新课标高中物理必修教材分析

新课标高中物理必修教材分析新课标高中物理必修教材分析人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室人民教育出版社人民教育出版社 课程教材研究所课程教材研究所物物 理理 课课 程程 教教 材材 研研 究究 开开 发发 中中 心心编著编著张颖张颖 物理必修模块第五章第五章 曲线运动曲线运动人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室新旧教材内容不同处理的对比分析新旧教材内容不同处理的对比分析教材内容框架结构的设计教材内容框架结构的设计 第五章第五章 曲线运动曲线运动 1 1 曲线运动曲线运动 2 2 运运动的合成和分解动的合成和分解 3 3 探究平抛运动的规律探究平抛运动的规律 4 4 抛体运动的规律抛体运动的规律 5 5 圆周运动圆周运动 6 6 向心加速度向心加速度 7 7 向心力向心力 8 8 生活中的向心力生活中的向心力 第五章第五章 曲线运动曲线运动 一、一、曲线运动曲线运动 二、二、运动的合成和分解运动的合成和分解 三、三、平抛物体的运动平抛物体的运动 四、四、匀速圆周运动匀速圆周运动 五、五、向心力向心力 向心加速度向心加速度 六、六、匀速圆周运动的实例分析匀速圆周运动的实例分析 七、七、离心现象及其应用离心现象及其应用 实验：研究平抛物体的运动实验：研究平抛物体的运动新新原原 新新教教材材大大体体继继承承了了原原教教材材“曲曲线线运运动动运运动动的的合合成成和和分分解解平平抛抛运运动动匀匀速圆周运动速圆周运动”的知识线索的知识线索 关关于于平平抛抛运运动动的的学学生生实实验验，原原教教材材基基本本上上属属于于测测定定性性实实验验，测测定定平平抛抛运运动动的的初初速速度度；新新教教材材把把该该实实验验改改为为探探究究性性实实验验，第第、两两节节课课文文分分别别从从实实验验和和理论两个方面探究平抛运动的规律。理论两个方面探究平抛运动的规律。关关于于匀匀速速圆圆周周运运动动，原原教教材材是是先先学学习习向向心心力力，再再学学习习向向心心加加速速度度；新新教教材材是先学习向心加速度，再学习向心力。是先学习向心加速度，再学习向心力。第五章教材框架结构的设计第五章教材框架结构的设计 人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室实验实验:研研究平抛运究平抛运动动曲曲线线运运动动圆周运动圆周运动向心力向心力抛体运动抛体运动的规律的规律生生活活中中的的圆圆周周运运动动向心加速度向心加速度质质 点点 在在平平 面面 内内的运动的运动 对传统教学段落充实、优化必要的过程对传统教学段落充实、优化必要的过程传统的教学过程：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得出出结结论论：做做曲曲线线运运动动的的质质点点经经过过某某位位置置的的速速度度方方向向，在在曲曲线线过过这这点的切线方向上。点的切线方向上。讲解有关例题，布置有关习题。讲解有关例题，布置有关习题。曲线运动的速度方向曲线运动的速度方向改进的教学过程：改进的教学过程：观观察察砂砂轮轮上上的的火火星星、链链球球运运动动员员投投掷掷链链球球的的照照片片。提提出出问问题题：怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向？怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向？实实验验：通通过过钢钢球球在在具具有有任任意意曲曲线线形形状状的的导导轨轨内内的的运运动动，说说明明曲曲线线运运动某点的速度方向跟曲线相切。动某点的速度方向跟曲线相切。AB 水水平平桌桌面面上上有有一一曲曲线线轨轨道道，它它是是由由几几段段稍稍短短的的轨轨道道组组合合而而成成的的。钢钢珠珠由由轨轨道道的的一一端端滚滚入入，在在轨轨道道的的束束缚缚下下按按轨轨道道的的形形状状做做曲曲线线运运动动。在在轨轨道道的的出出口口A A 处处放放一一张张白白纸纸，蘸蘸有有墨墨水水的的钢钢珠珠离离开开轨轨道道后后在在白白纸纸上上留留下下一一条条运运动动的的痕痕迹迹，它它记录了钢珠在记录了钢珠在A A 点的运动方向。点的运动方向。取取去去一一段段短短轨轨道道，钢钢珠珠的的轨轨道道出出口口改改在在图图中中B B 处处，在在B B 处处放放一一张张白白纸纸，记记录录钢钢珠珠在在轨轨道道B B 点点的的运运动动方方向向。还还可可以以继继续续取取其其它它位位置置作作为为轨轨道出口进行相同的实验。道出口进行相同的实验。分析钢珠运动轨迹跟曲线的关系。分析钢珠运动轨迹跟曲线的关系。改进的教学过程：改进的教学过程：观观察察砂砂轮轮上上的的火火星星、链链球球运运动动员员投投掷掷链链球球的的照照片片。提提出出问问题题：怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向？怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向？实实验验：通通过过钢钢球球在在具具有有任任意意曲曲线线形形状状的的导导轨轨内内的的运运动动，说说明明曲曲线线运运动某点的速度方向跟曲线相切。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。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。AB改进的教学过程：改进的教学过程：观观察察砂砂轮轮上上的的火火星星、链链球球运运动动员员投投掷掷链链球球的的照照片片。提提出出问问题题：怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向？怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向？实实验验：通通过过钢钢球球在在具具有有任任意意曲曲线线形形状状的的导导轨轨内内的的运运动动，说说明明曲曲线线运运动某点的速度方向跟曲线相切。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。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。得得出出结结论论：做做曲曲线线运运动动的的质质点点经经过过某某位位置置的的速速度度方方向向，在在曲曲线线过过这这点的切线方向上。点的切线方向上。体验：做一个显示抛体运动速度方向的体验：做一个显示抛体运动速度方向的“飞镖飞镖”。(1)(1)观察在空中速度方向的变化；观察在空中速度方向的变化；(2)(2)观察飞镖插入泥土时的入射角。观察飞镖插入泥土时的入射角。改进的教学过程：改进的教学过程：观观察察砂砂轮轮上上的的火火星星、链链球球运运动动员员投投掷掷链链球球的的照照片片。提提出出问问题题：怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向？怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向？实实验验：通通过过钢钢球球在在具具有有任任意意曲曲线线形形状状的的导导轨轨内内的的运运动动，说说明明曲曲线线运运动某点的速度方向跟曲线相切。动某点的速度方向跟曲线相切。简单的简单的理论分析理论分析：渗透极限的思想。由平均速度过渡到瞬时速度。：渗透极限的思想。由平均速度过渡到瞬时速度。得得出出结结论论：做做曲曲线线运运动动的的质质点点经经过过某某位位置置的的速速度度方方向向，在在曲曲线线过过这这点的切线方向上。点的切线方向上。体验体验：“做一做做一做”做做一个显示抛体运动速度方向的一个显示抛体运动速度方向的“飞镖飞镖”。(1)(1)观察在空中速度方向的变化；观察在空中速度方向的变化；(2)(2)观察飞镖插入泥土时的入射角。观察飞镖插入泥土时的入射角。第五章教材框架结构的设计第五章教材框架结构的设计 人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室实验实验:研研究平抛运究平抛运动动曲曲线线运运动动圆周运动圆周运动向心力向心力抛体运动抛体运动的规律的规律生生活活中中的的圆圆周周运运动动向心加速度向心加速度质质 点点 在在平平 面面 内内的运动的运动 抛体运动抛体运动科学方法科学方法人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室 例：抛体运动例：抛体运动 原来的教学大纲对抛体运动的要求是原来的教学大纲对抛体运动的要求是“平抛运动平抛运动（B B）”，这是一个干巴巴的知识点；课程标准的要，这是一个干巴巴的知识点；课程标准的要求则是求则是“会用运动合成与分解的方法分析抛体运动会用运动合成与分解的方法分析抛体运动”，其中的，其中的“分析分析”、“用用方法方法”体现了对于体现了对于过程与方法的要求。过程与方法的要求。按照课程标准的精神，新教科书在抛体运动的教按照课程标准的精神，新教科书在抛体运动的教学中，展示了质点在平面内运动时解决问题的规范学中，展示了质点在平面内运动时解决问题的规范化的方法，教学层次如下。化的方法，教学层次如下。（1）以红蜡块的运动为例，按下面的步骤介绍普遍性的方法。）以红蜡块的运动为例，按下面的步骤介绍普遍性的方法。坐标与时间的关系：坐标与时间的关系：x x=v vx xt t，y y=v vy yt t轨迹：消去轨迹：消去t t，得到，得到y y=(=(v vx x/v vy y)x x速度的大小和方向速度的大小和方向 红蜡块问题是由分速度求合速度及轨迹；接下来的是下面的例题，红蜡块问题是由分速度求合速度及轨迹；接下来的是下面的例题，要由速度求它在互相垂直的两个方向上的分速度。要由速度求它在互相垂直的两个方向上的分速度。让学生悟出一个道理：物体在平面上的运动可以在相互垂直的方向让学生悟出一个道理：物体在平面上的运动可以在相互垂直的方向上分别研究（或者相反）上分别研究（或者相反）水平方向：力水平方向：力F F=0=0，初速度，初速度v v0 0=v v，由，由此可以得到抛体在此可以得到抛体在x x方向方向的位移的位移 x x=vtvt。竖直方向：力竖直方向：力F F=重力，加速度重力，加速度=g g，初速，初速度度v v0 0=0=0，所以抛体在，所以抛体在y y方向的方向的位移是位移是 y y=(1/2)=(1/2)gtgt2 2。有了有了x x、y y两个方向的坐标与时间的关系之两个方向的坐标与时间的关系之后，仿照红蜡块问题的程序，可以得出抛后，仿照红蜡块问题的程序，可以得出抛体轨迹的表达式及速度的大小、速度的方体轨迹的表达式及速度的大小、速度的方向。向。（1）以红蜡块的运动为例，按下面的步骤介绍普遍性的方法。）以红蜡块的运动为例，按下面的步骤介绍普遍性的方法。（2）把这个道理应用于平抛运动）把这个道理应用于平抛运动（1）以红蜡块的运动为例，按下面的步骤介绍普遍性的方法。）以红蜡块的运动为例，按下面的步骤介绍普遍性的方法。（2）把这个道理应用于平抛运动）把这个道理应用于平抛运动（3）如果抛出时的速度不沿水平方向，那么）如果抛出时的速度不沿水平方向，那么（1）以红蜡块的运动为例，按下面的步骤介绍普遍性的方法。）以红蜡块的运动为例，按下面的步骤介绍普遍性的方法。（2）把这个道理应用于平抛运动）把这个道理应用于平抛运动（3）如果抛出时的速度不沿水平方向，那么）如果抛出时的速度不沿水平方向，那么 抛体运动抛体运动科学方法科学方法人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室解决这类问题的一般方法解决这类问题的一般方法分析抛体在分析抛体在x、y两个方向上的受力两个方向上的受力列出列出抛体在抛体在x、y两个方向上的运动方程两个方向上的运动方程确定确定抛体的位置抛体的位置与时间的关系与时间的关系得到得到抛体抛体在在x y平面中的平面中的运动轨迹运动轨迹（消去（消去t t）求出求出抛体速度抛体速度的大小和方向的大小和方向得到的是解决抛体运动（质点在二维竖直平面内运动）的一般性方法。实验：研究抛体运动实验：研究抛体运动人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室科学探究过程的设计要符合学生的认知规律科学探究过程的设计要符合学生的认知规律某节平抛运动规律的实验探究观摩课片断：某节平抛运动规律的实验探究观摩课片断：把把两两个个小小球球同同时时从从两两个个圆圆弧弧槽槽上上相相同同高高度度滚滚下下，同同时时从从圆圆弧弧下下端端水水平平离离开开圆圆弧弧，一一个个作作平平抛抛运运动动，另另一一个个在在它它的的正正下下方方水水平平轨轨道道上上作作匀匀速速直直线线运运动动。发发现现两两球恰好在水平轨道上相碰。球恰好在水平轨道上相碰。由此可知：平抛运动在水平方向上是匀速运动。由此可知：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？事先怎么知道它们会在水平轨道上相碰？事先怎么知道它们会在水平轨道上相碰？事先怎么知道它们会在水平轨道上相碰？改进的平抛运动规律的实验探究方案：改进的平抛运动规律的实验探究方案：平抛运动的速度越大，水平位移越大，是不是平抛的速度越大，物平抛运动的速度越大，水平位移越大，是不是平抛的速度越大，物体在空中运动的时间就越长？体在空中运动的时间就越长？从同一高度以不同速度水平抛出两个物体，发现同时落地从同一高度以不同速度水平抛出两个物体，发现同时落地把速度较小的物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，把速度较小的物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动改进的平抛运动规律的实验探究方案：改进的平抛运动规律的实验探究方案：平抛运动的速度越大，水平位移越大，是不是平抛的速度越大，物平抛运动的速度越大，水平位移越大，是不是平抛的速度越大，物体在空中运动的时间就越长？体在空中运动的时间就越长？从同一高度以不同速度水平抛出两个物体，发现同时落地从同一高度以不同速度水平抛出两个物体，发现同时落地把速度较小的物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，把速度较小的物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动设法描绘出某一平抛运动的轨迹设法描绘出某一平抛运动的轨迹改进的平抛运动规律的实验探究方案：改进的平抛运动规律的实验探究方案：平抛运动的速度越大，水平位移越大，是不是平抛的速度越大，物平抛运动的速度越大，水平位移越大，是不是平抛的速度越大，物体在空中运动的时间就越长？体在空中运动的时间就越长？从同一高度以不同速度水平抛出两个物体，发现同时落地从同一高度以不同速度水平抛出两个物体，发现同时落地把速度较小的物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，把速度较小的物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动设法描绘出某一平抛运动的轨迹设法描绘出某一平抛运动的轨迹根据竖直方向上的自由落体，由运动轨迹分析平抛运动物体水平方根据竖直方向上的自由落体，由运动轨迹分析平抛运动物体水平方向上的运动特征向上的运动特征改进的平抛运动规律的实验探究方案：改进的平抛运动规律的实验探究方案：平抛运动的速度越大，水平位移越大，是不是平抛的速度越大，物平抛运动的速度越大，水平位移越大，是不是平抛的速度越大，物体在空中运动的时间就越长？体在空中运动的时间就越长？从同一高度以不同速度水平抛出两个物体，发现同时落地从同一高度以不同速度水平抛出两个物体，发现同时落地把速度较小的物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，把速度较小的物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动设法描绘出某一平抛运动的轨迹设法描绘出某一平抛运动的轨迹根据竖直方向上的自由落体，由运动轨迹分析平抛运动物体水平方根据竖直方向上的自由落体，由运动轨迹分析平抛运动物体水平方向上的运动特征向上的运动特征第五章教材框架结构的设计第五章教材框架结构的设计 人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室实验实验:研研究平抛运究平抛运动动曲曲线线运运动动圆周运动圆周运动向心力向心力抛体运动抛体运动的规律的规律生生活活中中的的圆圆周周运运动动向心加速度向心加速度质质 点点 在在平平 面面 内内的运动的运动 传统教学：传统教学：分析做匀速圆周运动的物体受到向心力作用分析做匀速圆周运动的物体受到向心力作用实验得出：向心力的大小跟实验得出：向心力的大小跟m、r、都有关系都有关系“可以证明可以证明”，向心力的大小等于，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阅读材料：向心加速度公式的推导做一做：感受向心力（做一做：感受向心力（m、r、大，则大，则F 大）大）实实验验装装置置比比较较复复杂杂，难难以作为学生实验；以作为学生实验；力力的的大大小小的的呈呈现现比比较较间间接，不易形成直观认识。接，不易形成直观认识。学学生生没没有有经经历这个过程历这个过程 学学生生只只有有动动力力学学的的向向心心加加速速度度概概念念，对对“加加速速度度”运运动动学学含含义没有认识。义没有认识。推推导导的的基基础础不不牢牢，作作为为阅阅读读材材料料，难以落实难以落实 起起到到一一定定的的弥补作用。弥补作用。新教科书（人教版）：新教科书（人教版）：通过加速度概念和平行四边形定则，通过加速度概念和平行四边形定则，明确明确“速度变化量速度变化量”概念（物理概念（物理）向向心心加加速速度度难难点点在在于于v，正正确确认认识识圆圆周周运运动动的的v至至此此已已经经有有了了相相当当基基础础，这这里里又又作作了进一步强化了进一步强化还可以把还可以把v2变为变为和和v1的方向相反的方向相反来分析来分析返回原页新教科书（人教版）：新教科书（人教版）：用一定的篇幅，设立小标题，进一步用一定的篇幅，设立小标题，进一步明确明确“速度变化量速度变化量”概念概念通过五个步骤说明通过五个步骤说明tt很小时匀速圆周运很小时匀速圆周运动的动的v指向圆心，引入向心加速度指向圆心，引入向心加速度 向向心心加加速速度度难难点点在在于于v，正正确确认认识识圆圆周周运运动动的的v至至此此已已经经有有了了相相当当基基础础，这这里里又又作作了进一步强化了进一步强化 把把对对v方方向向的的分分析析分分为为五五步步骤，减小台阶，降低坡度骤，减小台阶，降低坡度1.1.分别作出质点在分别作出质点在A、B两两点的速度矢量（长度一样）。点的速度矢量（长度一样）。2.将将vA的起点移到的起点移到B，并保持，并保持vA的长度和方向不变。的长度和方向不变。3.以以vA的箭头端为起点，的箭头端为起点，vB的箭头端为终点作矢量的箭头端为终点作矢量v。4.v/t 是是质质点点由由A到到B的的平平均均加加速速度度，v 的的方方向向就就是是加加速速度度的方向。的方向。5.当当t 很很小小很很小小时时，AB非非常常接接近近，等等腰腰三三角角形形的的底底角角接接近近直直角，角，v 的方向跟的方向跟vA（或（或vB）的方向垂直。即指向圆心。）的方向垂直。即指向圆心。新教科书（人教版）：新教科书（人教版）：用一定的篇幅，设立小标题，进一步用一定的篇幅，设立小标题，进一步明确明确“速度变化量速度变化量”概念概念通过五个步骤说明通过五个步骤说明tt很小时匀速圆周运很小时匀速圆周运动的动的v指向圆心，引入向心加速度指向圆心，引入向心加速度给出向心加速度公式，在给出向心加速度公式，在“做一做做一做”中让学生尝试自己进行推导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第二定律推导向心力公式用圆锥摆粗略验证向心力公式用圆锥摆粗略验证向心力公式 向向心心加加速速度度难难点点在在于于v，正正确确认认识识圆圆周周运运动动的的v至至此此已已经经有有了了相相当当基基础础，这这里里又又作作了进一步强化了进一步强化 把把对对v方方向向的的分分析析分分为为五五步步骤，减小台阶，降低坡度骤，减小台阶，降低坡度 v 问问题题解解决决了了，推推导导只只是是数数学学问问题题，放放在在“做做一一做做”中中，兼顾学生的差异性兼顾学生的差异性 至至此此，学学生生获获得得的的是是完完整整的的向心加速度概念向心加速度概念装置简单装置简单,能当学生实验；能当学生实验；也是一个应用知识的实例也是一个应用知识的实例新教科书（人教版）：新教科书（人教版）：用一定的篇幅，设立小标题，进一步用一定的篇幅，设立小标题，进一步明确明确“速度变化量速度变化量”概念概念通过五个步骤说明通过五个步骤说明tt很小时匀速圆周运很小时匀速圆周运动的动的v指向圆心，引入向心加速度指向圆心，引入向心加速度给出向心加速度公式，在给出向心加速度公式，在“做一做做一做”中让学生尝试自己进行推导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第二定律推导向心力公式用圆锥摆粗略验证向心力公式用圆锥摆粗略验证向心力公式做一做：体验在做一做：体验在v 相同相同、相同两种情相同两种情况下况下F 与与r的关系的关系 向向心心加加速速度度难难点点在在于于v，正正确确认认识识圆圆周周运运动动的的v至至此此已已经经有有了了相相当当基基础础，这这里里又又作作了进一步强化了进一步强化 把把对对v方方向向的的分分析析分分为为五五步步骤，减小台阶，降低坡度骤，减小台阶，降低坡度 v 问问题题解解决决了了，推推导导只只是是数数学学问问题题，放放在在“做做一一做做”中中，兼顾学生的差异性兼顾学生的差异性 至至此此，学学生生获获得得的的是是完完整整的的向心加速度概念向心加速度概念装置简单装置简单,能当学生实验；能当学生实验；也是一个应用知识的实例也是一个应用知识的实例 通通过过体体验验来来认认识识r和和F的的定定量量关系，强化实践意识。关系，强化实践意识。通过通过“体验性实验体验性实验”增强实践意识增强实践意识 该实验的主要目的是该实验的主要目的是该实验的主要目的是该实验的主要目的是建立建立建立建立“相同相同相同相同”、“v v v v相同相同相同相同”的实践形象。的实践形象。的实践形象。的实践形象。强化实践意识。强化实践意识。强化实践意识。强化实践意识。第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室新旧教材内容不同处理的对比分析新旧教材内容不同处理的对比分析教材内容框架结构的设计教材内容框架结构的设计 第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天 1 1 行星的运动行星的运动 2 2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力 3 3 万有引力定律万有引力定律 4 4 万有引力理论的成就万有引力理论的成就 5 5 宇宙航行宇宙航行 6 6 经典力学的局限性经典力学的局限性 第六章第六章 万有引力定律万有引力定律 一、一、行星的运动行星的运动 二、二、万有引力定律万有引力定律 三、三、引力常量的测定引力常量的测定 四、四、万有引力定律在天文学上的应用万有引力定律在天文学上的应用 五、五、人造卫星人造卫星 宇宙速度宇宙速度 六、六、行星、恒星、星系和宇宙行星、恒星、星系和宇宙新新原原 新新教教材材新新教教材材大大体体继继承承了了原原教教材材的的知知识识线线索索，在在关关于于“万万有有引引力力与与航天航天”方面的知识要求没有大的变化。方面的知识要求没有大的变化。新新教教材材在在“行行星星的的运运动动”与与“万万有有引引力力定定律律”之之间间增增加加一一节节课课文文“太太阳阳与与行行星星间间的的引引力力”，旨旨在在放放缓缓万万有有引引力力定定律律发发现现历历程程的的展展现现，为为学学生生学习万有引力定律的发现奠定更充分的知识基础；学习万有引力定律的发现奠定更充分的知识基础；“经经典典力力学学的的局局限限性性”是是共共同同必必修修模模块块的的最最后后一一节节课课，在在“万万有有引引力力理理论论的的成成就就”后后面面，用用“经经典典力力学学的的局局限限性性”来来作作为为必必修修教教材材力力学学的的结结尾，是对学生所学经典力学的一次总结。尾，是对学生所学经典力学的一次总结。第六章教材框架结构的设计第六章教材框架结构的设计 人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室太阳与行星太阳与行星间的引力间的引力行行星星的的运运动动万有引力理万有引力理论的成就论的成就万有引力定律万有引力定律经经典典力力学学的的局局限限性性宇宙航行宇宙航行 29.46 29.46 9.539 9.539 土土土土 星星星星 11.86 11.86 5.20 5.20 木木木木 星星星星 1.88 1.88 1.524 1.524 火火火火 星星星星 1.0001.000 1.0001.000 地地地地 球球球球 0.615 0.615 O.723 O.723 金金金金 星星星星 0.24 0.24 O.387 O.387 水水水水 星星星星 T a a3 T2 0.058 0.058 0.058 0.058 0.378 0.378 0.378 0.378 1.000 1.000 1.000 1.000 3.54 3.54 3.54 3.54 140.61 140.61 140.66 140.66 867.93 867.93 867.89 867.89k=a3T2T2a3=开普勒第三定律万有引力定律的建立万有引力定律的建立 科学过程与方法及情感体验科学过程与方法及情感体验人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室教科教科书书的的线线索是索是这样这样的：的：神奇的行星运动（行星的逆行），第谷的观测数据神奇的行星运动（行星的逆行），第谷的观测数据开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律太阳对行星的引力太阳对行星的引力行星对太阳的引力（作用力与反作用力）行星对太阳的引力（作用力与反作用力）太阳与行星之间的引力太阳与行星之间的引力F F=G G（MmMm)/)/r r2 2 虽虽然然这这个公式的形式与我个公式的形式与我们们熟知的万有引力定律的公式熟知的万有引力定律的公式相同，但它相同，但它还还不是万有引力定律。它来源于开普勒行星运不是万有引力定律。它来源于开普勒行星运动动定律，而定律，而这这个定律只适用于太阳系的行星，所以我个定律只适用于太阳系的行星，所以我们还远们还远不不能称它能称它为为“万有万有”的引力。的引力。万有引力定律的建立万有引力定律的建立 科学过程与方法及情感体验科学过程与方法及情感体验人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室牛牛顿顿的的创创造造性性工工作作是是设设想想行行星星与与太太阳阳之之间间的的引引力力跟跟地地球球与与月月球球、地地球球与与地地面面物物体体之之间间的的相相互互作作用用力力是是同同一一种种力力，并并且且证证明明了了这这一一点点。不不但但如如此此，他他还还把把这这种种力力推推广广到到一一切切物物体体之之间间。教科教科书书接下来的接下来的线线索索则则是：是：观测数据支持观测数据支持“地球与月球的引力地球与月球的引力”、“地球与地面物体的地球与地面物体的引力引力”的猜想的猜想推广到一切物体（万有引力定律）推广到一切物体（万有引力定律）测定引力常量（后人的工作）测定引力常量（后人的工作）称量天体的质量、发现未知天体、航天事业称量天体的质量、发现未知天体、航天事业万有引力定律的建立万有引力定律的建立 科学过程与方法及情感体验科学过程与方法及情感体验人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室 教教科科书书还还抄抄录录了了一一个个“外外行行人人”马马克克 吐吐温温的的话话：“科科学学真真是是迷迷人人。根根据据零零星星的的事事实实，增增添添一一点点猜猜想想，竟竟能能赢赢得得那那么么多多收收获获！”杰杰出出人人物物的的心心灵灵是是相相通通的的，这这话话虽虽然然出出自自外外行行人人之之口口，却却道道出出了了科学方法科学方法的真的真谛谛，那就是：，那就是：不完整的事实不完整的事实 猜想与假设猜想与假设 可检验的结论可检验的结论 新事实的检验新事实的检验第谷的观测数据第谷的观测数据 行星引力推广到一切物体行星引力推广到一切物体 预言海王星预言海王星 发现海王星，测量天体质量发现海王星，测量天体质量第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室新旧教材内容不同处理的对比分析新旧教材内容不同处理的对比分析教材内容框架结构的设计教材内容框架结构的设计 第七章第七章 机械能及其守恒定律机械能及其守恒定律 1 1 追追寻守恒量寻守恒量 2 2 功功 3 3 功功率率 4 4 重重力势能力势能 5 5 探探究弹性势能的表达式究弹性势能的表达式 6 6 探探究功与物体速度变化的关系究功与物体速度变化的关系 7 7 动动能和动能定理能和动能定理 8 8 机械能守恒定律机械能守恒定律 9 9 实实验：验证机械能守恒定律验：验证机械能守恒定律 10 10 能量守恒定律与能源能量守恒定律与能源 第八章第八章 机械能机械能 一、功一、功 二、二、功率功率 三、功三、功和能和能 四、动四、动能能 动能定理动能定理 五、重五、重力势能力势能 六、机六、机械能守恒定律械能守恒定律 七、机七、机械能守恒定律的应用械能守恒定律的应用*八、伯努利方程八、伯努利方程 实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律新新原原 第七章第七章 机械能及其守恒定律机械能及其守恒定律 1 1 追追寻守恒量寻守恒量 2 2 功功 3 3 功功率率 4 4 重重力势能力势能 5 5 探探究弹性势能的表达式究弹性势能的表达式 6 6 探探究功与物体速度变化的关系究功与物体速度变化的关系 7 7 动动能和动能定理能和动能定理 8 8 机械能守恒定律机械能守恒定律 9 9 实实验：验证机械能守恒定律验：验证机械能守恒定律 10 10 能量守恒定律与能源能量守恒定律与能源 第八章第八章 机械能机械能 一、功一、功 二、二、功率功率 三、功三、功和能和能 四、动四、动能能 动能定理动能定理 五、重五、重力势能力势能 六、机六、机械能守恒定律械能守恒定律 七、机七、机械能守恒定律的应用械能守恒定律的应用*八、伯努利方程八、伯努利方程 实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律新新原原 原教材以原教材以 “功是能量转化的量度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；结论为基础展开对动能、重力势能的探讨；新新教教材材在在了了解解重重力力势势能能和和弹弹性性势势能能的的基基础础上上，从从实实验验和和理理论论两两方方面面探探究究功功与与物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。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。新教材增加新教材增加“探究弹性势能的表达式探究弹性势能的表达式”，但对结论不作要求。，但对结论不作要求。增增增增加加加加删删删删去去去去第七章教材框架结构的设计第七章教材框架结构的设计 人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室功率功率功功追追寻寻守守恒恒量量探究弹性势能探究弹性势能的表达式的表达式机械能守机械能守恒定律恒定律重力势能重力势能能量能量守恒守恒定律定律与能与能源源实实验验：探探究究功功与与速度变化的关系速度变化的关系动能和动能定理动能和动能定理功能关系实验：验证机实验：验证机械能守恒定律械能守恒定律追寻守恒量追寻守恒量科学价值观科学价值观人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室以往教学引入能量概念的教学线索及特点以往教学引入能量概念的教学线索及特点特点：特点：容易让人感到，定义容易让人感到，定义“功功”是为了定义是为了定义“能能”，先有功的概念，才会有能量的概念。而事实不是这样。先有功的概念，才会有能量的概念。而事实不是这样。定义定义功的概念并给出功的表达式。功的概念并给出功的表达式。一一个物体能对外做功，就说它具有能。个物体能对外做功，就说它具有能。举例说明，做功伴随着能量的变化，进举例说明，做功伴随着能量的变化，进而得出而得出“功是能量变化的量度功是能量变化的量度”。追寻守恒量追寻守恒量科学价值观科学价值观人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室 在在过过去去的的教教学学中中，我我们们总总是是先先学学习习能能量量的的概概念念，而而后后研研究究一一两两个个具具体体问问题题，发发现现动动能能与与势势能能在在某某些些过过程程中中不不变变，由由此此引引出出机机械械能能守守恒恒定定律律。实实际际上上，在在物物理理学学的的发发展展过过程程中中，能能量量的的概概念念几几乎乎是是与与人人类类对对能能量量守守恒恒的的认认识识同同步步发发展展起起来来的的，能量的概念之所以重要，就是因为它是个守恒量。能量的概念之所以重要，就是因为它是个守恒量。守守恒恒关关系系是是自自然然界界中中十十分分重重要要的的一一类类关关系系，我我们们强强调调方方法法的的教教育育、观观念念的的教教育育，就就要要从从中中学学时时代代开开始始加加强强学学生生对对守守恒恒关关系系的的认认识识。根根据据这这样样的的思思想想，本本书书把把守守恒恒思思想想的的提提出出放放到到了了具具体体的的能能量量概概念念之之前前，并并把把它它渗渗透透在在能能量量学学习习的的全全过过程程。今后在其他守恒关系的处理时也会遵循这样的原则。今后在其他守恒关系的处理时也会遵循这样的原则。人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室第七章教材框架结构的设计第七章教材框架结构的设计 人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室功率功率功功追追寻寻守守恒恒量量探究弹性势能探究弹性势能的表达式的表达式机械能守机械能守恒定律恒定律重力势能重力势能能量能量守恒守恒定律定律与能与能源源实实验验:探探究究功功与与速度变化的关系速度变化的关系动能和动能定理动能和动能定理功功能能关关系系实验：验证机实验：验证机械能守恒定律械能守恒定律原教材关于重力势能和动能的教学线索及特点原教材关于重力势能和动能的教学线索及特点原教材关于重力势能和动能的教学线索及特点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和能：通过四个实例讲解 “功是能能量转化的量度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；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；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；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。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。动能和动能定理动能和动能定理根据根据“飞机牵引力做了多少功，飞机的动能就增加多少飞机牵引力做了多少功，飞机的动能就增加多少”来确定动能表达式来确定动能表达式 推导得出推导得出 ，确定动能的表达式。，确定动能的表达式。把上述表达式的结论称为动能定理。把上述表达式的结论称为动能定理。重力势能重力势能根据重力的功根据重力的功 确定重力势能表达式为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。说明重力功和物体势能变化的关系。说明重力做功跟路径无关。说明重力做功跟路径无关。特点：特点：特点：特点：1.1.1.1.“功是能量转化的量度功是能量转化的量度功是能量转化的量度功是能量转化的量度”是作为事实提出的普遍性结论；是作为事实提出的普遍性结论；是作为事实提出的普遍性结论；是作为事实提出的普遍性结论；2.2.2.2.“功是能量转化的量度功是能量转化的量度功是能量转化的量度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；是确定动能和重力势能表达式的根据；是确定动能和重力势能表达式的根据；是确定动能和重力势能表达式的根据；3.3.3.3.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。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。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。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新教材关于重力势能和动能的教学线索及特点新教材关于重力势能和动能的教学线索及特点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势能重力做功跟路径无关（证明后得出结论）；重力做功跟路径无关（证明后得出结论）；定义重力势能定义重力势能Epmgh，概括得出重力功与重力势能的关系，概括得出重力功与重力势能的关系WGEp1 Ep2说明重力势能的大小具有相对性，势能属于系统所共有。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。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。对弹力做功的表达式进行理论探究。动能和动能定理动能和动能定理推导得出：推导得出：分分析析：就就是是我我们们寻寻求求的的动动能能表表达达式式。称称为为动动能能定定理理探究做功与物体速度变化的关系探究做功与物体速度变化的关系背背景景：已已知知重重力力功功跟跟重重力力势势能能、弹弹力力功功跟跟弹弹性性势势能能的的变变化化关关系系，若若不不考考虑虑势势能能，外外力对物体做将功产生什么效果？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。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，是重力功和重力势能的关系，是重力功和重力势能的关系，是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学生第一次接触到的功能关系的学生第一次接触到的功能关系的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例子，功能关系的知识从此开始例子，功能关系的知识从此开始例子，功能关系的知识从此开始渗透。因此，对重力势能的学习，渗透。因此，对重力势能的学习，渗透。因此，对重力势能的学习，渗透。因此，对重力势能的学习，需要比较系统和深入。需要比较系统和深入。需要比较系统和深入。需要比较系统和深入。新教材关于重力势能和动能的教学线索及特点新教材关于重力势能和动能的教学线索及特点新教材关于重力势能和动能的教学线索及特点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势能重力做功跟路径无关（证明后得出结论）；重力做功跟路径无关（证明后得出结论）；定义重力势能定义重力势能Epmgh，概括得出重力功与重力势能的关系，概括得出重力功与重力势能的关系WGEp1 Ep2说明重力势能的大小具有相对性，势能属于系统所共有。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。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。对弹力做功的表达式进行理论探究。动能和动能定理动能和动能定理推导得出：推导得出：分分析析：就就是是我我们们寻寻求求的的动动能能表表达达式式。称称为为动动能能定定理理探究做功与物体速度变化的关系探究做功与物体速度变化的关系背背景景：已已知知重重力力功功跟跟重重力力势势能能、弹弹力力功功跟跟弹弹性性势势能能的的变变化化关关系系，若若不不考考虑虑势势能能，外外力对物体做将功产生什么效果？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。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。弹簧的弹力做功也跟路径无关，弹簧的弹力做功也跟路径无关，弹簧的弹力做功也跟路径无关，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用相同的思路分析弹力功跟弹性用相同的思路分析弹力功跟弹性用相同的思路分析弹力功跟弹性势能的关系，对功能关系的知识势能的关系，对功能关系的知识势能的关系，对功能关系的知识势能的关系，对功能关系的知识进行了一次巩固。进行了一次巩固。进行了一次巩固。进行了一次巩固。拓展了对于科学探究的认识。拓展了对于科学探究的认识。拓展了对于科学探究的认识。拓展了对于科学探究的认识。探究弹性势能的表达式探究弹性势能的表达式（物理（物理第第7 7章）章）在探究的过程中，要依次解决下面几个问题。在探究的过程中，要依次解决下面几个问题。1、弹性势能的表达式可能和哪几个物理量有关？、弹性势能的表达式可能和哪几个物理量有关？2、弹簧的弹性势能与拉力做的功有什么关系？、弹簧的弹性势能与拉力做的功有什么关系？3、怎样计算拉力做的功？、怎样计算拉力做的功？4、怎样计算这个求和式？、怎样计算这个求和式？新教材关于重力势能和动能的教学线索及特点新教材关于重力势能和动能的教学线索及特点新教材关于重力势能和动能的教学线索及特点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势能重力做功跟路径无关（证明后得出结论）；重力做功跟路径无关（证明后得出结论）；定义重力势能定义重力势能Epmgh，概括得出重力功与重力势能的关系，概括得出重力功与重力势能的关系WGEp1 Ep2说明重力势能的大小具有相对性，势能属于系统所共有。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。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。对弹力做功的表达式进行理论探究。动能和动能定理动能和动能定理推导得出：推导得出：分分析析：就就是是我我们们寻寻求求的的动动能能表表达达式式。称称为为动动能能定定理理探究做功与物体速度变化的关系探究做功与物体速度变化的关系背背景景：已已知知重重力力功功跟跟重重力力势势能能、弹弹力力功功跟跟弹弹性性势势能能的的变变化化关关系系，若若不不考考虑虑势势能能，外外力对物体做将功产生什么效果？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。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。探究功与物体速度变化的关系探究功与物体速度变化的关系探究功与物体速度变化的关系探究功与物体速度变化的关系（必修（必修（必修（必修2 2，P16P16）动能跟物体的速度有关动能跟物体的速度有关外力做功会改变物体动能外力做功会改变物体动能外力做功跟物体的速度变化有什么关系？外力做功跟物体的速度变化有什么关系？进行实验探究进行实验探究探究表明：探究表明：W 正比于正比于 v2应用牛顿运动定律和运动学的关系进行分析后得到：应用牛顿运动定律和运动学的关系进行分析后得到：应用牛顿运动定律和运动学的关系进行分析后得到：应用牛顿运动定律和运动学的关系进行分析后得到：“从这个式子可以看出，从这个式子可以看出，“(mv2)/2”很可能很可能是一个具有特定意义的物理量是一个具有特定意义的物理量”（P66）定义为动能定义为动能称为动能定理表达式称为动能定理表达式新教材关于重力势能和动能的教学线索及特点新教材关于重力势能和动能的教学线索及特点新教材关于重力势能和动能的教学线索及特点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势能重力做功跟路径无关（证明后得出结论）；重力做功跟路径无关（证明后得出结论）；定义重力势能定义重力势能Epmgh，概括得出重力功与重力势能的关系，概括得出重力功与重力势能的关系WGEp1 Ep2说明重力势能的大小具有相对性，势能属于系统所共有。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。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。对弹力做功的表达式进行理论探究。动能和动能定理动能和动能定理推导得出：推导得出：分分析析：就就是是我我们们寻寻求求的的动动能能表表达达式式。称称为为动动能能定定理理探究做功与物体速度变化的关系探究做功与物体速度变化的关系背背景景：已已知知重重力力功功跟跟重重力力势势能能、弹弹力力功功跟跟弹弹性性势势能能的的变变化化关关系系，若若不不考考虑虑势势能能，外外力对物体做将功产生什么效果？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。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。把动能表达式和动能定理捆绑把动能表达式和动能定理捆绑把动能表达式和动能定理捆绑把动能表达式和动能定理捆绑在一起提出来，比较符合逻辑，在一起提出来，比较符合逻辑，在一起提出来，比较符合逻辑，在一起提出来，比较符合逻辑，也印证了实验探究的结果。它是也印证了实验探究的结果。它是也印证了实验探究的结果。它是也印证了实验探究的结果。它是功能关系的的有一次渗透功能关系的的有一次渗透功能关系的的有一次渗透功能关系的的有一次渗透 把动能表达式和动能定理捆绑把动能表达式和动能定理捆绑把动能表达式和动能定理捆绑把动能表达式和动能定理捆绑在一起提出来，比较符合逻辑，在一起提出来，比较符合逻辑，在一起提出来，比较符合逻辑，在一起提出来，比较符合逻辑，也印证了实验探究的结果。它是也印证了实验探究的结果。它是也印证了实验探究的结果。它是也印证了实验探究的结果。它是功能关系的又一次渗透功能关系的又一次渗透功能关系的又一次渗透功能关系的又一次渗透实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律 过去：过去：只写如何操作、得出什么结论只写如何操作、得出什么结论现在：现在：要注意下面几个问题。要注意下面几个问题。1.1.重重物物下下落落过过程程中中，除除了了重重力力外外会会受受到到哪哪些些阻阻力力？怎怎样样减减少少这这些些阻阻力力对对实实验验的影响？的影响？2.2.重重物物下下落落时时，最最好好选选择择什什么么样样的的两个位置作为过程的开始和终结？两个位置作为过程的开始和终结？4.4.实实验验报报告告中中要要写写明明以以及及对对结结论论可可靠靠性性的的评评估估，包包括括对对可可能能产产生生的的误误差差的分析。的分析。谢谢大家