人教版高中必修2物理教材分析及教学建议

人教版高中必修2模块教材分析和教学建议,黄恕伯,（一）必修2教材分析和教学建议,一、第五章机械能及其守恒,1.新、旧教材章节结构对比,第五章机械能及其守恒定律1追寻守恒量2功3功率4重力势能5探究弹性势能的表达式6探究功与物体速度变化的关系7动能和动能定理8机械能守恒定律9实验：验证机械能守恒定律10能量守恒定律与能源,第八章机械能一、功二、功率三、功和能四、动能动能定理五、重力势能六、机械能守恒定律七、机械能守恒定律的应用*八、伯努利方程实验：验证机械能守恒定律,新,原,第五章机械能及其守恒定律1追寻守恒量2功3功率4重力势能5探究弹性势能的表达式6探究功与物体速度变化的关系7动能和动能定理8机械能守恒定律9实验：验证机械能守恒定律10能量守恒定律与能源,第八章机械能一、功二、功率三、功和能四、动能动能定理五、重力势能六、机械能守恒定律七、机械能守恒定律的应用*八、伯努利方程实验：验证机械能守恒定律,新,原,原教材以“功是能量转化的量度”结论为基础展开对动能、重力势能的探讨；,新教材在了解重力势能和弹性势能的基础上，从实验和理论两方面探究功与物体速度变化的关系，得出动能和动能定理的表达式；功能关系是逐步渗透的。,新教材增加“探究弹性势能的表达式”，但对结论不作要求。,增加,删去,一、第五章机械能及其守恒,1.新、旧教材章节结构对比,2.对具体教材的分析,(1)教材关于功和能、重力势能、动能的教学线索,原教材关于重力势能和动能的教学线索及特点,功和能：通过四个实例讲解“功是能能量转化的量度”运动员举重做了多少功，就有多少化学能转化为重物的重力势能；压缩的弹簧对小球做了多少功，就有多少弹性势能转化为动能；机车拉着列车加速，牵引力对列车做了多少功，就有多少内能转化为机械能；起重机提升重物,钢绳的拉力对重物做了多少功，就有多少电能转化为机械能。,动能和动能定理根据“飞机牵引力做了多少功，飞机的动能就增加多少”来确定动能表达式推导得出，确定动能的表达式。把上述表达式的结论称为动能定理。,重力势能根据重力的功确定重力势能表达式为mgh。说明重力功和物体势能变化的关系。说明重力做功跟路径无关。,特点：1.“功是能量转化的量度”是作为事实提出的普遍性结论；2.“功是能量转化的量度”是确定动能和重力势能表达式的根据；3.把动能和动能定理两个知识的形成结合起来在同一节课讲授。,新教材关于重力势能和动能的教学线索及特点,重力势能重力做功跟路径无关（证明后得出结论）；定义重力势能Epmgh，概括得出重力功与重力势能的关系WGEp1Ep2说明重力势能的大小具有相对性，势能属于系统所共有。,探究弹性势能的表达式类比重力与重力势能的关系，明确弹性势能表达式取决于弹力做功的表达式。对弹力做功的表达式进行理论探究。,动能和动能定理推导得出：分析：就是我们寻求的动能表达式。称为动能定理,探究做功与物体速度变化的关系背景：已知重力功跟重力势能、弹力功跟弹性势能的变化关系，若不考虑势能，外力对物体做将功产生什么效果？实验探究后初步得出：外力对静止物体做的功跟物体获得速度的平方成正比。,重力功和重力势能的关系，是学生第一次接触到的功能关系的例子，功能关系的知识从此开始渗透。因此，对重力势能的学习，需要比较系统和深入。,弹簧的弹力做功也跟路径无关，用相同的思路分析弹力功跟弹性势能的关系，对功能关系的知识进行了一次巩固和拓展。,一、第五章机械能及其守恒,1.新、旧教材章节结构对比,2.对具体教材的分析,(2)为什么要增加“探究弹性势能表达式”这节课文？,不要求学生掌握探究结论,重力功与重力势能关系的延伸；动能定理的铺垫,对“弹簧的弹性势能跟哪些物理量有关”进行科学猜想,“变与不变”思想的拓展：从速度变化迁移到力的变化,用图象处理变化过程的累积效果：由根据v-t图象求匀变速运动的位移迁移为根据F-l图象求变力的功,经历一次理论探究过程，根据探究结果来概括物理结论,过程与方法目标的实现，需要情景的积累以及不断巩固、引伸和拓展,链,一、第五章机械能及其守恒,1.新、旧教材章节结构对比,2.对具体教材的分析,(3)“探究功与物体速度变化的关系”教学目标分析,关于动能表达式“实验理论”探究过程中的实验过程,经历对橡皮筋方案的分析，提高实验设计能力,根据实验目的（假设）思考实验的自变量、常量和因变量,对自变量测量的设计,对因变量测量的设计,对常量的控制,减小误差的思考,一、第五章机械能及其守恒,1.新、旧教材章节结构对比,2.对具体教材的分析,(3)“探究功与物体速度变化的关系”教学目标分析,关于动能表达式“实验理论”探究过程中的实验过程,经历对橡皮筋方案的分析，提高实验设计能力,学会“操作技巧”（选择数据点），提高收集数据的能力,定量分析数据，提高实验数据的处理能力,对W和v定量关系的作出猜想,确定用图象来验证猜想的操作思路,体验通过改变坐标轴的设定，使图象是一条直线。,有条件的，用数表软件教学数据处理,一、第五章机械能及其守恒,1.新、旧教材章节结构对比,2.对具体教材的分析,关于动能表达式“实验理论”探究过程中的实验过程,经历对橡皮筋方案的分析，提高实验设计能力,学会“操作技巧”（选择数据点），提高收集数据的能力,定量分析数据，提高实验数据的处理能力,经历一次根据实验数据分析的结果形成实验结论的过程,(3)“探究功与物体速度变化的关系”教学目标分析,一、第五章机械能及其守恒,1.新、旧教材章节结构对比,2.对具体教材的分析,(4)对“探究功与物体速度变化的关系”实验方案的分析,（暂略）,(5)对“实验：验证机械能守恒定律”的分析,（暂略）,(3)“探究功与物体速度变化的关系”教学目标分析,二、第六章曲线运动,1.新、旧教材章节结构对比,第六章曲线运动1曲线运动2运动的合成和分解3探究平抛运动的规律4抛体运动的规律5圆周运动6向心加速度7向心力8生活中的向心力,第八章机械能一、曲线运动二、运动的合成和分解三、平抛物体的运动四、匀速圆周运动五、向心力向心加速度六、匀速圆周运动的实例分析七、离心现象及其应用实验：研究平抛物体的运动,新,原,新教材大体继承了原教材“曲线运动运动的合成和分解平抛运动匀速圆周运动”的知识线索,关于平抛运动的学生实验，原教材基本上属于测定性实验，测定平抛运动的初速度；新教材把该实验改为探究性实验，第、两节课文分别从实验和理论两个方面探究平抛运动的规律。,关于匀速圆周运动，原教材是先学习向心力，再学习向心加速度；新教材是先学习向心加速度，再学习向心力。,二、第六章曲线运动,1.新、旧教材章节结构对比,2.对具体教材的分析,(1)曲线运动速度的方向：重视对学习过程的设计,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。,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。,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：,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。,二、第六章曲线运动,1.新、旧教材章节结构对比,2.对具体教材的分析,(2)平抛运动实验：“探究”和“验证”的不同设计思路,由实验探究平抛运动的规律，用理论证明,由理论探究平抛运动的规律，用实验验证,平抛运动实验为探究性实验,平抛运动实验为验证性实验,方案的优点：学生比较容易接受,方案的优点：提高了实验探究能力，但要求比较高,某节探究平抛运动规律的实验探究观摩课片断：,把两个小球同时从两个圆弧槽上相同高度滚下，同时从圆弧下端水平离开圆弧，一个作平抛运动，另一个在它的正下方水平轨道上作匀速直线运动。发现两球恰好在水平轨道上相碰。,由以上探究可知：平抛运动在水平方向上是匀速运动。,事先怎么知道它们会在水平轨道上相碰？,这是验证性实验。,一个平抛运动规律的实验探究方案：,问题：相同高度平抛的物体，速度越大其水平位移越大，为什么？,猜想：速度大，物体在空中运动的时间越长，所以运动得越远。,推想：如果较小的速度值为零，平抛和自由落体物体将同时落地。,探究水平方向运动规律：先设法描绘出某一平抛运动的轨迹。,数据处理：根据竖直方向自由落体运动的规律，由运动轨迹分析平抛运动水平方向上的运动特征。,实验：从同一高度以不同速度水平抛出两个物体，发现同时落地,验证：果真同时落地。说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动,新教材大体按照上述思路进行设计。对学生思维的要求较高。,二、第六章曲线运动,1.新、旧教材章节结构对比,2.对具体教材的分析,(3)运动的合成和分解：重在掌握分析思路,红蜡块合运动是怎样的？不是凭观察能解决的,蜡块的位置：x=vxty=vyt,蜡块运动轨迹：,蜡块的速度：,蜡块的位移：,在分析中渗透：两个分运动分别独立；,同一时间或时刻，合、分运动遵从平行四边形定则。,独立,独立,二、第六章曲线运动,1.新、旧教材章节结构对比,2.对具体教材的分析,(3)运动的合成和分解：重在掌握分析思路,把上述道理用来分析平抛运动,0,v0,vx=v0,x=v0t,vy=gt,0,g,平行四边形定则,可求轨迹,二、第六章曲线运动,1.新、旧教材章节结构对比,2.对具体教材的分析,(3)运动的合成和分解：重在掌握分析思路,强调解决问题的方法，而不是具体运动规律的结论。,两个方向上的受力,两个方向的初速度,二、第六章曲线运动,1.新、旧教材章节结构对比,2.对具体教材的分析,(3)运动的合成和分解：重在掌握分析思路,用旁批小结（P42）。,在第四章牛顿运动定律的学习中我们已经体会到，已知物体受力情况而想知道它的运动情况时，要先对物体所受的力进行分析，然后应用牛顿定律得到物体的加速度，进而根据运动学的规律得到物体的位置与时间的关系。在研究抛体运动时，我们的思路完全相同。不同的是，抛体的运动发生在平面内，需要在x、y两个方向上分别做出受力分析、在两个方向上分别应用牛顿定律和运动学的规律，然后再根据要求做综合处理。,二、第六章曲线运动,1.新、旧教材章节结构对比,2.对具体教材的分析,(4)向心加速度：构建合理的知识结构,传统教学：,分析做匀速圆周运动的物体受到向心力作用,实验得出：向心力的大小跟m、r、都有关系,“可以证明”，向心力的大小等于Fmr2,从力要产生加速度导出向心加速度意义和公式,阅读材料：向心加速度公式的推导,做一做：感受向心力（m、r、大，则F大）,实验装置比较复杂，难以作为学生实验；力的大小的呈现比较间接，不易形成直观认识。,学生没有经历这个过程,学生只有动力学的向心加速度概念，对“加速度”运动学含义没有认识。,推导的基础不牢，作为阅读材料，难以落实,起到一定的弥补作用。,新教科书（人教版）：,用一定的篇幅，设立小标题，进一步明确“速度变化量”概念,向心加速度难点在于v，正确认识圆周运动的v至此已经有了相当基础，这里又作了进一步强化,还可以把v2变为和v1的方向相反来分析,还可以用平抛运动来具体分析,返回原页,新教科书（人教版）：,用一定的篇幅，设立小标题，进一步明确“速度变化量”概念,通过五个步骤说明t很小时匀速圆周运动的v指向圆心，引入向心加速度,向心加速度难点在于v，正确认识圆周运动的v至此已经有了相当基础，这里又作了进一步强化,把对v方向的分析分为五步骤，减小台阶，降低坡度,1.分别作出质点在A、B两点的速度矢量（长度一样）。,2.将vA的起点移到B，并保持vA的长度和方向不变。,3.以vA的箭头端为起点，vB的箭头端为终点作矢量v。,4.v/t是质点由A到B的平均加速度，v的方向就是加速度的方向。,5.当t很小很小时，AB非常接近，等腰三角形的底角接近直角，v的方向跟vA（或vB）的方向垂直。即指向圆心。,新教科书（人教版）：,用一定的篇幅，设立小标题，进一步明确“速度变化量”概念,通过五个步骤说明t很小时匀速圆周运动的v指向圆心，引入向心加速度,给出向心加速度公式，在“做一做”中让学生尝试自己进行推导,通过实例引入向心力概念，通过牛顿第二定律推导向心力公式,用圆锥摆粗略验证向心力公式,向心加速度难点在于v，正确认识圆周运动的v至此已经有了相当基础，这里又作了进一步强化,把对v方向的分析分为五步骤，减小台阶，降低坡度,v问题解决了，推导只是数学问题，放在“做一做”中，兼顾学生的差异性,至此，学生获得的是完整的向心加速度概念,装置简单,能当学生实验；也是一个应用知识的实例,新教科书（人教版）：,用一定的篇幅，设立小标题，进一步明确“速度变化量”概念,通过五个步骤说明t很小时匀速圆周运动的v指向圆心，引入向心加速度,给出向心加速度公式，在“做一做”中让学生尝试自己进行推导,通过实例引入向心力概念，通过牛顿第二定律推导向心力公式,用圆锥摆粗略验证向心力公式,做一做：体验在v相同、相同两种情况下F与r的关系,向心加速度难点在于v，正确认识圆周运动的v至此已经有了相当基础，这里又作了进一步强化,把对v方向的分析分为五步骤，减小台阶，降低坡度,v问题解决了，推导只是数学问题，放在“做一做”中，兼顾学生的差异性,至此，学生获得的是完整的向心加速度概念,装置简单,能当学生实验；也是一个应用知识的实例,通过体验来认识r和F的定量关系，强化实践意识。,通过“体验性实验”增强实践意识,例：向心力和半径是成正比还是成反比？（新教材）,实验时，rA40cm，rB80cm，每秒钟喊口令2次。,操作一：手握A，每秒1周；,操作二：手握B，每秒1周；,操作三：手握A，每秒2周；,比较一和二：相同，F跟r成正比：,比较二和三：v相同，F跟r成反比：,该实验的主要目的是建立“相同”、“v相同”的实践形象。强化实践意识。,三、第七章万有引力与航天,1.新、旧教材章节结构对比,第七章万有引力与航天1行星的运动2太阳与行星间的引力3万有引力定律4万有引力理论的成就5宇宙航行6经典力学的局限性,第六章万有引力定律一、行星的运动二、万有引力定律三、引力常量的测定四、万有引力定律在天文学上的应用五、人造卫星宇宙速度六、行星、恒星、星系和宇宙,新,原,新教材新教材大体继承了原教材的知识线索，在关于“万有引力与航天”方面的知识要求没有大的变化。,新教材在“行星的运动”与“万有引力定律”之间增加一节课文“太阳与行星间的引力”，旨在放缓万有引力定律发现历程的展现，为学生学习万有引力定律的发现奠定更充分的知识基础；,“经典力学的局限性”是共同必修模块的最后一节课，在“万有引力理论的成就”后面，用“经典力学的局限性”来作为必修教材力学的结尾，是对学生所学经典力学的一次总结。,三、第七章万有引力与航天,1.新、旧教材章节结构对比,2.对具体教材的分析,(1)充分展现万有引力定律发现的科学过程,开普勒行星运动定律为万有引力规律的发现做出了什么贡献？根据普勒行星运动第三定律和匀速圆周运动公式，可以推导出：太阳对行星的引力。（m为行星质量、r为行星运动半径）,那么，行星对太阳的引力有什么规律？根据牛顿第三定律可以分析出：。（M为太阳质量）,太阳与行星间的相互引力有什么规律？由于以上F和的大小是相等的，所以：,星体间相互引力规律适用于地球上的物体吗？牛顿进行了月地检验：说明天上和地下的物体都遵从以下相同的规律：，这就是万有引力定律。公式中的G为引力常量。,引力常量G的值等于多少？卡文迪许在实验室测出了G的值，这使得万有引力的定量计算成为可能，我们能据此计算出星体质量,三、第七章万有引力与航天,1.新、旧教材章节结构对比,2.对具体教材的分析,(2)增进科学与生活、社会的联系,三、第七章万有引力与航天,1.新、旧教材章节结构对比,2.对具体教材的分析,(3)注重科学文化、科学精神的熏陶,领略前辈科学家不屈不饶的探索精神和一丝不苟的科学态度,开阔学生的视野，激励对未知的探索（黑洞）,认识科学总是在探索更广泛适用的理论中发展,体会名人名言的哲理,开普勒、牛顿、爱因斯坦、霍金，马克吐温、萧伯纳、梁启超,（二）必修、教材的实验分析,一、新教材实验的编写特点,1.统一的实验要求和多种实验方案相结合,统一的实验要求,探究思路,常量和变量,数据处理方法,多种参考方案,一、新教材实验的编写特点,2.有利于独立思考、合作交流,过去教材的写法：在力F1和F2的方向上各作线段OA和OB，使它们的长度分别表示力F1和F2。以OA和OB为邻边作平行四边形。量出这个平行四边形的对角线的长度。可以看出，合力F的大小和方向可以用对角线OC表示出来。,关于“平行四边形定则”的教学,现在教材的写法我们需要研究的是：合力F与分力F1、F2有什么关系？探究时要注意下面几个问题。1.几个力的方向是沿着拉线方向的，因此要把拉线的方向描在木板的白纸上。2.几个力的大小由所挂砝码决定，用力的图示法在纸上画出表示几个力的箭头。3.怎样表述合力的大小、方向与分力的大小、方向的关系？建议用虚线把合力的箭头端分别与两个分力的箭头端连接，也许能够得到启示。,实验：验证机械能守恒定律,过去：只写如何操作、得出什么结论,现在：要注意下面几个问题。1.重物下落过程中，除了重力外会受到哪些阻力？怎样减少这些阻力对实验的影响？2.重物下落时，最好选择什么样的两个位置作为过程的开始和终结？4.实验报告中要写明以及对结论可靠性的评估，包括对可能产生的误差的分析。,一、新教材实验的编写特点,3.不同栏目的要求不同,节标题以实验名称作为节的标题,实验：用打点计时器测速度实验：探究小车速度随时间变化的规律实验：探究加速度与力、质量的关系探究功与物体速度变化的关系实验：验证机械能守恒定律探究平抛运动的规律,一、新教材实验的编写特点,3.不同栏目的要求不同,节标题以实验名称作为节的标题,演示和实验,真空中羽毛和金属片的下落（演示）用打点计时器测重物自由落体加速度（实验）桌面的微小形变（演示）水平桌面上木块所受摩擦力大小随拉力的变化（演示）探究求合力的方法（实验）探究作用力与反作用力的关系（实验）曲线运动速度的方向（演示）物体做曲线运动的条件（演示）运动的合成红蜡块的运动（演示）平抛物体的竖直分运动是什么运动？（实验）*获得平抛运动轨迹的参考案例（实验）用圆锥摆粗略验证向心力的表达式（实验）,一、新教材实验的编写特点,3.不同栏目的要求不同,节标题以实验名称作为节的标题,演示和实验,做一做,设计、测量自行车的行驶速度和蚊香的燃烧速度借助传感器用计算机测速度用计算机绘制v-t图象用光电计时器研究自由落体运动（用图象找x和t的关系）用刻度尺测反应时间用悬挂法确定薄板的重心拆卸、安装自行车的滚珠轴承用传感器探究作用力与反作用力的关系利用数表软件进行数据处理（功与速度变化的关系）观察斜抛飞镖