选修系列教材分析与教学案例

选修系列教材分析与教学案例邵李宁[e-mail]总目一.统观教材二.解析教材三.把握教材四.教学案例五.新课程与高考1.三个结构层次2.实行学分制3.设置必修和选修课程○每个学科都设立一定的共同必修模块。（物理：2个共同必修模块）○每个学科都设立一定选修模块。（物理：10个选修模块）○选修模块可以形成几个系列，也可以是独立的。（物理：3个系列）一.统观教材新高中物理课程的总体设计思想高中物理课程结构物理1物理2系列1物理1-1物理1-2物理2-1物理2-2物理2-3物理3-1物理3-2物理3-3物理3-4物理3-5必修系列2系列3选修●运动的描述●相互作用与运动规律●抛体运动与圆周运动●经典力学的成就和局限性。●机械能和能源●电磁现象与规律●电磁技术与社会发展●家用电器与日常生活●热现象与规律●热与生活●能源与社会发展●电路与电工●电磁波与信息技术●光与光学仪器●原子核与核技术●力与机械●热与热机●电场●电路●磁场●电磁感应●交变电流●传感器●分子动理论与统计思想●固体、液体与气体●热力学定律与能量守恒●能源与可持续发展●机械振动与机械波●电磁振荡与电磁波●光●相对论●碰撞与动量守恒●原子结构●原子核●波粒二象性物理选修系列内容概况选修1系列由2个模块构成（文化型物理）选修2系列由3个模块构成（技术型物理）选修3系列由5个模块构成（基础型物理）共十个模块选修1系列以物理学的核心内容为载体，侧重物理学与社会的相互关联和相互作用。注重物理学与日常生活、社会科学以及人文学科的融合。突出物理学的人文价值，强调物理学对人类文明的影响。1-1目录第一章电场电流第二章磁场第三章电磁感应第四章电磁波及其应用1-2目录第一章分子动理论内能第二章能量的守恒与耗散第三章核能第四章能源的开发与利用选修2系列以物理学的核心内容为载体，侧重从技术应用的角度展示物理学，强调物理学与技术的结合，着重体现物理学的应用性、实践性。理解现代社会中科学技术的力量。２－１册第一章电场直流电路第二章磁场第三章电磁感应第四章交变电流电机第五章电磁波通信技术第六章集成电路传感器２－２册第一章物体的平衡第二章材料与结构第三章机械与传动装置第四章热机第五章制冷机２－３册第一章光的折射第二章常用光学仪器第三章光的干涉、衍射和偏振第四章光源与激光第五章放射性与原子核第六章核能与反应堆技术选修3系列较全面地、综合地展示物理学的基本内容，强调物理学的思想和方法，较为深入地体现物理学在技术中的应用，较为深入地体现物理学对经济、社会的影响。特点：1.全面介绍物理学的实验基础、逻辑关系、文化价值、技术应用2.为学习者进入大学理科专业和工科专业继续学习奠定坚实的基础3.知识内容与过去的“必修加选修”大致相同4.强调了“系列性”，5本书的章号连续编排３-１一.静电场二.恒定电流三.磁场３-３七.分子动理论八.气体九.物态和物态变化十.热力学定律３-４十一.机械振动十二.机械波十三.光十四.电磁波十五.相对论简介３-５十六.动量守恒定律十七.波粒二象性十八.原子结构十九.原子核３-２四.电磁感应五.交变电流六.传感器二.解析教材视角1.通过了解教材编写者的编写思想选修3-5编写思想视角2.通过新旧教材结构对比〔课标教材〕第一章1电荷及其守恒定律2库仑定律3电场强度4电势能和电势5电势差6电势差与电场强度的关系7静电现象的应用8电容器的电容9带电粒子在电场中的运动〔现行教材〕第十三章一、电荷库仑定律二、电场电场强度三、电场线四、静电屏蔽五、电势差电势六、等势面七、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〔新〕第二章恒定电流1电源和电流2电动势3欧姆定律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〔原〕第十四章恒定电流一、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、闭合电路欧姆定律七、电压表和电流表√√√√√√√√增加〔新〕第三章磁场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〔原〕第十五章磁场一、磁场磁感线二、安培力磁感应强度三、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、回旋加速器电场力电场强度电势差电势电势能电场力的功电场力做功与路径无关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和重力与重力势能类比WAB＝EpA－EpB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φ＝Ep/q电场中两点电势之差叫电势差UAB＝φA－φBE数值等于沿场强方向单位距离的电势差U＝Ed案例：静电学视角3.通过分析教材的知识链电场力电场强度电势差电势电势能电场力的功电势定义：单位正电荷由该点移到参考点（零电势）电场力所做的功定义:UAB＝WAB/q电势电势差电势能和重力与重力势能类比电场强度电场力静电力做功与路径无关没有证明原教材中的有关知识链电场力的功案例：静电学电场力电场强度电势差电势电势能电场力的功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力做功与路径无关电场中两点电势之差叫电势差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数值等于沿场强方向单位距离的电势差E＝F/qWAB＝EpA－EpBφ＝Ep/qUAB＝φA－φBU＝Ed和重力与重力势能类比WAB＝EpA－EpB（简单、和谐、统一、对称）案例：静电学电场电场力的性质能的性质电场力电势能场强电势电场线等势面静电场这一章在整套教材中评价是很高的。其原因之一就是它非常注重注重知识体系的逻辑性和完整性。那么这个知识体系是不是“创新”呢？新课程教材是在对“旧教材”的继承、发扬和创新中诞生的。其实这个体系和老教材“甲种本”基本相同。而上面提到的原教材是“必加选”我个人认为“甲种本”在知识体系上和知识内容的处理上都是“旧”教材的顶峰，今天也仍有很高的学术和参考价值。新教材并没有从根本上改变和动摇我国课程思想的根基。三.把握教材①首先要明确：教师和教材谁是主人？（士兵和枪谁是主人？AK47和M16）②教材的编写目标：学生好学、老师好教③写教材的是人，不是“神”。④凡是新生事物都必然有不完善的地方。⑤我们要带着批判的眼光接受和使用新教材，批判是为了更好的使用它，完善它。我们要尊重教材但不拘泥于教材案例1：关于比值法定义的物理量的教学比值法是定义物理量的一种重要的方法。做为一类方法定义出来的物理量必然有共同的属性。把握住这些属性，就能把它运用到同一类型的概念教学上。这对加强学生对概念的认识和理解及提高课堂教学的实效性都有重要的意义。四.教学案例高中物理正式介绍比值法定义物理量的过程是从电场强度开始的。让我们来回顾一下这个过程：在学习完库仑定律之后，我们开始研究静电场。我们知道静电场是电荷周围空间存在的一种特殊的物质，它是电荷之间作用力赖以传递的媒介。电场的基本性质之一就是对处在其中的电荷有力的作用，这叫做场的力的性质。我们在点电荷+Q的电场中选两个点A、B，将相同的检验电荷+q置于这两点，由库仑定律可知，检验电荷所受的电场力大小不同。+qF+Q+qF’AB这就说明场中不同的点力的性质的强弱不同，或者说场的强弱不同。那么如何找出一个物理量表征这个强弱呢？人们根据库仑定律发现在同一点上，电量加倍，电场力也加倍；电量变为三倍，电场力也变为三倍……+qF+Q+qF’ABF2F3F4F··········NFq2q3q4q··········Nq这表明电场力与电量的比值等于一个定值。即Fq定值同时，不同的点这个比值大小不同。如：ABFFqqF/q大说明相同的电荷在该点受到的电场力大，显然这表明该点的电场强。所以比值F/q表征了场的力的性质，即表征了场的强弱。我们把它称为电场强度，用符号E表示。FEq教材中也在此介绍了比值法定义物理量。但是似乎只是强调了比值法定义出来的物理量的数学形式，缺乏物理内涵，缺乏对比值法定义的物理量的一般性质的归纳，无法起到举一反三的作用。那么，比值法定义出来的物理量有哪些深刻的物理内涵和一般性质呢？+qF+Q+qF’AB我们继续研究电场强度，接下来可以抛出如下几个问题让学生思考探究：①增大A点检验电荷的电量，A点的场强是否也随之减小？②另一个检验电荷在A点受到的电场力变小了，是因为A的场强变小了么？③将检验电荷从A点移开，A点的场强如何变化？④我们是否可以认为1EFEq结论：电场强度只与场的自身的性质有关，而与检验电荷的电量多少、受力大小，甚至存在与否均无关。对于比值法定义出来的物理量我们决不能认为有了电场强度能帮着我们求电场力上述内容就是比值法定义的物理量的一般性质.F=qE1EFEq例如：电阻电阻也是比值法定义出来的物理量。它只与导体自身的性质有关,而与导体两端的电压大小和流过导体的电流大小,甚至是否流过电流均无关.同样不能认为URI1RURI这是所有比值法定义出来的物理量的共同的”套话”。只要在电场强度中真正的理解它的含义，那么在学习其它比值法定义的概念时，就可以把这些性质迁移过去。这样大大提高了课堂教学的实效性。上述的思想深刻的反映了一般性与特殊性的关系。我们往往是从特殊性入手，使学生认识某种现象的一般性。而认识一般性的目的是用它帮助对其它特殊性的理解和接受。这是物理学习很重要的一种思想方法。特殊性特殊性一般性用比值法定义的物理量一览表名称定义式意义电场强度E=F/q表征场的力的性质F=qE电势φ=E/q表征场的能的性质E=qφ电势差Uab=Wab/q表征电场力做功的性质Wab=qUab电容C=Q/U表征导体的容纳本领Q=UC电动势E=W非/q表征电源把其他形式的能转化成电能的本领W非=qE电阻R=U/I表征导体对电流的阻碍作用强弱U=IR磁感应强度B=F/IL表征磁场力的性质F=BIL要敢于在教学设计上创新。不断的改进和创设教学情境，以达到深入浅出的目的。案例2：“电势能与电势”引力场—重力做功的特点—重力势能—W=EP1-EP2电场—电场力做功的特点—电势能—W=E1-E2由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能我们叫电势能…………………………………………………………………………………(原文)但是，为什么与路径无关就具有电势能呢？电势能的多少为什么这样的来计算？电势能的多少等于把电荷从场中该点移至无限远处（零势能面），电场力所做的功电势能的正负是什么意思呢？如何确定？请看下面的教学实录从教学的角度：1.是先建立势能概念还是先研究保守力做功？2.难道势能只能从保守力做功推导出来么？3.怎样才能让学生更深刻的理解势能的概念？创设情境质疑：小球最初的动能哪去了？外力做功相应的能量转化哪去了？hFFV0生：变势能了。师：咱们暂时假装不知道行不？师：我们从数学符号来解决这个问题，目前我知道反映功和能关系的规律是？生：动能定理师：好的。那么我就用动能定理来研究这两个过程。201-02mghmv00Fhmgh很显然从数学上看：2012mvFhmgh师：我们都知道能量不会无缘无故地消失，只能从一种形式转化（或转换）成另一种形式。既然如此，大家说mgh是什么呢？生：能量形式师：这种能量的多少与什么有关？生：位置师：对！这种形式的能量就是势能，其实在英语里它仍叫做位能。……………………………………………师：势能的多少怎么决定呢？大家想想你想知道你同桌兜里有多少钱,有几种方法？生：………（讨论）师：两种方法啊。一种看比别人给他多少；另一种看他能消费多少。（故事—回家—超市）我们刚才的模型里，“别人给”就是1/2mv2和Fh,而“他自己的消费能力”是mgh。所以势能的多少是看哪种方法？生：后者。师：对！也就是看把这个物体移到零势能面（一无所有，全花光）重力能做多少功。也就是mg×h。那么现在大家怎么理解“能”呢？生：标志着一种潜在的“