)最后，本書(shū)引用了馬克·吐溫的話(huà)：“根據(jù)零星的事實(shí)，增添一點(diǎn)猜想，竟能贏得那么多收獲！”這話(huà)雖然出自一位外行人之口，卻道出了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的精髓。本節(jié)結(jié)尾引用的馮·勞厄的話(huà)，以及最后關(guān)于太陽(yáng)系邊界的富于感情的話(huà)，激勵(lì)學(xué)生去進(jìn)一