人教版高中物理必修12教材分析.ppt
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1、新课标高中物理教材介绍 谈人教版必修教材的编写思想,课程教材研究所 人民教育出版社 安徽 黄山/2006/07/21 S,机械能和能源 抛体运动与圆周运动 经典力学成就与局限性,物理1 (36学时),物理2 (36学时),科学内容 运动的描述 相互作用与运动规律,运动的描述 匀变速直线运动的研究 相互作用 牛顿运动定律,机械能及其守恒定律 曲线运动 万有引力与航天,一、共同必修物理教材的分析,教科书中栏目的设计,科学漫步,思考与讨论,演示,实验,做一做,说一说,STS,旁批,走进物理课堂之前,赵凯华,不要求学生学懂自由落体运动的规律。 只作为科学探究的一个“样例”。 对高中物理课有初步的感性认
2、识。,意图:,物理学是一门有趣的学问。 (大到宏观宇宙,小到微观粒子) 从生活走向物理,物理无处不在。,体现:,走进物理课堂之前,赵凯华,着眼点放在物理学与人类文明的关系上 物理具有严谨的逻辑推理。 (判天地之美,析万物之理) 物理是有用的。,体现:,物理学与人类文明,物理学与人类文明,物理学与思维观念 物理学的未来 (物理中具有梦幻),意图:,(2)通过对质点的认识,了解物理学研究中物理模型的特点,体会物理模型在探索自然规律中的作用。 (3)经历匀变速直线运动的实验研究过程,理解位移、速度和加速度,了解匀变速直线运动的规律,体会实验在发现自然规律中的作用。 (4)能用公式和图象描述匀变速直线
3、运动,体会数学在研究物理问题中的重要性。,课程标准的要求,第一章 运动的描述,1 质点 参考系和坐标系 2 时间和位移 3 运动快慢的描述速度 4 实验:用打点计时器测速度 5 速度变化快慢的描述加速度,教科书中教材内容的设置,第一章 运动的描述,第一章学描述运动所用的概念, 第二章学规律。,第一章 运动的描述,1.强调一般性的科学方法 质点模型的建立,解决问题时首先把实际问题抽象成物理模型,然后用数学方法描述这个模型,并寻求最优化的解决办法。 围绕着既定的目标将最本质的东西进行有效的抽象、概括。再现模型建立的全过程。,意图:,第一章 运动的描述,一粒米是不是质点?地球是不是质点? 人能不能看
4、成质点? 通过“是”与“不是”,“能”与“不能”的判断,体会质点的物理含义。,(1)物体只做平动 (2)物体的形状和大小可以忽略不计,条件:,第一章 运动的描述,2.明确区分“位置”和“位移”,x = x2x1,在参考系上建立坐标系,并明确抽象出了“坐标”的概念,意图:,第一章 运动的描述,3.矢量和标量的教学不要“一次到位”,不是矢量的定义,矢量要满足一定的运算法则。 如果一次讲到位就少了一次发现问题并力求解 决问题的努力。,意图:,“领悟”矢量相加的特殊规律,与研究位移相加时的“思考与讨论”相呼应 为平行四边形定则做铺垫 为理解矢量的概念做心理准备,关于力的合成的教学,意图:,通过实验“得
5、出”矢量的加法,给出矢量的科学定义 “说一说”为物理2 做铺垫(速度的方向改变了),物理1(位移、力的概念),到“力的分解”内容使学习矢量的时机才算成熟,物理2(运动的合成与分解),意图:,说一说 一个物体的速度v1在一小段时间内发生了变化,变成了v2 ,你能根据v1、 v2,按照三角形定则找出变化量 v 吗?,分析 v 的方向,确定 a 的方向。,向心加速度方向的得出,为什么要从运动学进行分析?倡导理性思维。,意图:,矢量概念的进一步运用,第一章 运动的描述,4.“平均速度”和“瞬时速度”的教学,极限是近代数学物理中常用的方法之一。 极限不只是知识,更是一种方法、一种观念。要不失时机地进行渗
6、透。,v,意图:,新教科书对重要的物理方法的教学进行了系统化、结构化构思。,“变与不变”的思想有助于构建物理图景,讲解:平均速度和瞬时速度渗透“极限”(P18),讲解:平均速度和瞬时速度渗透“极限”(P18),实验:测速度用平均速度代表瞬时速度(P23),第一章 运动的描述,5.使用打点计时器测速度的数据处理,在x(或t)很小时,这样算出的平均速度可以看做瞬时速度。,v,第一章 运动的描述,6.用v-t 图象表示速度随时间的变化,尝试用某条曲线来“拟合”这些测量点。,操作步骤相似,思路、逻辑线索不同。,意图:,用手拉纸带,避免涉及运动规律。,“做一做”:借助传感器用计算机测速度,第一章 运动的
7、描述,A 同时发出超声波和红外线,B 根据接收二者的时差测出 A、B 的距离。,科学漫步 变化率,第一章 运动的描述,自然现象甚至社会现象中的许多道理都是相通的,是和谐统一的。,把速度、加速度的概念拓展到物理课之外。该内容的设置是从“三维”课程目标考虑的。,科学漫步 全球卫星定位系统(GPS),手持式GPS定位器,这个GPS定位器此刻处于我国哪个城市的什么部位?从显示屏中你还能获得哪些信息?,第一章 运动的描述,教科书为学生学习提供的拓展性资料。,教科书为学生学习提供的拓展性文字资料。,STS 速度与现代社会,第一章 运动的描述,借协和客机停飞一事,引导学生讨论:“交通工具的速度是不是越快越好
8、?”,由于交通工具速度的提高,城市规模扩大了,战争观念改变了,不同文化的交融加快了,意图:,教科书为学生学习提供的拓展性文字资料。,第一章 运动的描述,7.加速度概念的引入,飞机起飞时每隔 4 s 曝光一次所得照片,这张照片说明什么问题?,第一章 运动的描述,8.从速度时间图象中看出加速度,曲线的倾斜程度反映加速度的大小。学生要能从图象上量出v 和t 的值,然后根据定义计算加速度。,使用打点计时器的基本技能、会用打点计时器测速度、会用图象表示速度、会通过图象比较加速度。,(1)通过史实,初步了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。 (3)经历匀变速直线运动的实验研究过程,理
9、解位移、速度和加速度,了解匀变速直线运动的规律,体会实验在发现自然规律中的作用。 (4)能用公式和图象描述匀变速直线运动,体会数学在研究物理问题中的重要性。,课程标准的要求,第二章 匀变速直线运动的研究,1 实验:探究小车速度随时间变化的规律 2 匀变速直线运动的速度与时间的关系 3 匀变速直线运动的位移与时间的关系 4 自由落体运动 5 伽利略对自由落体运动的研究,教科书中教材内容的设置,第二章 匀变速直线运动的研究,持续性思考,瞬间判断性回答,事物之间内在的联系,事物的特征及其分类,研究,应试,需要,需要,思维方法的绝对化,片面化。,科学思维中的逻辑性,相对化。,进行实验 忠实记录小车在重
10、物牵引下 运动的时间与对应速度的数据,处理数据 作出速度与时间关系的图象,第二章 匀变速直线运动的研究,不求“简明、轻快”地得出速度公式。,分析 发现存在 v-t 图象是 一条倾斜直线的一种运动,论证 发现v-t 图象所代表的运动是加速度 不变的运动,给出匀变速运动的定义,第二章 匀变速直线运动的研究,人类对客观世界的认识都是在一定的科学文化背景下形成的,如果仅仅从抽象、简约了的概念和公式出发,就很难使学生形成正确的科学观。这样的处理在价值观、科学过程、科学方法上的教育价值比较高。,结论 通过图象一般性地研究 得出v v0 + at,第二章 匀变速直线运动的研究,意图:,不是由加速度的定义 a
11、 = (v v0)/t 变形来的。,第二章 匀变速直线运动的研究,以定积分的思想得出,第二章 匀变速直线运动的研究,思考与讨论,学生B:这个办法不好。从表中看出,小车的速度在不断增加,0.38只是0时刻的瞬时速度,以后的速度比这个数值大。用这个数值乘以0.1 s,得到的位移比实际位移要小。后面的几项也有同样的问题。 学生A:老师要求的是“估算”,这样做是可以的。 老师:你们两个人说得都有道理。这样做的确会带来一定误差,但在时间间隔比较小、精确程度要求比较低的时候,可以这样估算。 要提高估算的精确程度,可以有多种方法。其中一个方法请大家考虑:如果当初实验时时间间隔不是取0.1 s,而是取得更小些
12、,比如0.06 s,同样用这个方法计算,误差是不是会小一些?如果取0.04 s、0.02 s 误差会怎样? 欢迎大家发表意见。,教学的目标不能盯在最后的公式,应关注得出公式的过程。,x=v0t+,做一做,有一种“傻瓜”照相机,其光圈(进光孔径)随被拍摄物体的亮度自动调节,而快门(曝光时间)是固定不变的。为估测该照相机的曝光时间,实验者从某砖墙前的高处使一个石子自由落下,拍摄石子在空中的照片如图所示。由于石子的运动,它在照片上留下了一条模糊的径迹。 已知每块砖的平均厚度为 6 cm,拍摄到石子位置A距石子起落点竖直距离约 2m。怎样估算这个照相机的曝光时间?,A,B,过分拘泥于砖缝的厚度及石子在
13、A、B 阶段两点的速度差异,所以解题过程十分复杂。,遇到问题要从实际需要出发,而不过分考虑理论上的严密性。,第二章 匀变速直线运动的研究,伽利略对自由落体的探究 对现象的一般观察 提出假设 运用逻辑得出推论 通过实验对推论进行检验 对假说进行修正和推广,第二章 匀变速直线运动的研究,倡导新的科学思维和研究方法:认为自然界是一个有秩序的服从某种规律的整体,要了解它,就必须进行系统的、定量的实验观察,找出精确的数量关系。为此,他倡导了数学与实验相结合的研究方法。,第二章 匀变速直线运动的研究,拓展科学精神的教育,了解人类对自然规律认识的历史。,意图:,通过探究把未知变为已知的过程。,单纯的逻辑推理
14、和对有限事实的归纳,都不会导至新的发现;科学发现中最活跃的因素是猜想、假设与直觉。,怎样理解教科书中“勇气”一词?,伽利略研究落体运动的历史是科学方法与科学精神教育的好素材。,联系实际,突出STS的观点。,STS 从伽利略的一生看科学与社会,渗透STS思想,领会科学、技术、社会相互影响,相互制约,相互促进的互动关系。,意图:,第二章 匀变速直线运动的研究,没有学术的民主和思想的自由,科学就不能繁荣。,(1)通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律,能用动摩擦因数计算摩擦力。 (2)知道常见的形变,通过实验了解物体的弹性,知道胡克定律。 (3)通过实验,理解力的合成与分解,知道共点力的平衡条件,区分矢
15、量与标量,用力的合成与分解分析日常生活中的问题。,课程标准的要求,第三章 相互作用,1 重力 基本相互作用 2 弹力 3 摩擦力 4 力的合成 5 力的分解,教科书中教材内容的设置,第三章 相互作用,第三章 相互作用,在已知事实与已有知识矛盾的情况下,猜想可能存在另一种力,并且可以推测这种力的某些特征。,“四种基本相互作用”中的“说一说”,质子带正电,但质子(与中子一起)却能聚在一起构成原子核。根据你的推测,原因可能是什么?,强相互作用的引入 提出问题,第三章 相互作用,先以静摩擦力引入,图3.3-1 有没有摩擦力?,第三章 相互作用,与研究位移相加时的“思考与讨论”相呼应 为平行四边形定则做
16、铺垫 为理解矢量的概念做心理准备,关于“力的合成”的教学,意图:,实验 探究求合力的方法,验证性实验,探索性实验,为了降低探究的难度,书中写出了探究时要注意的几个问题,以及“建议用虚线的箭头端分别与两个合力的箭头端连接”等话语。 科学探究是一种精神。,第三章 相互作用,意图:,(已知的知识),(未知的知识),“力的平行四边形定则”的教学,第三章 相互作用,“力的平行四边形定则”的教学,原来的教材 图示为橡皮条GE在两个力的共同作用下,沿着直线GC伸长所以力F等于F1和F2的合力。 在力F1和F2的方向上各作线段OA和OB,使它们的长度分别表示力F1和F2。以OA和OB为邻边作平行四边形。量出这
17、个平行四边形的对角线的长度。 可以看出,合力F的大小和方向可以用对角线OC表示出来。,第三章 相互作用,“力的平行四边形定则”的教学,新课标教材 图甲表示橡皮条GE在两个力的共同作用下,沿着直线GC伸长所以力F 等于F1和F2的合力。 我们需要研究的是:合力F与分力F1、F2有什么关系? 探究时要注意下面几个问题。 1. 几个力的方向是沿着拉线方向的,因此要把拉线的方向描在木板的白纸上。 2. 几个力的大小由所挂砝码决定,用力的图示法在纸上画出表示几个力的箭头。 3. 怎样表述合力的大小、方向与分力的大小、方向的关系? 建议用虚线把合力的箭头端分别与两个分力的箭头端连接,也许能够得到启示。 4
18、. 得出你的结论后,改变F1和F2的大小和方向,重做上述实验,看看结论是否相同。,教材的不同写法代表了不同的教学理念改变学习方式,演示实验只写做法,不写将要出现的现象,更不写结论。目的:鼓励学生细心观察、独立思考、同伴交流、师生互动,第三章 相互作用,不应“一次到位”的意义。 “说一说”为物理2做铺垫(速度的方向改变了),物理1(位移、力的概念),到“力的分解”内容使学习矢量的时机才算成熟,物理2(运动的合成与分解),意图:,第三章 相互作用,流体的阻力与摩擦的机理完全不同,但它们对运动物体的影响是相似的。,科学漫步 液体的阻力,(4)通过实验,探究加速度与物体质量、物体受力的关系。理解牛顿运
19、动定律,用牛顿运动定律解释生活中的有关问题。通过实验认识超重和失重现象。 (5)认识单位制在物理学中的重要意义。知道国际单位制中的力学单位。,课程标准的要求,第四章 牛顿运动定律,1 牛顿第一定律 2 实验:探究加速度与力、质量的关系 3 牛顿第二定律 4 力学单位制 5 牛顿第三定律 6 用牛顿定律解决问题(一) 7 用牛顿定律解决问题(二),教科书中教材内容的设置,第四章 牛顿运动定律,第四章 牛顿运动定律,定义了一个参考系,即惯性系。这是牛顿时空观的基础。,了解人类进行探究的历史。,牛顿第一定律的教学,第四章 牛顿运动定律,牛顿第二定律的教学(学生实验课),加速度与力的关系,实验的基本思
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