物理-3-1、3-2教材分析(黄恕伯)

黄恕伯05.8高中物理课程标准3-1、3-2模块教材分析和教学建议黄恕伯2005.8.黄恕伯05.8（一）新教材和原教材的章节结构对比黄恕伯05.8〔新〕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电容器与电容8带电粒子在电场中的运动〔原〕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、静电的利用和防止电势能、电势、电势差的知识线索不同电势能、电势、电势差的知识线索不同黄恕伯05.8〔新〕第二章恒定电流1导体中的电场和电流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√√√√√√√√黄恕伯05.8〔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质谱仪六、回旋加速器黄恕伯05.8第四章电磁感应1划时代的发现2探究电磁感应的产生条件3法拉第电磁感应定律4楞次定律5感生电动势和动生电动势6互感和自感7涡流第十六章电磁感应一、电磁感应现象二、法拉第电磁感应定律三、楞次定律四、椤次定律的应用五、自感现象六、日光灯原理七、涡流增加增加黄恕伯05.8〔新〕第五章交变电流1交变电流2描述交变电流的物理量3电感和电容对交变电路的影响4变压器5电能的输送〔原〕第十七章交变电流一、交变电流的产生和变化规律二、表征交变电流的物理量三、电感和电容对交变电流的影响四、变压器五、电能的输送六、三相交变电流黄恕伯05.8〔新〕第六章传感器1传感器及其工作原理2传感器的应用（一）3传感器的应用（二）4传感器的应用实例〔原〕第二册（必加选）〔阅读〕电容式传感器〔阅读〕动圈式话筒原理〔实验〕传感器的简单应用黄恕伯05.8总的感觉一、结构方面：大体继承了原教材的基本结构和线索，对此，不会造成教学不适应的问题。二、内容方面：新增加的知识内容不多（传感器、门电路）。而且在编写这些新内容时，注重基础性、连贯性和可读性，新教科书在知识上不会有大的困难。三、理念方面：新教科书重视“过程“目标的落实，重视“情感”目标的体现，重视联系学生生活、社会实践和现代科技。如何在新教科书的基础上通过教师的进一步创造，在课堂教学中体现新的课程理念，这是实施新课程需要解决的最大问题。黄恕伯05.8（二）教材分析、介绍和教学建议黄恕伯05.8一、进一步完善了静电学中知识链黄恕伯05.8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黄恕伯05.8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黄恕伯05.8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黄恕伯05.8定义式决定式电场强度F/q（点电荷）…电势E/q（点电荷）…电容Q/U（平行板电容器）…●上述教材的设计有利于知识的类比：电阻U/I（金属导体）…黄恕伯05.8二、建立了静电现象和恒定电流之间的内在联系●学生对第二章中“通电导体两端存在电势差、导体内部电子在电场力作用下定向运动”的认识，跟第一章中“导体内部场强为零、导体是一个等势体”的说法不符，感到困惑。●新教科书本章教材的第一节课，便在静电场知识的基础上，通过分析，引入恒定电场的概念，建立了静电现象跟恒定电场之间的内在联系。黄恕伯05.8MNE0FFnFtAB假设在电源正、负极之间连一根导线黄恕伯05.8意图：●建立第一、第二两章的联系，消除困惑MNE0FFnFt假设在电源正、负极之间连一根导线ABMNE0MNEEE0E′导线内很快形成沿导线方向恒定电场●经历一次由不平衡到动态平衡的变化分析过程●为串、并联电路的电流关系提供理论分析基础黄恕伯05.8三、重视对知识线索的进一步规划和设计1.串联和并联电路黄恕伯05.8关于串、并联电路的主要知识线索串、并联电路的电压关系串、并联电路的电阻关系根据电势差的概念理论分析串、并联电路的电流关系ABCDabcdb1c1d1a1根据“电荷分布稳定”分析得出导线上堆积电荷分布稳定导线内恒定电场的形成过程电流表和电压表（及量程改变）建立电流表和电压表的电路模型AV第三节串联电路和并联电路电压表和电流表一个电压可读的大电阻一个电流可读的小电阻黄恕伯05.82004高考“理综Ⅲ”第22题从电压表的电路模型思考，本题实际上是一个简单的计算题。黄恕伯05.8三、重视对知识线索的进一步规划和设计1.串联电路和并联电路2.闭合电路欧姆定律用实验的方法得出闭合电路欧姆定律有优点也有缺陷优点：●增强了实践意识●提高了探究能力缺陷：●学生对内电压的测量难以理解●实验可以得到“内、外电压之和等于一个常数”的结论，但如何跟电动势发生联系，难从本质上说明。黄恕伯05.8三、重视对知识线索的进一步规划和设计1.串联电路和并联电路2.闭合电路欧姆定律《课程标准》要求：“理解闭合电路欧姆定律”教科书用理论分析的方法推导出闭合电路欧姆定律，以利于对该定律的理解。推导的核心过程是分析闭合电路以下三处的能量转化外电路：E外＝I2Rt①内电路：E内＝I2rt②电池化学反应层：W＝EIt③这需要一个清晰、合理、不断深化的教学线索黄恕伯05.8电池化学反应层EIt内电路I2rt外电路I2Rt＝＋第2节课文●非静电力移送电荷做的功等于其电势能的增加量。●电动势与非静电力做功的关系E＝W/q●练习题：根据电动势计算非静电力做功根据“电场力做功，电势能减小；非静电力做功，电势能增”分析闭合电路各点的电势高低关系。一个沿电流方向电势高低变化的直观图在图中分清哪是内电路、哪是外电路在内、外电路电势降落处应用焦耳定律根据能量守恒推导出闭合电路欧姆定律通过路端电压跟负载的关系理解欧姆定律用断路和短路两种极端情况深化对定律的理解链4链6本节课的结构和线索黄恕伯05.8四、把理论探讨和实验探究结合起来●关于决定金属导体电阻大小的因素的探究a和b：长度不同探究方案一aVVVVbcda和c：横截面积不同a和d：材料不同黄恕伯05.8四、把理论探讨和实验探究结合起来●关于决定金属导体电阻大小的因素的探究1.理论分析导体电阻跟长度的关系；探究方案二●一个导体，可以把它看成是由n段相同长度、横截面积的同样导体串联而成的。2.理论分析导体电阻跟横截面积的关系；●一个导体，可以把它看成是由n股相同长度、横截面积的同样导体并联而成的。3.实验探究导体电阻跟材料的关系；●可以取不同长度、横截面积、不同材料的导体进行实验。（探究不同材料比例常数）黄恕伯05.8图中电源的电动势1.5V，内阻0.5Ω，电流表满偏电流10mA，电流表电阻7.5Ω，A、B为接线柱。(1)用导线使A、B短路，此时，应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表达到满偏电流？一个例题(2)调至满偏后保持R1的值不变，在A、B间接入一个150Ω的定值电阻R2，电流表指针指着何处？(3)如果A、B间接另一电阻R，R的值和电流表读数I有什么关系？GAB导线电阻R2R1Er5mAR＝1.5/I-150五、把习题教学的体验跟物理知识的构建结合起来如果电流表10mA刻度标为“0Ω”，把5mA刻度标为150Ω”，把0mA刻度标为“∝Ω”，把其它电流刻度都按R＝1.5/I-150转换成电阻刻度，它岂不成了一个能直接测量电阻的仪器？142Ω——欧姆表——关于欧姆表的教学黄恕伯05.8(2)调至满偏后保持R1的值不变，在A、B间接入一个150Ω的定值电阻R2，电流表指针指着何处？(3)如果A、B间接另一电阻R，R的值和电流表读数I有什么关系？G5mAR＝1.5/I-150教学中还可以进一步配合真实的演示实验，呈现习题的答案和刻度改装的过程，把习题教学、实验、刻度改装和新课教学融合在一个真实的、视听同步的过程中。五、把习题教学的体验跟物理知识的构建结合起来142Ω图中电源的电动势1.5V，内阻0.5Ω，电流表满偏电流10mA，电流表电阻7.5Ω，A、B为接线柱。(1)用导线使A、B短路，此时，应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表达到满偏电流？一个例题——关于欧姆表的教学黄恕伯05.8教科书只有单向传递信息的功能，它只能通过文字和图形把信息提供给读者，教科书无法收集读者的信息，更不可能对读者的信息在教学现场中进行反馈。因此，有呼有应的教学设计需要教师在教科书的基础上进一步创造。本章“多用电表”一节，教科书为教师设计双边活动的教学过程提供了一个初步的框架。六、让学生在解决问题的探究过程中学习新知识黄恕伯05.8上图中，甲、乙、丙分别是电流表、欧姆表和电压表的示意图。下图是一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱B可以接通1，也可以接通2或3。现在要使B接通1时，能像图甲那样成为电流表，接通2时像乙那样成为电阻表，接通3时像丙那样成为电压表，这就成了一个简单的多用电表。讨论一下，这个多用电表的电路图是怎样的？请对照两个图，把它在下图基础上画出来。做一做AA甲乙丙R1R2AAAABBB123AB黄恕伯05.8123ABAA甲乙丙R1R2BAABAABR1R2A黄恕伯05.86B1AG2345AS下面是一个多量程多用电表的电路示意图，电流、电压、电阻各有两个量程。请谈一谈：开关S调到哪两个位置上多用电表测量的是电流？调到哪两个位置上测量的是电压？调到哪两位置上测量的是电阻？两个位置中哪个位置测量的量程大？在识别电阻档和电压档电路时，可以把虚线框内的电路当成一个电流表。说一说E1E2黄恕伯05.8●楞次定律七、提供科学探究教学设计的思路黄恕伯05.8感应电流方向感应电流磁场方向磁铁磁场方向B感和B铁方向关系N极向下插入时S极向下插入时一次《关于楞次定律的探究》课堂教学摘录NS当磁铁插入线圈时，线圈中的磁通量增大，当磁铁抽出线圈时，线圈中的磁通量减小。下面探究磁通量增大和减小时线圈中感应电流方向的特点。（1）线圈中磁通量增大时：可得出的结论：_______________________。感应电流方向感应电流磁场方向磁铁磁场方向B感和B铁方向关系N极在下抽出时S极在下抽出时根据以上（1）和（2）的结论，进一步概括得出：线圈中感应电流的方向和磁通量变化的关系为：________________________.逆时针向上向下相反顺时针向下向上相反顺时针向下向下相同逆时针向上向上相同怎么事先就知道要比较B感和B铁方向关系？怎么事先就知道表中要列一个“感应电流磁场的方向”？（2）线圈中磁通量减小时：可得出的结论：________________________。…增加，…相反…减小，…相同…阻碍…变化黄恕伯05.8黄恕伯05.8感应电流方向感应电流磁场方向磁铁磁场方向N极向下插入时S极向下插入时关于楞次定律的探究NS当磁铁插入线圈时，线圈中的磁通量增大