物理：高中物理课程标准3-1、3-2模块教材分析和教学建议.ppt

高中物理课程标准3 1 3 2模块教材分析和教学建议 黄恕伯 一 从两段新教材的教学回顾看新课程的特点 曲线运动速度的方向 传统的教学过程 列举旋转砂轮上的火星 旋转雨伞上的水滴沿圆周切线飞出的事例 得出结论 做曲线运动的质点经过某位置的速度方向 在曲线过这点的切线方向上 讲解有关例题 布置有关习题 观察砂轮上的火星 链球运动员投掷链球的照片 提出问题 怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向 实验 通过钢球在具有任意曲线形状的导轨内的运动 说明曲线运动某点的速度方向跟曲线相切 水平桌面上有一曲线轨道 它是由几段稍短的轨道组合而成的 钢珠由轨道的一端滚入 在轨道的束缚下按轨道的形状做曲线运动 在轨道的出口A处放一张白纸 蘸有墨水的钢珠离开轨道后在白纸上留下一条运动的痕迹 它记录了钢珠在A点的运动方向 取去一段短轨道 钢珠的轨道出口改在图中B处 在B处放一张白纸 记录钢珠在轨道B点的运动方向 还可以继续取其它位置作为轨道出口进行相同的实验 分析钢珠运动轨迹跟曲线的关系 改进的教学过程 改进的教学过程 观察砂轮上的火星 链球运动员投掷链球的照片 提出问题 怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向 实验 通过钢球在具有任意曲线形状的导轨内的运动 说明曲线运动某点的速度方向跟曲线相切 简单的理论分析 渗透极限的思想 由平均速度过渡到瞬时速度 改进的教学过程 观察砂轮上的火星 链球运动员投掷链球的照片 提出问题 怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向 实验 通过钢球在具有任意曲线形状的导轨内的运动 说明曲线运动某点的速度方向跟曲线相切 简单的理论分析 渗透极限的思想 由平均速度过渡到瞬时速度 得出结论 做曲线运动的质点经过某位置的速度方向 在曲线过这点的切线方向上 体验 做一个显示抛体运动速度方向的 飞镖 1 观察在空中速度方向的变化 2 观察飞镖插入泥土时的入射角 改进的教学过程 观察砂轮上的火星 链球运动员投掷链球的照片 提出问题 怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向 实验 通过钢球在具有任意曲线形状的导轨内的运动 说明曲线运动某点的速度方向跟曲线相切 简单的理论分析 渗透极限的思想 由平均速度过渡到瞬时速度 得出结论 做曲线运动的质点经过某位置的速度方向 在曲线过这点的切线方向上 体验 做一做 做一个显示抛体运动速度方向的 飞镖 1 观察在空中速度方向的变化 2 观察飞镖插入泥土时的入射角 有人说 这么简单的概念还需要体验吗 体验并不完全是为了理解知识 学生用曲线运动速度的概念来审视飞镖的运动 它有利于增强学生理论联系实践的意识 解决许多更复杂的问题往往需要有这种意识 这种意识难以通过讲授知识的方法达到目的 下面这个题目和 飞镖 有联系吗 要测量一个准确弹簧秤内弹簧的劲度 说出至少需要的器材 题目 学生对本题失误的主要原因不是知识问题 而是缺乏把题目和实践进行联系的意识 2004年高考全国理综试卷 第25题 本题满分 20分平均得分 3 5分难度 0 175 为什么本题得分率如此之低 一小圆盘静止在桌布上 位于一方桌的水平桌面中央 桌布的一边与桌的AB边重合 如图 已知盘与桌布间的动摩擦因数为 1 盘与桌面间的动摩擦因数为 2 现突然以恒定的加速度a将桌布抽离桌面 加速度的方向水平且垂直于AB边 若圆盘最后未从桌面掉下 则加速度a满足的条件是什么 以g表示重力加速度 设圆盘质量为m 桌长为l 盘在桌布 桌面上的加速度为a1和a2 有 1mg ma1 2mg ma2 设盘离开桌布时速度为v1 移动距离为x1 再在桌面上运动x2停下 有 v2 2a1x1 v2 2a2x2 盘没从桌面掉下的条件x1 x2 l 2 设圆盘在桌布上运动时间为t x at2 2 x1 a1t2 2 解得 a l 2 联系实际将不难想到 桌布加速度的大小将影响着圆盘在桌布上的运动时间t 然而许多学生并没有发掘出这个条件 这段时间桌布移动距离为x 有 x x1 l 2 发掘出题目中的隐含条件常常来自于审题时的实践意识 解答 设圆盘质量为m 桌长为l 盘在桌布 桌面上的加速度为a1和a2 有 1mg ma1 2mg ma2 设盘离开桌布时速度为v1 移动距离为x1 再在桌面上运动x2停下 有 v2 2a1x1 v2 2a2x2 盘没从桌面掉下的条件x1 x2 l 2 设圆盘在桌布上运动时间为t x at2 2 x1 a1t2 2 解得 a l 2 这段时间桌布移动距离为x 有 x x1 l 2 发掘出题目中的隐含条件常常来自于审题时的实践意识 解答 意识来自于哪里 意识来自于体验过程 而不是来自知识 向心加速度和向心力 链 二 3 1 3 2模块新 旧教材章节结构对比 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电容器与电容8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 新 第二章恒定电流1导体中的电场和电流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电阻定律7闭合电路欧姆定律8多用电表9实验 测定电池电动势和内阻10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 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磁场对通电导线的作用力5磁场对运动电荷的作用力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感生电动势和动生电动势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 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 一 3传感器的应用 二 4传感器的应用实例 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 三 3 1 3 2模块教材分析和教学建议 一 进一步完善了静电学中知识链 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 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 q WAB EpA EpB Ep q UAB A B U Ed 电场力 电场强度 电势差 电势 电势能 电场力的功 电势定义 单位正电荷由该点移到参考点 零电势 电场力所做的功 定义 UAB WAB q 电势 电势差 电势能 和重力与重力势能类比 静电力做功与路径无关没有证明 原教材中的有关知识链 电场力的功 上述教材的设计有利于知识的类比 电场强度的教学在第一章具有非常基础的意义 二 建立了静电现象和恒定电流之间的内在联系 学生对第二章中 通电导体两端存在电势差 导体内部电子在电场力作用下定向运动 的认识 跟第一章中 导体内部场强为零 导体是一个等势体 的说法不符 感到困惑 新教科书本章教材的第一节课 便在静电场知识的基础上 通过分析 引入恒定电场的概念 建立了静电现象跟恒定电场之间的内在联系 A 假设在电源正 负极之间连一根导线 意图 建立第一 第二两章的联系 消除困惑 M N E0 假设在电源正 负极之间连一根导线 A 导线内很快形成沿导线方向恒定电场 经历一次由不平衡到动态平衡的变化分析过程 为串 并联电路的电流关系提供理论分析基础 三 重视对知识线索的进一步规划和设计 1 串联和并联电路 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 A B C D 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 一个电压可读的大电阻 一个电流可读的小电阻 2004高考 理综 第22题 认识了电压表的电路模型特点 本题就变成了一个简单的计算题 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 A B C D 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 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 三 重视对知识线索的进一步规划和设计 1 串联电路和并联电路 2 闭合电路欧姆定律 用实验的方法得出闭合电路欧姆定律有优点也有缺陷 优点 增强了实践意识 提高了探究能力 缺陷 学生对内电压的测量难以理解 实验可以得到 内 外电压之和等于一个常数 的结论 但如何跟电动势发生联系 难从本质上说明 三 重视对知识线索的进一步规划和设计 1 串联电路和并联电路 2 闭合电路欧姆定律 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 I2Rt 内电路 E内 I2rt 电池化学反应层 W EIt 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I2rt 外电路I2Rt 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4 链6 本节课的结构和线索 四 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 a和c 横截面积不同 a和d 材料不同 四 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 5mA R 1 5 I 150 五 把习题教学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 0 把5mA刻度标为150 把0mA刻度标为 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 142 欧姆表 关于欧姆表的教学 2 调至满偏后保持R1的值不变 在A B间接入一个150 的定值电阻R2 电流表指针指着何处 3 如果A B间接另一电阻R R的值和电流表读数I有什么关系 G 5mA R 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 五 把习题教学的体验跟物理知识的构建结合起来 142 图中电源的电动势1 5V 内阻0 5 电流表满偏电流10mA 电流表电阻7 5 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 关于欧姆表的教学 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 六 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 做一做 A 甲 乙 丙 R1 R2 A A A A 1 2 3 1 2 3 A A 甲 乙 丙 R1 R2 A A 6 B 1 A G 2 3 4 5 A S 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 E1 E2 楞次定律 七 提供科学探究教学设计的思路 一次 关于楞次定律的探究 课堂教学摘录 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 1 线圈中磁通量增大时 可得出的结论 根据以上 1 和 2 的结论 进一步概括得出 线圈中感应电流的方向和磁通量变化的关系为 怎么事先就知道要比较B感和B铁方向关系 怎么事先就知道表中要列一个 感应电流磁场的方向 2 线圈中磁通量减小时 可得出的结论 增加 相反 减小 相同 阻碍 变化 有人知道张先生是小李的亲戚 但不知道是什么关系 问小李 张先生是你什么人 小李一下子说不上来 但他想了想 说 他的姐夫就是我的叔叔 小李采取另外一种方式准确地表述了他跟张先生的关系 当我们很难概括感应电流的方向跟磁通量变化有什么关系的时候 是不是也可以采用通过一个 中介 的办法来建立这种关系 如果可以 这个中介是什么 这个中介就是 感应电流的磁场 因为感应电流的磁场方向跟感应电流方向具有一定的联系 它又能跟发生磁通量变化的磁场建立联系 关于楞次定律的探究 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 根据实验记录进行分析可知 线圈中感应电流的方向和磁通量变化的关系为 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 应用楞次定律判定感应电流方向的思路 感应电流的方向 明确研究的对象是哪一个闭合电路 楞次定律 右手螺旋定则 思路 它不单用来判定感应电流方向 基本要求 八 实验 统一 基本的要求和灵活 多样的方法相结合 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 多样的方法 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 八 实验 统一 基本的要求和灵活 多样的方法相结合 实验 测定电池的电动势和内阻 2005年全国高考 理综 考试大纲变化的启示 2004年的 用电流表和电压表测电池的电动势和内阻 2005年改为 测定电源的电动势和内阻 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 九 传感器 内容介绍 高中物理课程标准 选修3 2模块的内容标准 三 传感器 1 知道非电学量转化为电学量的技术意义 2 通过实验 知道常见传感器的工作原理 3 列举传感器在生活和生产中的应用 选修3 2教科书 第六章传感器第1节传感器及其工作原理第2节传感器的应用 一 第3节传感器的应用 二 第4节传感器的应用实例 2007高考 第1节传感器及其工作原理 演示实验 小盒子A的侧面露出一个小灯泡 盒外没有开关 但是把磁铁B放到盒子上面灯泡就发光 把磁铁移走 灯泡熄灭 盒子里有什么装置 第1节传感器及其工作原理 传感器是指这样一类元件 它能感受例如力 温度 光 声 化学成分等非电学量 并能把它们转换成电压 电流等电学量 或转换为电路的通断 从而能方便地进行测量 传输 处理和控制 传感器是指这样一类元件 它能感受例如力 温度 光 声 化学成分等非电学量 并能把它们转换成电压 电流等电学量 或转换为电路的通断 从而能方便地进行测量 传输 处理和控制 如右图 被测物体在左右方向发生位移时 电介质板随之在电容器两极板之间移动 物体位移的变化 就转换成了电容量的变化 第1节传感器及其工作原理 硫化镉的电阻率跟光照的强度有关 把硫化镉涂敷在绝缘板上 另涂敷两个栅状电极 不同强度的光照射 两电极间的电阻不同 光敏电阻 热敏电阻 金属热电阻 第1节传感器及其工作原理 在一个很小的矩形半导体 例如砷化铟 薄片上 制作4个电极 就成了一个霍尔元件 它可以把磁学量 磁感应强度 转换为电学量 电压 霍尔元件 第1节传感器及其工作原理 传感器应用的一般模式 应用举例 第2节传感器的应用 一 电子秤 应变片发生形变时其电阻随之发生变化 在恒定电流下 应变片是把形变 几何量 转换为电压 电学量 的元件 力传感器的应用 第2节传感器的应用 一 话筒 动圈式话筒 膜片在声波下振动 使得与膜片相连的线圈中产生周期性变化的感应电流 声传感器的应用 电容式话筒 金属膜片M和固定电极N形成一个电容器 M在声波作用下振动 电容器的电容作周期性变化 电阻R两