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高中物理3-1模块教材分析和教学建议_图文

高中物理3-1模块教材分析和教学建议_图文

人教版高中物理3-1模块

教材分析和教学建议
黄恕伯 2006.7.5

黄恕伯 06.7

(一)新教材和原教材的

章节结构对比

黄恕伯 06.7

?新?第一章
1 电荷及其守恒定律 2 库仑定律

?原?第十三章
电势能、电势、 一、电荷 电势差的知识线 索不同 二、电场

库仑定律
电场强度

3 电场强度
4 电势能和电势 5 电势差

三、电场线 四、静电屏蔽 五、电势差 电势 六、等势面

6 电势差与电场强度的关系

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
静电复印 其它
黄恕伯 06.7

7 电容器与电容
8 带电粒子在电场中的运动

?新?第二章 恒定电流
1 导体中的电场和电流

?原?第十四章
一、欧姆定律 √

恒定电流

2 电动势
3 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√

增 加

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

七、电压表和电流表

黄恕伯 06.7

?新?第三章 磁场

?原?第十五章 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

一、磁场 二、安培力

磁感线 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 六、回旋加速器 质谱仪

黄恕伯 06.7

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(简单的逻辑电路 等)。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。 课文中有的地方提出了一些新概念(如恒定电场等),旨

在增强对原有知识的理解,而不是有意增添新的知识点。
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
黄恕伯 06.7

(二)教材分析
和教学建议

黄恕伯 06.7

一、教材分析的几个基本出发点
1. 体现模块3 系列课程要求的定位 《课程标准》关于选修模块的说明: 选修课程由10个模块组成。 选修1-1、1-2 侧重物理学与社会科学和人文科学的 融合,强调物理学对人类文明的影响; 选修2-1、2-2、2-3 侧重从技术应用的角度展示物理

学,强调物理学的应用和实践;
选修3-1、3-2、3-3、3-4、3-5 在注重物理学的应用 和社会意义的同时,较系统地介绍物理学的内容,进一 步强调 物理学的研究思想和方法。
黄恕伯 06.7

一、教材分析的几个基本出发点
1. 体现模块3 系列课程要求的定位 《课程标准》关于选修 3-1 模块的说明: 本模块是选修模块。 物理学有自己的实验基础和逻辑结构,有广泛的技

术应用,它是人类文化的重要组成部分,它的发展深刻
地影响着人类的生产和生活方式。在本模块中,学生将 比较全面地学习物理学及其技术应用,了解它与社会发

展以及人类文化的互动作用。
……。
黄恕伯 06.7

一、教材分析的几个基本出发点
1. 体现模块3 系列课程要求的定位
——比较系统和全面地学习物理学,强调物理学的研究 思想和方法 例如:

●进一步完善了静电学的知识链
●建立了静电现象和恒定电流之间的内在联系

●对“串联电路和并联电路”的知识线索进一步规划
●在实验探究“决定导体电阻大小的因素”时结合理论探 讨 ●重视物理学史的学习

●在习题设计和课题研究中也尽量体现“系统、全面”特 点 (以上示例将分专题进行具体分析)
黄恕伯 06.7

一、教材分析的几个基本出发点
2. 体现新的课程理念
——促进学生自主学习,让学生积极参与、乐于探究、 勇于实验、勤于思考,重视学习过程中的体验,发 展科学探究能力,逐步形成科学态度和科学精神。 例如:

●让学生在解决问题的探究过程中学习新知识
●把习题教学的体验跟物理知识的构建结合起来 ●学生实验——基本的要求和多样的方法相结合 (以上示例将分专题进行具体分析)
黄恕伯 06.7

二、进一步完善了静电学中知识链

黄恕伯 06.7

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

电场中两点电势 之差叫电势差

电 势

φ=Ep /q

UAB=φA-φB

电势能
和重力与重 力势能类比

电势差
E数值等于沿 场强方向单位 距离的电势差

WAB=EpA-EpB

U=Ed

电场力的功

电场强度
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

电场力做 功与路径 无关

电场力

E=F/q
黄恕伯 06.7

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

电场中两点电势 之差叫电势差

电 势

φ=Ep /q

UAB=φA-φB

电势能
和重力与重 力势能类比

电势差
E数值等于沿 场强方向单位 距离的电势差

WAB=EpA-EpB

U=Ed

电场力的功

电场强度

电场力做 功与路径 无关

电场力

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=F/q
黄恕伯 06.7

原教材中的 有关知识链

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

电 势

电势能
和重力与重 力势能类比

电势差
定义: UAB=WAB / q

电场力的功 电场力

电场强度

静电力做功与路 径无关没有证明

黄恕伯 06.7

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

电场中两点电势 之差叫电势差

电 势

φ=Ep /q

UAB=φA-φB

电势能
和重力与重 力势能类比

电势差
E数值等于沿 场强方向单位 距离的电势差

WAB=EpA-EpB

U=Ed

电场力的功

电场强度

电场力做 功与路径 无关

电场力

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

(简单、和谐、统一、对称)

E=F/q
黄恕伯 06.7

●上述教材的设计有利于知识的类比:

定义式
电场强度 电 势

决定式
(点电荷)

F/q E/q


(点电荷)


(平行板电容器)







Q/U U / I


(金属导体)



黄恕伯 06.7

三、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。

黄恕伯 06.7

假设在电源正、负 极之间连一根导线
A B

Ft F Fn

N

M

E0

黄恕伯 06.7

假设在电源正、负 极之间连一根导线
A B

导线内很快形成沿 导线方向恒定电场

Ft F Fn

N

N
E0

N

M

E0

E′

M

E

E0

M E

意图:●建立第一、第二两章的联系,消除困惑 ●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
黄恕伯 06.7

四、重视对知识线索的进一步规划和设计
1.串联和并联电路

黄恕伯 06.7

第三节 导线内恒定电 场的形成过程 串联电路和并联电路 电压表和电流表 关于串、并联电路的主要知识线索 导线上堆积电 荷分布稳定

A

B

C

D

b

b1

根据电势差的 概念理论分析
串、并联电路 的电压关系

根据“电荷分 布稳定”分析 得出

a

c d

c1
d1

a1

串、并联电路 的电流关系

A

V

串、并联电路的电阻关系 电流表和电压表(及量程改变)
一个电流可 读的小电阻 一个电压可 读的大电阻
黄恕伯 06.7

建立电流表和电压表的电路模型

2004高考“理综Ⅲ”第22题
从电压表的电路模型思考,本 题实际上是一个简单的计算题。

黄恕伯 06.7

2005高考“理综Ⅱ”第22题
(1) 用游标为50分度的卡尺(测量值可准确到 0.02mm)测定某圆柱的直径时,卡尺上的示数如图。 可读出圆柱的直径为_________mm。 电阻,K1、K2为电键,B是电源(内阻可忽略)。 ①根据所给出的电路原理 图,在右图的实物图上连线。 ② 已 知 R1 = 140Ω , R2 = 60Ω。当电键K1闭合、K2断开时, 电流表读数为6.4mA;当K1、K2 均闭合时,电流表读数为8.5mA,
游标卡图 (略)

(2) 利用下图所示的电路测量电流表的内阻RA。图中R1、R2为

由 此 可 以 求 出 RA = ____Ω 。
(保留2位有效数字)
返回 黄恕伯 06.7

四、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。

黄恕伯 06.7

四、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: 内电路: E外=I2R t E内=I2 r t ① ② ③

电池化学反应层: W =E I t

这需要一个清晰、合理、不断深化的教学线索
黄恕伯 06.7

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
链1

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

本节课 的结构 和线索
链3

电池化学反应层

EIt



外电路

I2 R t



内电路

I2 r t

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2

黄恕伯 06.7

五、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

探究方案一
V V

V

V

a

b

c

d

a 和 b :长度不同 a 和 c :横截面积不同 a 和 d :材料不同
黄恕伯 06.7

五、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

探究方案二
1. 理论分析导体电阻跟长度的关系;
●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)
黄恕伯 06.7

六、把学生的体验跟物理知识的构建结合起来
——关于电阻表的教学
一个例题

图中电源的电动势1.5 V,内阻0.5Ω,电流表满偏

电流10mA,电流表电阻7.5Ω,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? 142Ω (2)调至满偏后保持R1的值不变,在A、 B间接入一个150Ω的定值电阻R2,电流表指 针指着何处? 5mA (3)若A、 B间接另一电阻时电流表读数 为I,该电阻值R等于多少 ? R=1.5/I -150
G A E r

R1 B
导线 电阻R2

如果 电流表 10mA刻 度标为“ 0Ω”,把5mA刻 度标为 150Ω”,把 0mA刻度标为“∝Ω”,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? ——电阻表
黄恕伯 06.7

六、把学生的体验跟物理知识的构建结合起来
——关于电阻表的教学
一个例题

图中电源的电动势1.5 V,内阻0.5Ω,电流表满偏

电流10mA,电流表电阻7.5Ω,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? 142Ω (2)调至满偏后保持R1的值不变,在A、 B间接入一个150Ω的定值电阻R2,电流表指 针指着何处? 5mA (3)若A、 B间接另一电阻时电流表读数 为I,该电阻值R等于多少? R=1.5/I -150
G

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。
黄恕伯 06.7

七、让学生在解决问题的探究过程中学习新知识
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。

黄恕伯 06.7

做一做 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。
甲 乙 丙

A

A
R1

A

R2

A

B

A

B

A

B

2 1

3

A

B
黄恕伯 06.7







A

A
R1

A

R2

A

B

A

B

A

B

A
R1 R2

2 1

3 B

A

黄恕伯 06.7

说一说
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。

G
E2

E1

3
2 1 A A

4
S

5 6

B

黄恕伯 06.7

八、习题设计上重视 3系列课程要求的定位
—— 较系统、全面地学习物理学;强调研究思想和方法
● 洛 伦 兹 力洛伦兹力的应用/洛伦兹力跟电场力的平衡问题 /

黄恕伯 06.7

黄恕伯 06.7

黄恕伯 06.7

黄恕伯 06.7

八、习题设计上重视 3系列课程要求的定位
—— 较系统、全面地学习物理学;强调研究思想和方法
●洛伦兹力/洛伦兹力的应用/洛伦兹力跟电场力的平衡问题 ●自由通电直导线在磁场作用下的运动问题

黄恕伯 06.7

八、习题设计上重视 3系列课程要求的定位
—— 较系统、全面地学习物理学;强调研究思想和方法
●洛伦兹力/洛伦兹力的应用/洛伦兹力跟电场力的平衡问题 ●自由通电直导线在磁场作用下的运动问题 ●磁感应强度的定义

黄恕伯 06.7

黄恕伯 06.7

练习题:

黄恕伯 06.7

九、重视物理学史的学习
介绍科学发现历史的目的: ●认识科学发现的基础 ●体会科学发现的价值 ●欣赏科学发现中的智慧 ●学习科学发现中的精神

黄恕伯 06.7

奥斯特实验背景

黄恕伯 06.7

十、实验——基本要求和多种方法相结合
●实验:测定电池的电动势和内阻 基本要求: △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? 多种方法: 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。
黄恕伯 06.7

十、实验——基本要求和多种方法相结合
●实验:测定电池的电动势和内阻

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。

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”。

黄恕伯 06.7

十一、“简单的逻辑电路”内容介绍
(略)

黄恕伯 06.7

谢谢大家

黄恕伯 06.7

a b

a

d c

b

黄恕伯 06.7

2

a b

a a

d c

b

c d b
返回P27

黄恕伯 06.7

3

a b
教学中可以 补充这个图 用来过渡。 该图在“电 动势”一节 (图2.2-1)

a a

d c

b

c d b
返回P27

黄恕伯 06.7

4

a

b a b

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5

a

b a a a c d c b b

b d

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黄恕伯 06.7

5


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