普通高中物理课程标准

#【分析数据】老师又提出一个问题：“深入一步观察图5的数据，你有什么发现？你对该发现有什么解释？”学生相互讨论、交流，通过“头脑风暴”，获得了以下发现：发现一：图象中力的正、负峰值不同。由图象坐标读得正的峰值约为24N,负的峰值（绝对值）只有17N。发现二：峰值大的（正值）曲线尖而窄，峰值小的（负值）曲线平而宽。1■1t1*r图6图6对发现二，有学生提出了进一步的猜想：曲线正值区域高而窄、负值区域矮而宽，这就意味着这两段曲线所包围的面积有可能相等。老师支持这种猜想，在图象上叠加了一个透明坐标格（如图6）,让学生比较两段曲线（与横坐标轴之间）所包围的区域各占有小方格的数目（不足一个方格的可以估读）。统计的结果，正值区域面积为58个方格，负值区域为54个方格，两块面积近似相等。老师解释说:“为什么这两块面积会相等呢？这是有它的物理学道理的。F-t坐标系中的一块面积表示力与时间的乘积，物理学中把力与时间的乘积叫做冲量，是矢量。图中力的正、负冲量绝对值相等，表示整个静摩擦力的冲量等于零。为什么人匀速行走时静摩擦力的冲量是等于零的。物理选修1的“动量定理”可以作出解释，有兴趣的同学可以看一看。”下课后许多学生都准备借高中物理选修1教科书看一看。【反思评估】案例中学生经历了两次科学推理的过程，这两次推理，无论从学生的自主程度还是情境的拓展水平，都是循序渐进、逐步提高的，这有利于培养学生的科学思维能力。两次推理之后都创设了相应实验，其共同目标是让学生养成理论和实验相结合的思维习惯。除此之外，两个实验还有各自的目的：第一个用书本和铅笔的学生实验，是体验性实验，目的是通过推理过程的形象化和实验器材的生活化，增强学生的实践意识；第二个是用传感器记录静摩擦力的演示实验，属于验证性实验，除了检验理论分析的结论外，还融合着实验设计、数据分析等科学探究能力的熏陶。特别是案例的最后，老师让学生发现F-t图象信息中隐藏的结论这是在培养学生的创造品质。“发现一”旨在增强学生把数学描述与实践情境进行关联的意识；“发现二”旨在于从客观的信息中寻找隐含的物理规律。案例中的F-t图象，是真实的实验结果，学生通过“高而窄”、“矮而宽”的目测，提出两块面积可能相等，这是合乎情理的猜想，它所体现的是“运动物体动量不变时其外力的冲量等于零”的结论，当学生的创造性发现被证明是一种科学规律时，无疑对他们的创造热情是一次有力的激励。教学与评价案例2：行星运动规律的探究【探究的问题】行星的运动有什么规律？这是牛顿发现万有引力定律的知识背景。物理教学中通过创设真实情境，让学生经历跟科学家一样发现该规律的过程。【研究情境创设】观测太阳系行星的运动对中学生来说存在很大困难，现选择木星的多个卫星围绕木星的运动来进行研究，探究木星卫星的运动规律。因为：•木星及其卫星的亮度很适于观察•木星的卫星绕木星运行的周期较短【学生思考】晚上，在地球上拍摄的木星及其卫星的照片大概是怎样的？每隔一段时间（2小时）拍摄一张照片，照片上卫星的位置大概有怎样的变化？照片中木星到卫星的距离会怎么逐渐改变？•一个真实的问题怎样根据这些照片定量地测出卫星运动周期和半径的关系?【提供信息】教师把真实的信息提供给学生分析，即向学生提供了一组天文工作者拍摄的木星及其卫星的图片。

【学生活动】学生对照辨认不同照片上同一卫星的位置，讨论照片所反映的空间含义。接着，大家辨认不同照片上同一卫星的位置，讨论和交流照片所反映的空间含义，设计表格记录时间和长度数据。学生们根据照片的信息得出了照片中卫星到木星中心的距离实际上就是卫星运动半径的投影。由此，大家得到照片中的卫星位置信息如下表所示。【获取数据】照片中卫星的位置（以木星中心为原点，向左为正。单位：厘米）时刻（小时）"1卫星A卫星A103.034.5523.735.2344.14]5.7864.186.22183.856.5224:1■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■I■■■■■■■■■■■■■{—3.933.93S

「-1I26■■■■■・■■■■・■■■■・■■■-・・■■■-・・■■■■■・■■■-・・■■■-・・■■■-・・I—4.203.09\28—4.112.18!■484.21—6.11【分析处理信息】大家绘制了与上面表格信息相关的位置时间图像，由此得到与行星运动规律性相关的一些结论。【反思评估】本教学活动的特点：•所利用的情境是真实的；•所研究的问题是开放的；•探究的结论不是唯一的；•多方面促进了物理学科核心素养的达成。学生经历了跟科学家一样的探究过程，增进了对科学本质的理解，激发了探索自然规律的兴趣，发展了科学思维和科学探究能力。在教学过程中，应注重引导学生认识的不断深入，思维的不断发展，探究能力的逐步提高，科学态度与责任的不断养成。【评价指标】核心素养达成水平的参考评价指标学习活动观测指标水平层次科学探究《行星运动规律》确定研究问题水平1.能够自主选择研究对象、确定研究目标水平2.能够根据客观条件，选择适合的研究对象木星卫星设计并设施方案水平1.知道研究木星卫星运动规律所需的信息运动轨迹；水平2.能够利用各种手段实施探究，收集信息（如拍摄周期性运动位置照片等）科学方法获取信息，形成结论水平1.能够从原始资料中获得有用信息；水平2.能利用科学方法研究所获得的信息，了解信息中所蕴含木星卫星运动情况；水平3.根据获得的信息，形成木星运动规律结论。该活动的评价，可以采用汇报展示的方式进行。要求展示并解释研究的过程、所采用的方案，以及信息处理的方式，得到的结论等。在学生汇报所选取的研究对象，以及选择该对象的原因过程中，评价学生能够根据客观条件，确定研究对象和目标。如评价学生基于哪些原因或条件，选择月球、木星卫星为研究对象，能否重复的说明理由等。在学生展示研究过程中，了解学生能够选择合适的手段和方法实施探究，评价学生探究方案设计和实施的能力。如学生采用望远镜观测的方式，定性确定木星运动情况；或采用拍照的方式定量记录相同时间间隔的卫星位置，即可评价学生该能力的发展水平。在学生分析研究数据得出结论的过程中，了解学生能否利用科学方法，通过分析、推理、论证等方式处理信息，得出并合理地表达结论。如学生能否清晰的解释所收集到信息的含义；能否根据这些信息进行物理建模，并从模型中总结木星卫星运动规律；利用合理的手段（如绘制运动图像、制作模型、制作动画等）表达结论，即可评价学生在分析处理信息、得出并表达结论方面的能力发展水平。该研究性学习活动的评价是在真实的情境中进行的，由于研究的问题较为开放，学生研究结论的表达不必统一要求。因此，评价过程要注意学生有理有据的解释证据和结论间的关系，关注学生科学探究实施过程、科学思维和探究能力的发展。教学与评价案例3：追寻嫦娥一号的踪迹【设计说明】本案例是选修1-1“曲线运动与宇宙探索”主题下的一次学习活动，目的是让学生在必修1形成的“运动和相互作用观”和“能量观”的基础上，将所学的经典力学的运动规律与现代科技前沿联系起来，通过观看视频、模拟操作、讨论交流、数学推理等过程，从运动和相互作用的角度和能量的角度探索嫦娥一号的发射和运行规律，运用万有引力定律和圆周运动规律，建立航天器发射和运行的模型。在这个过程中，拓展学生的视野，发展学生的建模能力、推理能力、探究和交流能力。【课前准备】（1）将学生分成三人小组（2）布置预习作业【观看视频】观看嫦娥奔月视频几千年来，嫦娥奔月的古老神话在百姓间广为流传，奔向遥远的月宫，成为了人类的孜孜以求的梦想。早在600多年以前的明朝有一个叫万户的人通过自制火箭践行了‘飞天'的壮举，尽管他失败了并为之付出了生命的代价，但是他的行为却成为了人类第一次对太空的挑战。为了纪念万户，在月球上有一座环形山就用他的名字命名叫‘万户山'。思考：美丽的月宫真的有嫦娥吗？飞天的梦想人类能实现吗？【引入】【活动1――小组讨论】观看视频后的感受及思考，提出相关疑问。【活动2――观看视频】看《嫦娥一号发射新闻报道》视频，同时在作业纸表格中（见下表）记录数据。事件实际发射日期和时间最好发射日期星箭分离后近地点咼度星箭分离后远地点咼度星箭分离后绕地球几次变轨星箭分离后多久穿越辐射带数据【探究过程】问题1：嫦娥一号是如何发射升空的？【活动3——模拟操作】将物体从地面高塔上水平抛出，物体最终落到了地面上。当你增大抛射速度时，物体运动得更远了；速度越大，距离越远。如果这个速度非常大，会是什么情况呢？试用下面的仿真实验室体验一下。可选择不同的抛出速度，观察物体水平抛出后的运动轨迹，还可以查阅《数学的哲学原理》，了解牛顿对于实现升天的最初设想。以不同速度从地球表面抛射物体【活动4——小组讨论】为什么物体能绕地球旋转起来呢？这个速度为什么必须是7.9km/s?请从理论上推导,并跟同组同学交流。（教师可根据学生情况提供引导角度和所需数据）如果高塔的高度不能忽略，要使物体不落到地球上的最小抛射速度与上述速度有区别吗？为什么？根据上述探究过程，猜想嫦娥一号是如何发射升空的？

问题2•嫦娥一号是如何运行的【活动5——小组讨论】嫦娥一号做什么运动？如何描述其运行规律？请画出嫦娥一号的运行轨道（可结合观看新闻视频时记录的数据，也可查阅相关资料）【活动6——展示交流】交流展示各组的讨论结果。（教师引导学生建构物理模型）【活动7——小组讨论】讨论如何计算嫦娥一号的运行速度，并利用小组画出的运行轨道图（参考卫星高度与地球半径的比例关系）计算运行速度。【活动8——模拟检验】通过仿真模拟检验小组计算结果。该仿真实验室使用MacromediaFlash8.0制作，下方有一拖动杆，通过拖动可改变卫星的轨道半径，从而改变卫星的运行线速度、角速度和周期，并显示出数值。小耐卖时显示%応产竺工COGresetplaystop总痊吕resetpiaystop小耐卖时显示%応产竺工COGresetplaystop总痊吕resetpiaystop总控台【活动9——全班交流】全班一起交流各小组计算和检验的结果，找出卫星的运行规律。再用仿真实验室检验得到的规律。【活动10——小组讨论】通过对嫦娥一号运行规律的探究，讨论为什么不同轨道卫星运行有不同的特点？并解释其原因。讨论仿真实验能否用来检验卫星运行规律，其可靠性如何。问题3•嫦娥一号是如何变轨的【活动11——观看视频】你知道卫星是如何变轨到更高的高度吗？请看下面的视频。23hntJI23hntJI昨10^31H17时対分»1«損一号“JR三肥近唱点喪电人題月咚（MIWLtwd^e本视频是从网络上下载的3D模拟视频，通过观看视频，学生可直观了解嫦娥一号运行及变轨过程。【活动12小组讨论】嫦娥一号在变轨过程中什么发生了改变？卫星变轨需要的条件是什么？怎么满足卫星变轨的条件？（教师从力和运动、能量两个角度引导学生思考）嫦娥一号在距地球600km的高度位置先后进行了三次变轨，讨论其在三个轨道上运行到该点时线速度、角速度和加速度的大小关系。问题4•嫦娥一号做哪些科学实验？【活动13——素养拓展】嫦娥一号发射进入月球轨道后，要完成一系列的实验任务。请查阅资料了解嫦娥一号完成了哪些研究任务，并进行交流。【课后作业】查阅我国航天事业发展历史和现状的资料，畅想一下我国航天事业发展的未来，写一篇小论文。【评价】1•为了评估探究学习的效果，为同学们准备了自评和小组内互评两个量表，在完成学习任务后填写量表并交给老师。

表格1自评量表序号评价内容非常同意同意不确定不同意反对1对力与运动的关系、能量等有了进步的认识2加深了对万有引力定律和圆周运动的理解3对探究问题进行了深入思考4能体会到实际问题模型化的过程5对宇宙航天与物理学习之间的关系有了进步认识，能体会到物理学习的意义和价值6愿意把真实想法跟他人交流7通过交流得到很大收获8对所探究的问题有了深入理解存在的问题（可填写）表格2小组内互评量表序号评价内容非常同意同意不确定不同意反对1很好地完成了预习作业2主动参与学习活动3积极参与小组合作，主动交流自己观点4能提出有价值的观点5认真倾听他人的观点存在的问题（可填写）

教师根据学生提交的小论文，对学生给予评价。评价标准如下：表格3小论文教师评价标准水平评价标准4查阅了相关资料，资料内容充实，可信度高；论证结合资料内容和理性的思考，符合科学事实，且有大量的证据支持自己观点；论述逻辑清晰；充分发挥了自己的想象力；能反映科学发展的真实意义和价值3查阅了相关资料，资料内容充实，有一定的可信度；论证结合资料内容和自己的主观想象，基本符合科学事实，且有一定的证据支持自己观点；论述有一定逻辑性；表现出一定的想象力；能从一定程度上反映科学发展的真实意义和价值2查阅了相关资料，但资料内容不充分，可信度差；描述结合资料内容和自己的主观想象，部分符合科学事实；论述缺乏逻辑性；表现出一定的想象力；不能反映科学发展的真实意义和价值1未查阅资料；根据自己的主观想象描述，不符合科学事实；论述缺乏逻辑性；缺乏想象力；不能反映科学发展的真实意义和价值教学与评价案例4：探究感应电流产生的条件【设计说明】探究感应电流的产生条件是高中物理选修1-2的核心内容之一，在整个高中物理中占有相当重要的地位。学生在初中已学习了“闭合电路的部分导体做切割磁感线运动，则产生感应电流”，并且对“切割”印象深刻。本探究的目标是让学生体会“切割”并不是产生感应电流的充要条件，并通过探究实验现象、归纳分析，能从磁感应强度和磁通面积两个因素分析，自然引导出磁通量的物理概念并得出磁通量的变化是产生感应电流的条件。这是本探究的主要任务。【实验准备】如实验1、实验2和实验3所图示的器材。

用磁感线模拟（空间旋转）的方法制作条形磁铁的磁感线空间分布的模型,并准备好如实验4图所示的器材。将学生分成每组4-6人，组内确定每个任务的主持人（轮流组长）。【探究活动设计】任务1：根据初中学习的内容，准确陈述产生感应电流的条件。要求：学生陈述后，让学生指明哪部分导体在切割。任务2：按照如下3个实验图进行分组实验，每组承担1个任务。要求：①设计实验方案；②按方案实验并记录实验现象；③对实验现象分析讨论后，归纳实验结论（表1）；④每组由两位同学合作进行实验演示并讲解。实验1实验2实验3实验1实验2实验3注：实验3中是两块异名磁极相对的磁铁，其相对平行的空间内可看成匀强磁场；一个闭合的矩形线框与一个检流计形成一个探测回路。任务3：根据自己组的实验与其它组的实验汇报，完成下列实验情况记录1-3项。表1实验现象的记录与解释班级组别学号姓名实验序列产生感应电流的操作本实验可得出的结论12345结论产生感应电流的条件：

任务4观察并分析解释实验4从以上3个实验可得出的结论可能是：任务4观察并分析解释实验4从以上3个实验可得出的结论可能是：（1）切割磁感线不一定能产生感应电流。“切割”只是现象并不是产生感应电流的根本条件。（2）在磁感应强度不变的情况下，改变闭合回路的有效面积，回路中线圈可产生感应电流（B不变，S变）。⑶那么B与S都变，是否一定会产生感应电流呢？实验4：演示实验——“动态”磁通量不变演示仪，如图。（用铁粉模拟出圆柱形磁铁中轴面的磁活扣3封闭线实验4感线，根据其中的一组对称的磁感线做出立体的“喇叭口”模型。实验4演示操作：把线圈套入圆柱形磁铁，控制活扣，使线圈紧贴着模型往下运动。实验现象：运动过程中，穿过线圈的磁感应强度在减小，线圈面积在增大,但是电流计指针没有发生偏转！但在装置线圈套入和拿出时，电表指针有明显变化。任务：请各组同学针对以上实验的现象讨论原因，并设法解释这个实验现象。完成表1中的第4栏。任务5：完成以上探究后的总体结论（陈述在表1内）。任务6：组内讨论物理学中引入磁通量这个物理量的理由。【评价方案】评价依据根据下列要求对学生的探究活动进行5分制评价，主要考察学生在实验1-3中，是否能探索出产生感应电流的各种情况（设计实验的系统性）；能否对实验现象进行有效归纳，能否得出反映实验现象的本质性结论；能否从对实验4的解释提出磁通量的概念，并用“磁通量”的观点对所有实验现象作出解释。对各任务的评价意见任务1：准确陈述感应电流产生的条件是①闭合电路；②部分导体切割磁感线。

任务2：根据汇报演示与解释的结论分别进行5级评分评价表1学生