高中物理第三册

1、高中物理第三册简 介人民教育出版社 课程教材研究所物理室2002.8 沈阳 2002.5版高中物理教学大纲 的主要变化教学目的比上一版的主要变化是：删去几个字：比较全面的增加六个字：树立创新意识贯彻课程改革的新理念改革学科本位，不求全基本的内容不变不过分强调学科的知识体系核心变化:树立创新意识（大纲1页“教学目的”）86年开始就关注：创新精神当时放在大纲的“教学应注意的问题中”什么是创新？新奇 独特 有实际价值高级：前所未有，填补国际空白中级：发明创造,对社会有价值初级：与众不同，对学生的发展有价值（适合中学生）国外的观点自由奔放的想像，才可以有创造创造性学习的特点：流畅性（对事物的思考敏捷）

2、灵活性（多途径多方位思考问题）感受性（对差异敏感，对规律感兴趣）具体性（具有实施能力,措施具体）慎重性（有一定忍耐力）独创性（与众不同）再定义（重整）价值性:有发展意义创新人才的思维品质（心理学研究）敏捷深刻灵活批判（自我判断）独创性中学的创新意识培养应扎实，重在培养学生提出问题的能力如何培养创新型人才？ 重视实验，挖掘实验的教育作用-观察与思考的基础 物理教育培养：提出问题的能力 独立思考的习惯 发展求异思维 敢于发表不同见解表达能力知识重整 选择具有活力的知识学习，为把知识变为智慧打基础 看得高，看得远，才能决断 提高选择能力，顺利发展，适应需要高中物理教育的定位原来：高层次的基础教育现在

3、：面向大众的基础教育 背景 培养目标决定 普及高中是大趋势 提高公民的科学文化素质 培养目标计划4页初步形成正确的世界观、人生观和价值观适应学习化社会所需要的文化科学知识逐步形成适应学习化社会所需要进行终身学习的能力具有健康的体魄，形成文明健康、积极向上的生活方式树立健康的审美观和健康的审美情趣具有与社会生活相适应的职业意识、创业精神，形成一定的劳动技能和生活技能国务院关于基础教育改革与发展的决定2001.5 确立我国教育发展的指导方针基础教育在社会主义现代化建设中的战略地位， 坚持基础教育优先发展中国教育改革发展纲要1993年 国际竞争日趋激烈，科学技术发展迅速。世界范围的经济竞争，综合国力

4、竞争，实质上是科学技术的竞争和民族素质的竞争。从这个意义上说，谁掌握了面向21世纪的教育，谁就能在21世纪的国际竞争中处于战略主动地位。为此，必须高瞻远瞩，及早筹划我国教育事业的大计，迎接21世纪的挑战。大纲的具体变化删去光的直线传播的内容删去光的反射及其规律应用的内容删去平面镜成像、球面镜成像内容删去棱镜（保留色散）透镜内容及其成像、透镜做图法、透镜公式删去视角、显微镜、望远镜调整热学内容增加近代物理知识*相对论学生实验有调整新大纲的主要考虑：实现高中物理学习重心转移删去 “光的反射定律”等知识的主要考虑：这些知识初中已经讲过，并且比较完整删去透镜内容及其成像、透镜做图法、透镜公式、视角、显

5、微镜、望远镜 属技巧性的知识，不是物理学的主干 不追求物理知识的全面学习开发近代物理知识，增加STS内容拓展知识面把1、2分类的差距拉开，控制难度：1类知识点144 A、B A82% B18%2类知识点186 A、B A75% B25% 1类：落实到适应现代化生活能力上2类：落实到观点、能力上： 科学思维能力、分析和解决问题的能力、运用数学的能力、科学表达能力适当扩展知识面： 热学调整大不仅节约几课时，热学的本质有所突出和加强，突出统计思想加强实验： 演示实验尽量变成随堂实验 学生实验2类增加1、2个，课时增加1倍 意在:节奏变慢,提高实践能力加强探索性增加课题研究 不以知识为主，以学生的参与

6、为主，意在训练科学方法和实践能力，是培养创新能力和实践能力的举措密切联系实际，加强STS教育 联系生活社会和新科技学习方式多样化，改变单一的接受式学习的现状和习惯，强调学习方式的多样化，开放学习资源 接受式 教师讲为主 师生互动式 讨论 研究式 学生活动为主 倡导学生主动参与教学活动 由学会向会学转化教学时间建议：具体评价：理念变化尽量与新课程理念靠拢，为大规模的课程改革作准备课程评价作用：是实现教学目标的关键环节，正确的教育质量观是评价的关键，具有教育导向和质量监控作用，也是教育手段之一理念：以尊重学生为基本前提促进学生发展为根本目的：重视学生个性健康发展和人格完善，促进学生全面发展。帮助学

7、生认识自己在态度能力知识方面的成就和问题，增加自尊和自信，改进学习方法，提高学习质量方式：考试重要评价方式之一 学分管理综合实践活动高中物理教材第三册编写中的 主要思考 一、重视实验基础演示实验介绍高级实验的方法和事实学生实验小实验丁肇中实验可以推翻理论，理论是不能推翻实验的。演示实验 实现演示实验的教育功能发展学生思维的合理性 光的反射定律6页：平面镜成像-虚象-特点 折射定律8页：全反射13页：现象 事实，临界角的推导 实验的基本事实是学生思维的基础凸现现代化仪器和现代科学研究方法和事实 受中学设备条件的限制,许多近代物理实验无法做,采用讲解实验,呈现物理现象事实的方法:X光的照片、牛顿环

8、、原子光谱、电子通过铝箔时的衍射图样,光导纤维,医用内窥镜提高兴趣 培养学习主动性、创新精神和实践能力介绍高级实验的方法和事实光速 著名的光速测定方法 4页泊松亮斑 衍射 31页康普顿效应 光的散射 _粒子性 光子有能量也有动量50页不同爆光量的几张照片图22-7电子束通过铝箔是的衍射图样氢原子的电子云（n =1,2时）粒子散射实验示意图射线在磁场中的偏转示意 、射线的径迹链式反应示意图学生实验测定玻璃的折射率 用双缝干涉测波长疏导思路 为合理思维打基础提高思维能力 提高实践能力了解物理知识的实际应用 小实验做一做 ：模拟折射 观察光的衍射现象 取材容易现象明显操作简单增加实验操作机会增加体验

9、获得感悟的实际材料 多方位了解理解物理事实二、整合教学内容，加强观点教育加强观点教育全面展示光的波动性事实， 为形成高观点打基础直线传播反射定律 折射定律 光的色散光的干涉 光的衍射 光的电磁说 光的偏振 证明光是一种波加强观点教育展示光的粒子性挑战波动性 光电效应 极限频率 瞬时性 光电子产生瞬时 光电效应和康普顿效应 证明光是一种粒子历史地介绍量子观点的由来和发展普朗克把物理学带进量子世界 1900年发现： 光的发射和接收是一份一份进行的爱因斯坦 1905年提出： 空间传播的光也是一份一份的，每一份叫做光量子，简称光子。 爱因斯坦光电效应方程传统的教学内容与近代物理观点整合 凸现量子观点光

10、的波粒二象性 光的粒子性 暴光量少时 光的粒子性明显（图22-3甲） 发射吸收传播是一份一份的 光的波动性 光子在空间各点出现的可能性的大小， 可以用波动规律来描述-概率波（图22-3丙） 。 玻尔的原子模型 轨道量子化 能级 原子的可能状态是不连续的 各状态对应的能量也是不连续的 基态 激发态 光子的发射和吸收 原子光谱 物质波 氢原子的电子云三、密切联系实际扩展知识面开阔视野拉近物理教学与现代社会的距离展示物理科学的前沿更新教学内容加大教学容量 提高教学效率密切联系实际继承我国物理教学的优良传统更好地理解物理规律培养学生的应用意识大众的物理学有用的 有趣的 理解社会生活中的科学和技术 适应

11、科学技术发展的需求了解科技前沿示例：光导纤维 传光 图像 内窥镜海市蜃楼 蒙气差 伦琴射线的应用偏振光的应用激光的应用卫星遥感图放射治疗红外线显示体表温度遥控器37页 立体电影和偏振 应用如何确定古木的年代显微镜的分辨本领 科学新闻73页 建立对放射性物质的防范意识增殖反应堆78页粒子物理简介19世纪末 基本粒子 电子 质子 中子现在 粒子400多种 按现代的粒子理论分为 媒介子、轻子、强子媒介子 传递各种相互作用的粒子，如 光子、胶子光子传递电磁相互作用胶子传递强相互作用 ，比电磁相互作用强，例如：核子之间的核力轻子 不参与强相互作用的粒子，例如电子，中微子强子 参与强相互作用 由夸克组成6

12、种夸克存在媒介子、轻子和夸克是没有内部结构的点状粒子“基本”当代没有基本粒子的说法四、适时渗透科学观点和方法示例绝对折射率与相对折射率光的衍射 30页:狭缝变窄 亮度降低 意料之中 衍射现象:意料之外,辨证地看光的直线传播光的电磁说:本质 突破当时人们的机械波的思维习惯,光的偏振性说明是横波光的本质标识 频率37页:光比无线电波传递信息更多 频率高携带多,激光新观念 量子化微观粒子、宏观高速运动牛顿定律不适用85页方框87页方框91页旁批目的加强能力的培养，是物理教学的重要任务观点和方法是能力培养的重要环节处理好知识和能力的关系 破除单纯传授知识的传统教学观念让学生去接触未知的世界-渗透式教学

13、法杨振宁我觉得学习有两个办法，一个办法是按部就班的，一个办法是渗透性的很多东西常常在不知不觉中，经过了一个长时间的接触，就连自己也就不知道什么时候已经懂了。对于美国学生来说，我会建议他们加强按部就班的学习方法；对于中国学生来说，我建议他们注意渗透的学习方法。示例51页方框 : 高观点 带电粒子变速运动,一定以电磁波形式向外辐射能量57页 选学:不确定关系 位置和动量的不确定关系 时间和能量的不确定关系59页 量子力学 建立与发展 价值与经典力学的差别 氢原子能级的概念不再是假设发展出量子场论 是统计物理粒子物理凝聚态核理论的基本理论工具85页选学:相对论简介示例光速的测定 实验 4页绝对折射率

14、和相对折射率 11页章首图 42页热辐射和普朗克的量子说 46页康普顿效应 50页进行高观点和科学方法的渗透，对学生发展有益第二十章 光的反射和折射这一章主要学习光的折射规律，包括折射定律、全反射和利用折射规律解释光的色散等。整体上虽然不是很难，但是有些概念和问题还是比较抽象的，比如:何为“实像”“虚像”？如何判断物体的位置等。为此教材特别注意基本概念的建立和辨析。例如，第一节（P3）除在正文中介绍光源、光线、光束的知识外，还在旁批中介绍点光源、发散光束的概念，并在“思考与讨论”中进一步讨论，看到光到底是怎么一回事。 光现象是人眼睛观察到的，解释光现象离不开人眼在什么情况下能看到物体，人眼根据

15、什么来判断物体的位置。因此教材中特意说明两了点:一是“光射入了人的眼睛，使人眼产生视觉反应”,二是“人眼在观察物体时，是根据射入眼睛那部分光线的方向和光沿直线传播的经验，来判断物体的位置的。”人眼看见物体的详细过程以及判断物体的位置的详细情况虽然比较复杂，但是知道上述两个基本点，对于解释像的位置和观察范围之类的问题都是必需的。 第三节 光的折射 这一节的重点是理解光的折射定律的意义,会运用这一规律解释有关的现象和计算有关 的问题。光的折射规律学生在初中已经学过，高中的重点是折射规律的定量关系，即折射定律。折射定律的得出:可根据学生的情况或介绍些背景情况,直接给出；或根据实验数据，分析得出；或学

16、生自己做实验，取得数据后，分析得出。 教材比较注意通过实验，得出折射定律的过程。 为了区别不同的情况，教材用小字部分介绍了斯涅尔等前人发现折射定律的简单过程。 为了使学生对折射率的知识了解得更丰富一些，教材中介绍了折射率与光在这种介质中传播速度的关系。这对于进一步理解折射定律也是有帮助的（结合12页的做一做体会得会更深）。 同样是出于对学生理解概念和丰富知识的考虑，教材在阅读材料部分介绍了相对折射率及其与绝对折射率的关系。这种扩展，对学生理解折射率这个概念有好处。教学中对知识的学习不宜限定过死。限定过死，不利于学生理解知识，也可能限制学生钻研的积极性。适当“放开”些，不但有利于加深理解，还可以

17、开阔思路。为了不增加负担，书中不要求做有关相对折射率的题目。 第四节 全反射全反射对高中学生来说是一种新现象，初中没有学过。建议做好演示实验，有条件的可做学生实验，使学生清楚地认识全反射现象，知道在什么条件下发生全反射。要求学生能够较快地判断，光在经过两种介质的界面时，折射光线靠近法线还是远离法线。对反射和折射现象理解得比较好的话，只要点出光从光密介质射向光疏介质，当折射角为90时，折射光线的能量分配为零，学生就不难理解全反射现象（P13 图20-18）。随着科学技术的发展，光导纤维的应用越来越广泛。教材中介绍了许多这方面的应用，希望教学中引起重视。删去“棱镜”的考虑：非主干，应用性知识（大纲

18、：演示光通过棱镜时的偏折和色散）。第二十一章 光的波动性 波动的概念在现代物理中越来越重要。本章内容大多是学生生活中不大熟悉的，需要经过抽象思维，才能理解现象的本质。因此，本章的教学应该特别注意在认真观察实验事实的基础上，加强抽象思维能力的训练。例如，在光的干涉的教学中，应该让学生充分观察干涉图样，再类比前面讲过的机械波，应用波的叠加知识进行分析、推理，理解图样是怎样形成的。第一节 光的干涉 光的干涉是本章的重点，它是说明光具有波动性的有力证据之一。讲光的双缝干涉前，可引导学生回忆机械波叠加和干涉的知识。然后观察双缝干涉现象，进而结合教材中的图212分析双缝干涉是如何形成的。弄清双缝干涉中明、

19、暗条纹的分布情况。光的干涉教学中，一个值得注意的问题是相干条件的讲述。我们知道，只有频率相同、振动方向相同、相差恒定的相干波之间才能产生干涉现象。 在机械波里可以比较容易地获得连续振动的波源，两个波源只要频率相同，相干性的其他条件比较容易满足。因此在机械波部分，教材没有特别强调和介绍“相差恒定”这一条件，而只是提到振源“振动步调相同”。 对于光波，一般光源发出的光，是大量原子跃迁时发出的，由不连续的波列组成，各波列的相位是无规则变化的，这是由原子发光的特点决定的。因此，两个独立光源发出的光，即使是“频率相同的单色光”，也不能保持恒定的相差。必须把同一个点光源（或线光源）发出的一束光分成两束，才

20、能得到相干光。 考虑到学生的知识基础和接受水平，教材中没有提出相干光的概念，只在课文的叙述中，强调了从单孔射出的光束到达双孔时，双孔“相当于两个振动情况总是相同的波源”，这同机械波中提到的振源的“振动步调相同”的要求是一致的。 为了降低对所有学生的要求，教材直接给出了相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离公式。如果学生的基础比较好，完全可以让他们结合图212自己推导，这样就可以使学生在理解的基础上，记住和运用这一公式，同时也学习研究问题的方法。 薄膜干涉的教学，可以结合实验、演示来进行，多给学生看看现象。这部分内容要求学生认识这种现象即可，不必太多的分析（解释图21-4P 27）。除了肥皂膜的干涉外，

21、两片玻璃之间空气膜的干涉（课本54页做一做）、浮在水面上的油膜干涉，都可以让学生观察。如果有牛顿环的实验装置，也可以让学生观察。关于光的干涉在技术上的应用，教材中举了用干涉法检查平面的例子，这部分内容只要求学生对此有个初步了解即可 第二节 光的衍射本章应该让学生多观察现象。现在激光很容易获得，做这类实验方便。在暗室里，用激光笔照射小孔或窄缝，观察光的衍射现象；还可以观察一般的光的衍射现象，如可以让学生通过羽毛、纱巾等观看发光的灯丝等。通过光的衍射现象的观察，最后应让学生了解: 在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显，光是沿直线传播的；在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的

22、波长还小时，衍射现象十分明显，这时就不能说光沿直线传播了第三节 光的电磁说光的电磁说主要是让学生了解光的电磁说提出的背景和它的事实依据（电磁波速等于光速）。在光波中引起光效应的，主要是E矢量，因此一般情况下，都把光波看成是E的振动在空间的传播。光的电磁说揭示了光现象的电磁本质，把光和电磁统一了起来，使人们认识到光波与机械波的本质不同。教学中还应注意使学生理解不同频率范围的电磁波，它们在本质上是相同的，它们的行为服从共同的规律，但是因为频率的不同，又各自具有某些特性（红外、紫外、X射线等）。第五节 激光 教材对于激光的处理是从应用的角度来考虑的：不讲产生激光的机理，让学生了解激光的特性，知道它的

23、应用。教材在讲激光的应用时，是按两条线索展开的：一是它的相干性，二是它可以在很短的时间和很小的空间集中很大的能量。这两方面实际中都有很多的应用。例如，激光调制、激光打孔等。第二十二章 量子论初步把光的波粒二象性和玻尔的原子结构理论，分别从光的本性和原子、原子核这两部分内容中提出，合在一起成为“量子论初步” 。知识重新整合的目的：在介绍物质结构的同时，突出运动规律的教学。特别注意两点：一是从可以直接感知的实验现象经过推理得到不能直接感知的微观结构的微观粒子的运动规律思想；二是帮助学生建立诸如轨道量子化、能量量子化、光与实物粒子的波粒二象性，以及用概率描述粒子运动等新的观念。对后者，由于人们没有直

24、接的生活经验，所以教学中就更显重要，因为近代物理的新观念都是非常重要的。章首图1993年美国科学家进行移动铁原子的实验，在低温条件下，用STM针尖将48个铁原子排列成一个圆环，最近的铁原子距离0.9纳米。这幅图是铁原子吸附在铜表面上得到STM像。从这幅图上可以看到:铁原子构成的圆环中，有波纹状的图案，这些波纹是电子构成的“驻波”，就像一颗石子投入平静的湖水中产生向外扩散的圆环状波纹一样。这是驻波存在的直接证据，是世界上首次观察到电子驻波的直观图形。STM应用研究不仅观察表面的物理性质，另一个重要方面是研究表面上发生的物理与化学过程在分子吸附状态下，研究电子从探针到表面的隧道效应过程。研究方向一

25、般集中到诸如表面吸附质相互作用的性质、表面上的化学过程及吸附质波函数的结构等方面。总之， STM在表面化学与物理的应用前景十分广阔。科学家又用36个钴原子形成椭圆形的量子围栏。通过操纵原子构成的量子围栏观察到“量子幻影”将纳米技术带进电子世界的核心部分。当一个磁化的钴原子被放在量子围栏的一个焦点上时，尽管在另一个焦点上不存在任何原子实体，却看上去出现两个亮点，一个是原子像，另一个是原子幻影。量子围栏量子屏障的形状和厚度决定着一种“量子状态”，或者说决定着屏障内的每一个电子的能量和它的空间分布第一节 光电效应 对于光电效应，教材把重点放在极限频率的存在与经典电磁说相矛盾，只能用光子说来解释上。

26、光电效应的瞬时性及其解释只需让学生知道就可以了，因为教学大纲没有推理要求。第二节 光的波粒二象性 教材对光是一种概率波讲得比过去的教材多，也更深一些。概率的概念本身并不难接受，这里要引导学生认识到，光波和水波、绳子上的波等机械波在本质上完全不同，决定光子在空间不同位置出现概率的规律表现为波的规律，我们是在这种意义上说光是一种波。光的波动性不是光子之间的相互作用引起的，它是光子本身的一种属性。在设想既具有粒子性，又具有波动性的光，在表现波动性时的图景时，可能会猜想：光子之间的相互作用使它表现出了波的性质。但实验否定了这种猜想（图23-3 P48）。“光既有波动性，又有粒子性”比较难以理解。因为在

27、人们的经验中找不到即是波又是粒子的东西。这主要是人们的经验局限于宏观物体的运动。通过这部分内容的学习，应该让学生知道：实验是检验真理的唯一标准，人们的直接经验十分有限。随着人类的认识范围的不断扩大，不可直接感知的东西会越来越多地出现在我们面前，对这种新的不可感知的东西，要设想一种模型，尽管以日常的经验来衡量，这个模型的行为十分古怪，但是只要能与实验结果一致，就能够在一定范围内正确代表所研究的对象。第三节 玻尔的原子模型 能级这部分内容主要是让学生了解原子内部电子轨道量子化、能量量子化的概念，处在一定能级状态的原子向低能级（或高能级）跃迁时以光子的形式放出（或吸收）能量的知识。这部分教材的写法和以往不同的主要有两点：一是在讲到轨道量子化的时候，重点描述了“量子化”，有意淡化了“轨道”。例如，没有采用过去教材中常用的以同心圆代表氢原子轨道的插图。这样做的目的是避免强化轨道的图景 二是按照经典的电磁理论，原子应该是不稳定的，但实