16.第十六章--大单元或章教材教法分析——运动定律(08级)2011.5.24.

第二编中学物理教材教法分析（3）第十六章大单元或章教材分析示例-----牛顿运动定律（参考：P258第十四章）物理专业2008级本科班☆2011年春季单元或章节分析说明在对教材和各大部分进行总体分析的基础上，章节分析主要应包括：1.该单元或章（节）在整体中的教材地位；2.教学目的要求；3.重点、难点；4.教材特点——知识（能力、方法）结构；5.教学设计——主要教学方法、教学过程中内容设计以及习题和实验处理、情感教育等方面设计．一．教材地位：高中物理中“牛顿运动定律”单元教材在“司南版”新教材《物理1》第6章“力与运动”(课改前高中教材物理第一册第三章牛顿运动定律)，之前与其关联的章是：第2章运动的描述、第3章匀变速直线运动的研究（属运动学知识）；第4章相互作用、第5章力与平衡（属静力学知识），本章“力与运动”属于动力学知识。高中物理中“牛顿运动定律”单元知识是在初中学习运动和力的初步知识基础上的进一步学习和研究，进一步扩大和加深。在本章之前先学习第2章运动的描述、第3章匀变速直线运动的研究,描述运动的基本物理量：位移、时间、速度、加速度等运动学知识，以及学习了第4章相互作用、第5章力与平衡，它是由静力学中的力的概念、重力、弹力、摩擦力三种性质的力和力的合成与分解；在这些知识准备基础上研究力和运动的关系，学习力学的基本规律——牛顿运动三定律等知识。这一章知识是进一步学习高中物理的重要基础，也是物理学的重要基础知识，在牛顿运动定律的基础上，进一步学习力学的两个重要概念——动量和机械能，以有关的重要定律——动量定理，动量守恒定律，动能定理，机械能守恒定律和万有引力定律，还研究曲线运动和机械振动，以及物体的平衡。牛顿三定律是高中力学的重点知识，也是进一步学习物理的重要基础知识，是力学的重点知识单元（章），对于学生掌握力学知识，提高物理学习能力，进行科学方法和情感态度与价值观教育等方面都是十分重要的。本单元教材内容体现了知识的基础性和研究方法的普遍性及应用的广泛性，是教学重点之一，也是学好高中物理的关键知识，也是进一步学习大学物理的基础知识，牛顿运动三定律是物理学的基本规律。二．教学目的与要求：（一）课改前高中《物理》教材教学目的⒈使学生理解和运用牛顿运动定律解决力学问题的基本思路与方法，掌握牛顿运动三定律，并能够按基本思路和方法，运用所学知识解决力学问题，⒉通过解决实际问题，培养学生综合地运用牛顿定律和运动学，力的合成、分解等知识，分析、解决问题的能力；⒊初中惯性定律基础上，进一步明确惯性概念掌握牛顿第一定律；⒋进一步明确质量和概念，正确理解、掌握牛顿第二定律物理意义及应用；⒌理解人类在认识自然过程中，把客观事实与科学抽象结合的方法，进行科学方法教育；⒍认识单位制在物理计算中的作用，掌握国际单位制；⒎知道超重、失重及其产生条件，知道牛顿运动定律适用条件（即宏观、低速，在惯性系中成立）；知道质量与速度关系及在高速运动中（接近光速时），必须考虑质量随速度变化而改变。（二）新课程高中《物理1（必修）》教学目的1．知识与技能理解牛顿运动定律，知道国际单位制中的力学单位，并通过学习了解物理学的基本观点和思想。掌握力学实验的一些基本技能，会使用打点计时器等基本的实验仪器。学会通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系，认识超重和失重现象。2．过程与方法经历实验探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究受力与物体运动的有关问题。通过牛顿运动定律的学习，体会探究过程中所用的科学方法。通过有关国际单位制的学习，认识单位制在物理学中的重要意义。尝试运用牛顿运动定律解释超重与失重的有关问题，解决一些与生产和生活相关的实际问题。3．情感态度与价值观通过本章学习，能体验探究自然规律的艰辛与喜悦。具有敢于坚持真理、实事求是的科学态度和科学精神。有主动与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，敢于坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队精神。三．本单元重点和难点：如何确定重点知识和教学难点？教学中重点知识的确定要由知识在物理学中的地位，知识应用的广泛程度，对培养能力的作用以及教学要求和学生的基础诸方面综合确定．⒈就知识本身在学科中的地位来说，应是主干的、基本的、影响全局或有生命力的知识；⒉有些知识在整个物理学中虽不处于重要的关键地位，但就实际应用看，有较高的实用价值，应用广泛的知识，也可以是教学重点知识；⒊对培养学生的能力或教会重要方法有重大作用的知识也可以做为重点知识，当然也有些知识虽然重要，但限于学生基础或教学要求，不可能都做为重点．难点，是由学生学习时理解或掌握时的难易程度来确定的．理解或掌握的难易虽然因人而异，但多数情况是有共性的，也就有共同规律可循．我们这里所说的教学难点自然是指“共性”的，通常有：⒈出现认识障碍之处．知识本身需要复杂的思维过程；⒉学生原有的认知结构和需学习的知识结构相差较大，不容易引起同化顺应过程；⒊学生对某一方面感性认识不足，或原有的感性认识不全面、不正确，对理解新的知识易造成干扰，形成知识的负迁移等等，都会形成教学中的难点．这要靠了解学生和随时注意分析总结，来不断积累经验．重点：本单元主重点：牛顿第二运动定律；本单元次重点：牛顿第一定律、牛顿第三定律。难点：⒈“惯性”概念的正确认识；（如，静止物体没有惯性吗？惯性与质量关系等）⒉牛顿第二定律的正确理解；（如，F=ma，F代表什么力？与a有什么关系等）⒊正确区分“平衡力”与“作用力和反作用力”。（在具体受力分析时易混淆）四．教材特点：⒈教材体系：本大单元教材在现行高中教材中独立为一章。（也可以和第一、二章合为一大单元，即“力和运动”单元，共有三章。）（1）课改前高中物理教材中“运动定律”独立为一章，可分为三个小单元：第一单元讲述牛顿的三个基本定律以及力学单位制：第一节牛顿第一定律第二节物体运动状态的改变第三节牛顿第二定律第四节牛顿第三定律第五节力学单位制第二单元：学习牛顿运动定律的应用：第六节牛顿节律的应用第七节超重和失重第三单元：介绍牛顿运动定律的运用范围：第八节惯性系和非惯性系（选学）第九节牛顿运动定律的适用范围（2）高中物理课程标准教材《物理1（必修）》第6章力和运动导入跨越时空的对话第1节牛顿第一定律第2节牛顿第二定律第3节牛顿第三定律第4节超重与失重（相当于原高一教材中的第一、第二单元）第6章力和运动导入跨越时空的对话第1节牛顿第一定律1、力与运动状态；2、牛顿第一运动定律；3、物体的惯性第2节牛顿第二定律1、实验探究：加速度与力、质量的关系；2、牛顿第二运动定律；3、力学单位制第3节牛顿第三定律1、作用力与反作用力；2、牛顿第三定律第4节超重与失重1、超重现象；2、失重现象。⒉教材特点：知识-能力-方法-情感教育结构分析，可以在知识结构分析的基础上（或与知识结构分析同时）从人类对力和运动的关系的认识历史以及演示实验引入本单元，强调对定律本身的理解，以期学生对定律有全面清楚的认识。在前面两章基础上，运用牛顿运动定律，初步分析动力学的两类基本问题，并进一步学习物体受力分析，这一章要使学生清楚地理解动作牛顿运动定律解决力学问题的基本思路和方法，并能按照这一思路和方法解决力学问题，培养综合运用知识，分析、解决问题能力。⒊教材总体安排特点：（P260-261）①实验思维、推理并重，体现具体与抽象相结合原则，重视过程教学；②注意培养学生运用数学解决物理问题能力；③体现理论与实际相结合原则；④体现由简到繁，由浅入深的循序渐进原则；⑤注重现代知识（在本单元的）体现，即教材现代化，（如第七节的失重与宇宙开发）；⑥体现辩证看待科学发展态度，反映了每个物理规律都有它的局限性即通用性。（宏观、低速），以及速度与质量关系（接近光速，质量m随速度v变大），反映了经典力学的成就与局限性。物理课程标准《物理1》中“运动定律”大单元即“第六章力与运动”教材特点介绍第六章力与运动导入跨越时空的对话第一节牛顿第一定律第二节牛顿第二定律第三节牛顿第三定律第四节超重与失重4.物理课程标准《物理1》中“运动定律”大单元,即第六章教材编写思路：以三位历史巨人围绕“力与运动的关系”问题展开的一场跨越时空的假想对话来导入全章内容的主题，一方面让学生了解人类对这一动力学基本问题的探索历程，为具体内容的学习作好铺垫；另一方面也让学生认识到物理学研究的重大进展，对人类文明和社会进步都会产生深远的影响。依次讨论了牛顿第一、二、三定律以及它们的应用问题。其中牛顿第一定律在初中学习的基础上，主要讨论了运动状态和惯性概念；第二定律的讨论从实验探究加速度与力、质量的关系入手，给出牛顿第二定律表达式后，还讨论了与力相关的力学单位制问题；第三定律的讨论则是围绕的相互作用来展开；最后，作为牛顿运动定律应用的实例，讨论了超重与失重的有关问题。新教材体系结构：见下图超重现象失重现象力与运动状态牛顿第一运动定律物体的惯性实验探究：加速度与力、质量的关系牛顿第二运动定律力学单位制作用力与反作用力牛顿第三运动定律导入：跨越时空的对话牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第三定律超重与失重第六章力与运动导入跨越时空的对话第一节牛顿第一定律第二节牛顿第二定律第三节牛顿第三定律第四节超重与失重第六章力与运动导入跨越时空的对话第一节牛顿第一定律第二节牛顿第二定律第三节牛顿第三定律第四节超重与失重本节要点力与运动状态牛顿第一定律物体的惯性教科书设计引入问题牛顿第一定律惯性通过亚里士多德与伽利略有关力与运动观点的对比引入问题通过亚里士多德与伽利略有关力与运动观点的对比引入问题。引入问题牛顿第一定律惯性实验规律讨论实验规律讨论实验规律讨论教科书设计引入问题牛顿第一定律惯性教科书设计引入问题牛顿第一定律惯性第六章力与运动导入跨越时空的对话第一节牛顿第一定律第二节牛顿第二定律第三节牛顿第三定律第四节超重与失重本节要点通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。理解牛顿第二定律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1、探究加速度与物体受力的关系2、探究加速度与物体质量的关系探究加速度与力和质量的关系牛顿第二定律牛顿第二定律的运用力学单位制教科书设计从日常经验出发引出探究问题。探究加速度与力和质量的关系牛顿第二定律牛顿第二定律的运用力学单位制以总结的形式给出牛顿第二定律。探究加速度与力和质量的关系牛顿第二定律牛顿第二定律的运用力学单位制第六章力与运动导入跨越时空的对话第一节牛顿第一定律第二节牛顿第二定律第三节牛顿第三定律第四节超重与失重第六章力与运动导入跨越时空的对话第一节牛顿第一定律第二节牛顿第二定律第三节牛顿第三定律第四节超重与失重[附]由牛顿第二定律公式体现的质量，叫惯性质量，表现质量是物体惯性大小的量度，是物体所具有的阻碍运动状态改变的一种属性，m大，不易变。由万有引力定律公式体现的质量叫引力质量，表示这质量越大，物体所含物质越多，受地球引力越大。惯性质量与引力质量从不同侧面描述了物质的属性，在中学物理教学中，二者是等效的，不必区分。五．教学设计（建议）：这里只是根据前面分析的教材知识结构、重点难点、教学要求及学生的知识和能力准备、学生的认识规律等等，考虑到教学中对教材处理的基本原则，提出一般应注意哪些问题．具体的教学方法，则是因教师、学生、设备等诸方面情况而异的。下面对本单元提出几点教学设计建议：⒈通过实验和生活实例引入教学；重视实验在教学中的作用，了解物理学的基本观点和思想，掌握牛顿运动三定律。⒉排除学生在生活中形成的错误的观念或片面的看法，重视过程与方法如：①学生对惯性常有模糊认识（尽管初中已有学习），应使学生认识到惯性是物体的固有性质；②重视科学推理，重视应用数学解决物理问题能力的培养；③牛顿第二定律公式中，F合表示物体所受合外力，而不是某一个或几个力，牛顿二定律的公式具有“瞬时性”，即物体某一时刻的加速度a与该时刻的合外力F合相关，合外力F合变，加速度a随之变；合外力F合某时刻停