《高中物理课程标准试用教材》介绍.ppt

高中物理课程标准试用教材 介绍 人民教育出版社2004 7 一 试用教材 的追求与特色 三个转移 独白 对话 引起期待 引发思考 验证实验 科学探究三种统一 历史追向与现代审视 厚重思想与轻松感觉 文字特色与图像魅力三个并举 实验观察与理性思考 探究形式与探究精神 科学勇气与严谨治学 二 试用教材 的内容与意图 1 前言 与 绪论 赵凯华简介以学生自发性研究自由落体运动规律的故事 使学生接触一个科学探究的事例目的在于使学生对于高中物理 学什么 怎样学 有初步的感性认识 物理学与人类文明 属绪论性质 分 物理学 物理学与其他科学技术 物理学与社会进步 和 物理学与思维观念 物理学的未来 五个栏目特点是典型事例形成一些基本而重要的观念基础 物理学的未来 以汤姆孙的 新春献词 和德布罗意 物理学的未来 为线索 展示科学永远是一部未写完的交响曲 二 试用教材 的内容与意图 2 第一章 运动的描述 总说明为什么先学习 力学 霍尔顿 无论从逻辑上还是从历史上讲 力学都是物理学的基础 也是物理学及其他科学研究的典范 力学之于物理学如同骨骼之于人体 为什么 力学 要先学 运动学 1 亚里斯多德 不了解运动就不了解自然 2 物理学发展的源头有两个是运动 落体与天体的运动 二 试用教材 的内容与意图 3 关于质点 参考系与坐标系质点概念的重要性首先在于它的建立揭示了 理想模型 的必要性及一般原则 坐标系是参考系的数学抽象 从参考系抽象出的坐标系的重要性在于强调一般性的科学方法 1 把实际问题 抽象成物理模型 2 用数学方法描述物理模型 3 寻求问题的解决为强调坐标概念的重要性 采用科学中通用符号 如 直线运动中用x表示质点位置 x x2 x1表示质点位移 作为明确表示某一物理量变化量的符号 不仅接收不难 且更易区分 某物理量 与 该物理量的变化量 二 试用教材 的内容与意图 4 关于位移与矢量 s与 x的优劣位移与路程的三点区别 唯一与不唯一 方向有无 相加法则不同 位移是矢量 与 矢量是什么 基本要求 位移是矢量 思考与讨论 为矢量是什么作铺垫 5 关于速度 变化率与 极限 的思想速度概念 特别是瞬时速度概念的重要性 只懂快慢是生活 不是科学 速度是一种变化率瞬时速度是什么与变化率的极限关于 极限 的思想 术语与计算 只重思想 不涉及术语与计算 为什么一定要用极限的思想定义瞬时速度 这样做并非出于对严密性的偏爱 把一个变化的事物分解成很多小部分 每个小部分都可以看成是不变的 可以用比较简单的方法去处理 再把各小部分的结果合起来 就得到整个问题的解 这是近代数学物理中常用的方法 在现代信息技术中 把模拟信号变成数字信号时 要分割 取样 量化 实际上就是取极限的过程 所以 极限的思想已经不只是个知识 它更是一种方法 一种观念 对于以后的学习甚至科学思想方法的形成都是很重要的 纯粹知识性的东西可以放到一生中的任何时候去学 但观念性的 方法性的东西的确立 往往在一生中有个最佳时机 这是编者在本书中十分看重极限等科学思想 科学方法的原因 二 试用教材 的内容与意图 二 试用教材 的内容与意图 6 关于加速度的处理加速度也是一种变化率及变化率的极限 加速度难在哪里 从变化率去理解加速度是科学的 也是可行的 科学漫步 变化率 D D D t 二 试用教材 的内容与意图 7 第二章 匀变速直线运动的研究 的总说明不是在假定a不变后的公式 定义式 变形新思路 1 研究一种实际运动 2 测量v t 作出v t图 发现v t图为一直线 3 v t图求加速度 4 定义匀变速运动 5 分析求解这种运动 得出 v v0 a t t0 v v0 at x x0 v0 t t0 a t t0 2 2 x v0t at2 2 v2 v02 2ax具体步骤 1实验探究小车之v t关系 2分析特点 求出v t关系 3求x t关系和v x关系特点 1 本质上是一种探究 2 提供了一种探究未知规律时的一种典型思考方式 既有过程 又有方法 既有行为 又有思想 3 避免了一种逻辑循环的嫌疑 二 试用教材 的内容与意图 8 关于以定积分的思想求得x v0t at2 2从匀速运动v t图得出 位移与v t图线下矩形面积 关系的猜想思考与讨论 如何参考匀速运动位移的特点 估算 匀变速运动的位移x与v和t的关系以 化整为零 以恒代变 和 积零为整 再取极限 的积分思想求得结果x v0t at2 2的结果固然重要 但更要重视 过程与方法 的教学 这是新课程与过去课程的重要区别 二 试用教材 的内容与意图 9 关于自由落体运动与伽利略对自由落体运动的研究自由落体运动的研究是物理学的发端之一 也是一种现实的重要运动 首先要解决三个问题及其应用 伽利略对自由落体运动的研究是科学的分水岭 其过程和方法光照后人 伽利略的科学勇气令人钦佩 伽利略的科学精神和价值观永远激励我们伽利略的命运说明 没有学术的民主和思想的自由 科学就不能繁荣 二 试用教材 的内容与意图 10 第三章 相互作用 的若干想法自然界的四种基本相互作用决定了物质世界的一切过程 这是一个基本观念 从重力是地球对地面附近物体的引力 逐步引入 万有引力 电磁相互作用力 强相互作用力 和 弱相互作用力 有所了解即可 力是相互作用的一种抽象 力的合成与分解既是解决一些较复杂问题的手段 也为进一步理解矢量概念提供了实际事例 纠正了一个似是而非的表述 作用在一个物体上的力往往产生几个效果 二 试用教材 的内容与意图 11 第四章 牛顿运动定律 的几点说明牛顿第一定律是牛顿物理学的基石 不可一带而过 1 提出了对整个物理学具有深远意义的三个概念 相互作用力 物体的惯性和惯性参照系 2 推翻了亚里士多德的旧观念 3 使牛顿从新的视角看待天体的运动 发现引力定律 牛顿第二定律是牛顿物理学的核心 1 给出了a与F m的定量关系 提供了广泛检验的可能 2 解决了F m的量度问题 与日常生活关系至深 本章第2节叫做 探究加速度与力 质量的关系 而不叫做 探究牛顿第二定律 二 试用教材 的内容与意图 12 关于 物理实验 与 课题研究 及 课外读物 自然界是沉默不语的 它不会自动告诉人们掩藏在现象背后的本质 规律和内在联系 实验正是人们与自然的主动对话 迫使自然作出回答 从而有所发现和收获 实验技能和规范的学习是必要的 实验是利用理性分析来指导观察的方法 为了在实验的基础上建立物理规律 还需要逻辑推理 包括数学演算 一句话 实验技能与方法和理性思维是不可分割的 二 试用教材 的内容与意图 科学探究与课题研究和物理实验既有联系又有区别 从一个方面看 物理实验是某些科学探究 课题研究的重要手段 从另一个方面看 也有一些实验是为了验证已知规律和利用已知规律进行某些测量 因此 不能因为强调科学探究而忽视物理实验在物理教学中的独立地位 每个模块都有一个课题研究 它是学生发展自主学习 合作学习 探究式学习的一种有效的方式 每个模块后附有课外读物书目 并对其内容和特点作了介绍 以供学生选择阅读 二 试用教材 的内容与意图 13 第五章 机械能守恒定律 的说明以往 功和能 讲述回顾与评价 1 先定义功及计算式 2 一个物体能对外做功 就说它具有能 3 我们知道 各种不同形式的能量可以相互转化 而且在转化过程中守恒 4 在这种转化过程中 功扮演着重要的角色 5 举例说明 做功伴随着能量的转化 6 结论 做功的过程就是能量转化的过程 作了多少功 就有多少能量发生转化 功是能量变化的量度 评价 1 定义功是为了定义能 2 上述之 3 无根据 硬塞给学生的 3 上述 4 5 举例有据 但其后 作了多少功 就有多少什么能量发生转化 则无据 4 因而结论 6 无根据 二 试用教材 的内容与意图 新教材对能量和做功的理解与处理 1 在物理学中 能量并不是由功定义的 能量的概念是在人类追寻运动中 什么是守恒量 的认识中发展起来的 2 能量的概念之所以重要 就是因为它是一个守恒量 3 守恒关系是自然界中十分重要的关系 我们强调科学观念和科学方法的教育 就要从中学时代开始加强学生对守恒关系的认识 4 功的概念起源于早期工业革命的需要 当时的工程师们需要一个比较蒸汽机效益的办法 在实践中大家逐渐同意用机器举起的物体的重量与高度之积来度量机器的输出 并称之为功 二 试用教材 的内容与意图 5 19世纪初 法国科学家科里奥利明确地把作用力和受力点沿力的方向的位移的乘积叫做 运动的功 6 所以 功的概念表示受力物体在运动过程中 力在空间的积累作用 7 当功和能量这两个概念汇合之时 人们才认识到功的重要意义在于它可以决定能量的变化 因而为研究能量转化过程奠定了一个定量分析的基础 处理 1追寻守恒量 2功 3功率 4重力的功和重力势能 5探究弹性势能 6探究做功与物体速度变化的关系 7动能和动能定理 8机械能守恒定律 9验证实验 10能量与能源 二 试用教材 的内容与意图 14 关于重力的功与重力势能思路 1 已知物体被举高而具有势能 2 物体的高度变化时 重力要做功 3 认识这种势能 不能脱离对重力做功的研究 4 讨论从A到B三种不同路径下重力的功 WG mghA mghB 5 WG的两个特点 与路径无关 大小与hA hB有关 6 由 5 知 mgh是一个具有特殊意义的物理量 它既与重力大小相联系 又与高度相联系 恰与势能的两个基本特征相联系 相互作用力和相对位置 所以可以定义 EP mgh 7 进而有 WG EP1 EP2 二 试用教材 的内容与意图 特点 1 认真分析WG与路径无关 是希望有助于学生形成严肃认真的科学态度 我们不是鼓励学生质疑吗 如物体从A到B 不同路径下 WG不同 EP应怎样算 EP还有意义吗 物理教学应该培养学生 追根问底 的习惯 提高逻辑思维能力 自圆其说 应该是学习中起码的要求 2 本书强调科学思维和研究方法 用了比较高的观点俯视和处理问题 这些内容只要求学生能够 跟 下来 并不要求学生去重复 也许一段时间之后 他们记不清教科书中所写的内容了 但这样走过的路会在他们的心中留下印记 形成他们的科学素质 二 试用教材 的内容与意图 15 关于弹性势能的探究通过探究 落实过程与方法和情感 态度与价值观的目标科学探究是通过学生自主学习的探索活动 变未知为已知的一种学习过程 其中是否包含实验 不是本质特征 此探究不含实验 思路根据 既然功是能量变化的量度 既然重力势能表达式是通过重力做功的分析得来 那麽自然会想到 通过弹力做功的分析可以得到弹性势能表达式 前面所展示的极限思想派上了用场 重在过程与方法 对于EP kx2 2无任何要求 二 试用教材 的内容与意图 16 关于探究功与物体速度变化的关系企图通过实验 利用功能关系探究另一种能量 动能 及其表达式功与速度变化的测量是一个桥梁 因为EK与速度相关是EK之本质特征 且已于 1中认识了 17 动能和动能定理上节探究结果 EK极可能与v2成正比实验并不可能解决一切问题 将实验思路变成一个理论性问题 m F l 与v1 v2关系 得出 W mv22 2 mv12 2从上式看出 1 mv2 2很可能有特定意义 2 与v和m有关 即与物体之动能EK有关 3 上节探究与之一致定义EK mv2 2 进而有W EK2 EK1 18 关于 机械能守恒定律 的处理以往以自由落体为例 得知机械能守恒 进而 人为 地推广新教材在得到机械能守恒关系时 不涉及EK与EP的具体表达式 所以更具普遍性 19 第六章 曲线运动 的一些说明 曲线运动速度的方向 之处理 1 旧 两个圆周运动的观察引出普遍结论 只是观察 有形象认识却无把握果真如此 缺少过程 方法 2 新 A 保留旧 B 增加一个实验探究 不仅有观察 还有行为和测量 C 配以理论分析 从平均 瞬时 从割线 切线 运动的合成与分解 与两个运动是否独立无关 只是研究时方便与否而已 v 二 试用教材 的内容与意图 二 试用教材 的内容与意图 较之以往 向心加速度和向心力的教学有所加强 1 第一次对于不在同一直线上的两个速度矢量进行分析 有一定难度 2 教材把这一分析细化为五个小步骤 化难为易 3 向心加速度用运动学方法引入 因而出现 1 中之问题 但此种方法教育意义较大讨论了变速圆周运动和一般曲线运动的一些基本问题 以使学生的科学视野不被封闭 20 第七章 万有引力与航天 的一些说明物理学的发端之一是人类对理解天体运动的追求 万有引力定律的发现堪称这个过程的里程碑 谱写了人类揭示物理规律普适性的宏伟史诗 展示了物理规律的简洁与和谐 二 试用教材 的内容与意图 物理规律是有层次的 层次愈深 即规律越基本 就越简单 其适用性也越广泛 万有引力定律就是这样的物理规律 从历史到前沿 从天文到物理 它是牛顿力学最成功 最精彩的部分21 关于 科学足迹 与名人名言的作用本章 科学足迹 叙述了人类认识行星运动的历史 把科学与历史 科学与艺术 科学与社会 以及科学发展与思想解放等几方面很好地结合起来了 寓意颇深 应引导阅读 二 试用教材 的内容与意图 与整套教材一样 本章引用了许多名人名言 马克 吐温 科学真是迷人 根据零星的事实 增添一点猜想 竟能赢得那么多收获 虽出自外行人之口 却道出科学发现的精髓 冯 劳厄 没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样 如此有力地树立起人们对年轻的物理学的尊敬 从此以后 这门自然科学成了巨大的精神王国 颂扬了经典力学的成就 而萧伯纳 科学总是从正确走向错误 的调侃也不失为对科学发展过程的一种幽默的表述 爱因斯坦 一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜 则是激励学生去进一步探索宇宙奥秘 二 试用教材 的内容与意图 科学漫步 的 黑洞 与旧教材不同 第一 明确提出在黑洞问题上经典力学与实际情况是不一致的 第二 介绍了黑洞探测的最新成果 第三 回答了 人们为什么研究黑洞以及为什么要研究自然这样一个十分深刻的问题另一 科学漫步 是 时间和空间是什么 读后可能倒糊涂了 如真是这样 目的也就达到了 因为本来都认为时间和空间是最简单不过的 自己完全了解 然而 实际并不如此 原来 天真问题的答案竟然可以惊天动地 这或许会激励学生未来去探索 22 关于科学知识与科学思维 科学方法的关系三者是紧密联系在一起的教材引导学生以已有的匀速圆周运动的知识 利用开普勒定律 并考虑作用力和反作用力的关系 自己得出行星与太阳间的引力定律 这也是科学教育中的一种探究过程 这种过程既可以获取一定的新知识 也能领悟某种具体的科学思维方式和研究方法 科学知识与科学思维 科学研究方法互为刀和刃 没有刀 何来刃 没有刃的刀又何用之有 在教学中 应引导学生对此有真实而具体的感悟 二 试用教材 的内容与意图 23 关于经典力学的局限性从低速与高速 宏观与微观 弱引力与强引力三个方面介绍经典力学的局限性强调科学是 一部未完成的交响曲 同时也强调 历史上的科学成就不会被新的科学成就所否定 而是作为某些条件下的局部情形 被包括在新的科学之中 但新的科学是什么呢 相对论和量子力学是哪一种更新科学理论的特殊情形 我们现在还不知道 这是一种情感 态度和价值观的宣扬 二 试用教材 的内容与意图 三 给教师的一些建议 1 在研究和探索的状态下教学费曼谈教学举例 恒定电流2 三维地把握所教内容举例 引力定律3 在教学实践中提高驾驭多种教学方式的能力4 同步提高科学文化与人文文化的修养 欢迎批评指正