人教版高中物理3 1模塊教材分析和教學建議 黃恕伯 一 新教材和原教材的章節結構對比 新 第一章1電荷及其守恒定律2庫侖定律3電場強度4電勢能和電勢5電勢差6電勢差與電場強度的關系7電容器與電容8帶電粒子在電場中的運動 原 第十三章一 電荷庫侖定律二 電場電場強度三 電場線四 靜電屏蔽五 電勢差電勢六 等勢面七 電勢差與電場強度的關系八 電容器的電容九 帶電粒子在勻強電場中的運動 十 靜電的利用和防止 新 第二章恒定電流1導體中的電場和電流2電動勢3歐姆定律4串聯電路和并聯電路5焦耳定律6電阻定律7閉合電路歐姆定律8多用電表9實驗 測定電池電動勢和內阻10簡單的邏輯電路 原 第十四章恒定電流一 歐姆定律二 電阻定律電阻率三 半導體及其應用四 超導及其應用五 電功和電功率六 閉合電路歐姆定律七 電壓表和電流表 新 第三章磁場1磁現象和磁場2磁感應強度3幾種常見的磁場4磁場對通電導線的作用力5磁場對運動電荷的作用力6帶電粒子在勻強磁場中的運動 原 第十五章磁場一 磁場磁感線二 安培力磁感應強度三 電流表的工作原理四 磁場對運動電荷的作用五 帶電粒子在磁場中的運動質譜儀六 回旋加速器 總的感覺 一 結構方面 大體繼承了原教材的基本結構和線索 對此 不會造成教學不適應的問題 二 內容方面 新增加的知識內容不多 簡單的邏輯電路等 而且在編寫這些新內容時 注重基礎性 連貫性和可讀性 新教科書在知識上不會有大的困難 三 理念方面 新教科書重視 過程 目標的落實 重視 情感 目標的體現 重視聯系學生生活 社會實踐和現代科技 如何在新教科書的基礎上通過教師的進一步創造 在課堂教學中體現新的課程理念 這是實施新課程需要解決的最大問題 課文中有的地方提出了一些新概念 如恒定電場等 旨在增強對原有知識的理解 而不是有意增添新的知識點 二 教材分析和教學建議 一 教材分析的幾個基本出發點 1 體現模塊3系列課程要求的定位 課程標準 關于選修模塊的說明 選修課程由10個模塊組成 選修1 1 1 2側重物理學與社會科學和人文科學的融合 強調物理學對人類文明的影響 選修2 1 2 2 2 3側重從技術應用的角度展示物理學 強調物理學的應用和實踐 選修3 1 3 2 3 3 3 4 3 5在注重物理學的應用和社會意義的同時 較系統地介紹物理學的內容 進一步強調物理學的研究思想和方法 一 教材分析的幾個基本出發點 1 體現模塊3系列課程要求的定位 課程標準 關于選修3 1模塊的說明 本模塊是選修模塊 物理學有自己的實驗基礎和邏輯結構 有廣泛的技術應用 它是人類文化的重要組成部分 它的發展深刻地影響著人類的生產和生活方式 在本模塊中 學生將比較全面地學習物理學及其技術應用 了解它與社會發展以及人類文化的互動作用 一 教材分析的幾個基本出發點 1 體現模塊3系列課程要求的定位 比較系統和全面地學習物理學 強調物理學的研究思想和方法 例如 進一步完善了靜電學的知識鏈 建立了靜電現象和恒定電流之間的內在聯系 對 串聯電路和并聯電路 的知識線索進一步規劃 在實驗探究 決定導體電阻大小的因素 時結合理論探討 重視物理學史的學習 在習題設計和課題研究中也盡量體現 系統 全面 特點 以上示例將分專題進行具體分析 一 教材分析的幾個基本出發點 2 體現新的課程理念 促進學生自主學習 讓學生積極參與 樂于探究 勇于實驗 勤于思考 重視學習過程中的體驗 發展科學探究能力 逐步形成科學態度和科學精神 例如 把習題教學的體驗跟物理知識的構建結合起來 讓學生在解決問題的探究過程中學習新知識 學生實驗 基本的要求和多樣的方法相結合 以上示例將分專題進行具體分析 二 進一步完善了靜電學中知識鏈 電場力 電場強度 電勢差 電勢 電勢能 電場力的功 電場力做功與路徑無關 電場力 電場強度 電勢差 電勢 電勢能 電場力的功 試探電荷在電場中某點的電勢能與電荷量的比值跟試探電荷無關 電場力做功與路徑無關 電場中兩點電勢之差叫電勢差 試探電荷在場中某點受的電場力與電荷量的比值跟試探電荷無關 e數值等于沿場強方向單位距離的電勢差 e f q wab epa epb ep q uab a b u ed 電場力 電場強度 電勢差 電勢 電勢能 電場力的功 電勢定義 單位正電荷由該點移到參考點 零電勢 電場力所做的功 定義 uab wab q 電勢 電勢差 電勢能 和重力與重力勢能類比 靜電力做功與路徑無關沒有證明 原教材中的有關知識鏈 電場力的功 電場力 電場強度 電勢差 電勢 電勢能 電場力的功 試探電荷在電場中某點的電勢能與電荷量的比值跟試探電荷無關 電場力做功與路徑無關 電場中兩點電勢之差叫電勢差 試探電荷在場中某點受的電場力與電荷量的比值跟試探電荷無關 e數值等于沿場強方向單位距離的電勢差 e f q wab epa epb ep q uab a b u ed 簡單 和諧 統一 對稱 上述教材的設計有利于知識的類比 三 建立了靜電現象和恒定電流之間的內在聯系 學生對第二章中 通電導體兩端存在電勢差 導體內部電子在電場力作用下定向運動 的認識 跟第一章中 導體內部場強為零 導體是一個等勢體 的說法不符 感到困惑 新教科書本章教材的第一節課 便在靜電場知識的基礎上 通過分析 引入恒定電場的概念 建立了靜電現象跟恒定電場之間的內在聯系 a 假設在電源正 負極之間連一根導線 意圖 建立第一 第二兩章的聯系 消除困惑 m n e0 假設在電源正 負極之間連一根導線 a 導線內很快形成沿導線方向恒定電場 經歷一次由不平衡到動態平衡的變化分析過程 為串 并聯電路的電流關系提供理論分析基礎 四 重視對知識線索的進一步規劃和設計 1 串聯和并聯電路 關于串 并聯電路的主要知識線索 串 并聯電路的電壓關系 串 并聯電路的電阻關系 根據電勢差的概念理論分析 串 并聯電路的電流關系 a b c d 根據 電荷分布穩定 分析得出 導線上堆積電荷分布穩定 導線內恒定電場的形成過程 電流表和電壓表 及量程改變 建立電流表和電壓表的電路模型 第三節串聯電路和并聯電路電壓表和電流表 一個電壓可讀的大電阻 一個電流可讀的小電阻 2004高考 理綜 第22題 從電壓表的電路模型思考 本題實際上是一個簡單的計算題 1 用游標為50分度的卡尺 測量值可準確到0 02mm 測定某圓柱的直徑時 卡尺上的示數如圖 可讀出圓柱的直徑為 mm 2 利用下圖所示的電路測量電流表的內阻ra 圖中r1 r2為電阻 k1 k2為電鍵 b是電源 內阻可忽略 根據所給出的電路原理圖 在右圖的實物圖上連線 已知r1 140 r2 60 當電鍵k1閉合 k2斷開時 電流表讀數為6 4ma 當k1 k2均閉合時 電流表讀數為8 5ma 由此可以求出ra 保留2位有效數字 游標卡圖 略 返回 2005高考 理綜 第22題 1 串聯電路和并聯電路 2 閉合電路歐姆定律 用實驗的方法得出閉合電路歐姆定律有優點也有缺陷 優點 增強了實踐意識 提高了探究能力 缺陷 學生對內電壓的測量難以理解 實驗可以得到 內 外電壓之和等于一個常數 的結論 但如何跟電動勢發生聯系 難從本質上說明 四 重視對知識線索的進一步規劃和設計 四 重視對知識線索的進一步規劃和設計 1 串聯電路和并聯電路 2 閉合電路歐姆定律 課程標準 要求 理解閉合電路歐姆定律 教科書用理論分析的方法推導出閉合電路歐姆定律 以利于對該定律的理解 推導的核心過程是分析閉合電路以下三處的能量轉化外電路 e外 i2rt 內電路 e內 i2rt 電池化學反應層 w eit 這需要一個清晰 合理 不斷深化的教學線索 電池化學反應層eit 內電路i2rt 外電路i2rt 第2節課文 非靜電力移送電荷做的功等于其電勢能的增加量 電動勢與非靜電力做功的關系e w q 練習題 根據電動勢計算非靜電力做功 根據 電場力做功 電勢能減小 非靜電力做功 電勢能增 分析閉合電路各點的電勢高低關系 一個沿電流方向電勢高低變化的直觀圖 在圖中分清哪是內電路 哪是外電路 在內 外電路電勢降落處應用焦耳定律 根據能量守恒推導出閉合電路歐姆定律 通過路端電壓跟負載的關系理解歐姆定律 用斷路和短路兩種極端情況深化對定律的理解 鏈2 鏈3 本節課的結構和線索 鏈1 五 把理論探討和實驗探究結合起來 關于決定金屬導體電阻大小的因素的探究 a和b 長度不同 探究方案一 a和c 橫截面積不同 a和d 材料不同 五 把理論探討和實驗探究結合起來 關于決定金屬導體電阻大小的因素的探究 1 理論分析導體電阻跟長度的關系 探究方案二 一個導體 可以把它看成是由n段相同長度 橫截面積的同樣導體串聯而成的 2 理論分析導體電阻跟橫截面積的關系 一個導體 可以把它看成是由n股相同長度 橫截面積的同樣導體并聯而成的 3 實驗探究導體電阻跟材料的關系 可以取不同長度 橫截面積 不同材料的導體進行實驗 探究不同材料比例常數 5ma r 1 5 i 150 六 把學生的體驗跟物理知識的構建結合起來 如果電流表10ma刻度標為 0 把5ma刻度標為150 把0ma刻度標為 把其它電流刻度都按r 1 5 i 150轉換成電阻刻度 它豈不成了一個能直接測量電阻的儀器 142 電阻表 關于電阻表的教學 2 調至滿偏后保持r1的值不變 在a b間接入一個150 的定值電阻r2 電流表指針指著何處 3 若a b間接另一電阻時電流表讀數為i 該電阻值r等于多少 g 5ma r 1 5 i 150 教學中還可以進一步配合真實的演示實驗 呈現習題的答案和刻度改裝的過程 把習題教學 實驗 刻度改裝和新課教學融合在一個真實的 視聽同步的過程中 六 把學生的體驗跟物理知識的構建結合起來 142 圖中電源的電動勢1 5v 內阻0 5 電流表滿偏電流10ma 電流表電阻7 5 a b為接線柱 1 用導線使a b短路 此時 應把可變電阻r1調節為多少才能使電流表達到滿偏電流 一個例題 關于電阻表的教學 教科書只有單向傳遞信息的功能 它只能通過文字和圖形把信息提供給讀者 教科書無法收集讀者的信息 更不可能對讀者的信息在教學現場中進行反饋 因此 有呼有應的教學設計需要教師在教科書的基礎上進一步創造 本章 多用電表 一節 教科書為教師設計雙邊活動的教學過程提供了一個初步的框架 七 讓學生在解決問題的探究過程中學習新知識 上圖中 甲 乙 丙分別是電流表 歐姆表和電壓表的示意圖 下圖是一個單刀多擲開關 通過操作開關 接線柱b可以接通1 也可以接通2或3 現在要使b接通1時 能像圖甲那樣成為電流表 接通2時像乙那樣成為電阻表 接通3時像丙那樣成為電壓表 這就成了一個簡單的多用電表 討論一下 這個多用電表的電路圖是怎樣的 請對照兩個圖 把它在下圖基礎上畫出來 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 下面是一個多量程多用電表的電路示意圖 電流 電壓 電阻各有兩個量程 請談一談 開關s調到哪兩個位置上多用電表測量的是電流 調到哪兩個位置上測量的是電壓 調到哪兩位置上測量的是電阻 兩個位置中哪個位置測量的量程大 在識別電阻檔和電壓檔電路時 可以把虛線框內的電路當成一個電流表 說一說 e1 e2 較系統 全面地學習物理學 強調研究思想和方法 八 習題設計上重視3系列課程要求的定位 洛倫茲力 洛倫茲力的應用 洛倫茲力跟電場力的平衡問題 較系統 全面地學習物理學 強調研究思想和方法 八 習題設計上重視3系列課程要求的定位 洛倫茲力 洛倫茲力的應用 洛倫茲力跟電場力的平衡問題 自由通電直導線在磁場作用下的運動問題 較系統 全面地學習物理學 強調研究思想和方法 八 習題設計上重視3系列課程要求的定位 洛倫茲力 洛倫茲力的應用 洛倫茲力跟電場力的平衡問題 自由通電直導線在磁場作用下的運動問題 磁感應強度的定義 練習題 介紹科學發現歷史的目的 九 重視物理學史的學習 認識科學發現的基礎 欣賞科學發現中的智慧 體會科學發現的價值 學習科學發現中的精神 奧斯特實驗背景 基本要求 十 實驗 基本要求和多種方法相結合 實驗原理 根據閉合電路歐姆定律 測出電路中除電動勢 內阻以外有關物理量 利用圖象或計算 求出電動勢和內阻 數據處理 用圖象分析時 什么表示電動勢 什么表示內阻 怎樣減小實驗的偶然誤差 多種方法 通過外電路u i r關系的變換 閉合電路歐姆定律可以寫成多種方式 因此 通過測量u和i 或者u和r 或者i和r都可以求得電動勢和內阻 實驗方法的多樣性可以拓展學生的思路 可以避免死記實驗步驟 有利于靈活把握實驗原理 也有利于因地制