高中物理3-1、3-2教材分析(黃恕伯)

1、高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)3-1、3-2模塊教材分析和教學(xué)建議,黃恕伯 2005.8.,（一）新教材和原教材的 章節(jié)結(jié)構(gòu)對比,〔新〕第一章 1 電荷及其守恒定律　2 庫侖定律　3 電場強度 　4 電勢能和電勢　　5 電勢差 　6 電勢差與電場強度的關(guān)系 　7 電容器與電容　8 帶電粒子在電場中的運動,〔原〕第十三章一、電荷　庫侖定律  二、電場　電場強度 三、電場線 

2、四、靜電屏蔽 五、電勢差　電勢 六、等勢面 七、電勢差與電場強度的關(guān)系 八、電容器的電容 九、帶電粒子在勻強電場中的運動十、靜電的利用和防止,,,,〔新〕第二章 恒定電流 1 導(dǎo)體中的電場和電流2 電動勢 3 歐姆定律4 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路 5 焦耳定律 6 電阻定律 7 閉合電路歐姆定律 8 多用電表 9 實驗：測定電池電動勢和內(nèi)阻 10 簡單的邏輯電

3、路,〔原〕第十四章　恒定電流一、歐姆定律 二、電阻定律　電阻率三、半導(dǎo)體及其應(yīng)用 四、超導(dǎo)及其應(yīng)用 五、電功和電功率 六、閉合電路歐姆定律 七、電壓表和電流表,,,√,√,√,√,,√,√,√,√,〔新〕第三章 磁場1 磁現(xiàn)象和磁場 2 磁感應(yīng)強度3 幾種常見的磁場4 磁場對通電導(dǎo)線的作用力5 磁場對運動電荷的作用力 6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,〔

4、原〕第十五章 磁場一、磁場　磁感線  二、安培力　磁感應(yīng)強度 三、電流表的工作原理 四、磁場對運動電荷的作用 五、帶電粒子在磁場中的運動　質(zhì)譜儀六、回旋加速器,,,,,,第四章 電磁感應(yīng)1 劃時代的發(fā)現(xiàn) 2 探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件3 法拉第電磁感應(yīng)定律4 楞次定律5 感生電動勢和動生電動勢 6 互感和自感7 渦流,第十六章　電磁感應(yīng)一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象&

5、#160;二、法拉第電磁感應(yīng)定律三、楞次定律 四、欏次定律的應(yīng)用 五、自感現(xiàn)象六、日光燈原理 七、渦流,,,,〔新〕第五章 交變電流1 交變電流 2 描述交變電流的物理量3 電感和電容對交變電路的影響4 變壓器5 電能的輸送,〔原〕第十七章　交變電流 一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律 二、表征交變電流的物理量 三、電感和電容對交變電流的影響 四、變壓器

6、 五、電能的輸送 六、三相交變電流,,,,,,,〔新〕第六章 傳感器1 傳感器及其工作原理 2 傳感器的應(yīng)用（一）3 傳感器的應(yīng)用（二）4 傳感器的應(yīng)用實例,〔原〕第二冊（必加選）〔閱讀〕電容式傳感器 〔閱讀〕動圈式話筒原理 〔實驗〕傳感器的簡單應(yīng)用,,總的感覺,一、結(jié)構(gòu)方面：大體繼承了原教材的基本結(jié)構(gòu)和線索，對此，不會造成教學(xué)不適應(yīng)的問題。,二、內(nèi)容方面：新增加的知識內(nèi)容不多（

7、傳感器、門電路）。而且在編寫這些新內(nèi)容時，注重基礎(chǔ)性、連貫性和可讀性，新教科書在知識上不會有大的困難。,三、理念方面：新教科書重視“過程“目標(biāo)的落實，重視“情感”目標(biāo)的體現(xiàn)，重視聯(lián)系學(xué)生生活、社會實踐和現(xiàn)代科技。如何在新教科書的基礎(chǔ)上通過教師的進一步創(chuàng)造，在課堂教學(xué)中體現(xiàn)新的課程理念，這是實施新課程需要解決的最大問題。,（二）教材分析、介紹和教學(xué)建議,一、進一步完善了靜電學(xué)中知識鏈,電 場 力,電場強度,電 勢 差,電 勢,電 勢

8、 能,電場力的功,,,,,,,電場力做功與路徑無關(guān),,電 場 力,電場強度,電 勢 差,電 勢,電 勢 能,電場力的功,,,,,,,試探電荷在電場中某點的電勢能與電荷量的比值跟試探電荷無關(guān),電場力做功與路徑無關(guān),電場中兩點電勢之差叫電勢差,試探電荷在場中某點受的電場力與電荷量的比值跟試探電荷無關(guān),E數(shù)值等于沿場強方向單位距離的電勢差,E＝F/q,WAB＝EpA－EpB,φ＝Ep /q,,UAB＝φA－φB,U＝Ed,電 場 力,電

9、場強度,電 勢 差,電 勢,電 勢 能,電場力的功,,,,,,,電勢定義：單位正電荷由該點移到參考點（零電勢）電場力所做的功,,,定義: UAB＝WAB / q,,電 勢,電 勢 差,電 勢 能,,和重力與重力勢能類比,靜電力做功與路徑無關(guān)沒有證明,原教材中的有關(guān)知識鏈,電場力的功,●上述教材的設(shè)計有利于知識的類比：,二、建立了靜電現(xiàn)象和恒定電流之間的內(nèi)在聯(lián)系,●學(xué)生對第二章中“通電導(dǎo)體兩端存在電勢差、導(dǎo)體內(nèi)部電子在電場力

10、作用下定向運動” 的認(rèn)識，跟第一章中“導(dǎo)體內(nèi)部場強為零、導(dǎo)體是一個等勢體”的說法不符，感到困惑。,●新教科書本章教材的第一節(jié)課，便在靜電場知識的基礎(chǔ)上，通過分析，引入恒定電場的概念，建立了靜電現(xiàn)象跟恒定電場之間的內(nèi)在聯(lián)系。,,,,,,,,,,,,,A,,,,,,,,,,,,假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線,,意圖：●建立第一、第二兩章的聯(lián)系，消除困惑,,,,,,,,,,M,N,E0,,假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線,,,,,,,,,,

11、,,A,,,,,,,,,,,導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向恒定電場,●經(jīng)歷一次由不平衡到動態(tài)平衡的變化分析過程,●為串、并聯(lián)電路的電流關(guān)系提供理論分析基礎(chǔ),三、重視對知識線索的進一步規(guī)劃和設(shè)計,1.串聯(lián)和并聯(lián)電路,關(guān)于串、并聯(lián)電路的主要知識線索,,串、并聯(lián)電路的電壓關(guān)系,串、并聯(lián)電路的電阻關(guān)系,根據(jù)電勢差的概念理論分析,串、并聯(lián)電路的電流關(guān)系,,A,,,,,,,,B,C,D,根據(jù)“電荷分布穩(wěn)定”分析得出,導(dǎo)線上堆積電荷分布穩(wěn)定,導(dǎo)線內(nèi)恒定電場

12、的形成過程,電流表和電壓表（及量程改變）,建立電流表和電壓表的電路模型,,,,,,,,,,,第三節(jié)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路電壓表和電流表,一個電壓可讀的大電阻,一個電流可讀的小電阻,,,,2004高考“理綜Ⅲ”第22題,從電壓表的電路模型思考，本題實際上是一個簡單的計算題。,三、重視對知識線索的進一步規(guī)劃和設(shè)計,1.串聯(lián)電路和并聯(lián)電路,2.閉合電路歐姆定律,用實驗的方法得出閉合電路歐姆定律有優(yōu)點也有缺陷,優(yōu)點：●增強了實踐意識,●提高了探

13、究能力,缺陷：●學(xué)生對內(nèi)電壓的測量難以理解,●實驗可以得到“內(nèi)、外電壓之和等于一個常數(shù)”的結(jié)論，但如何跟電動勢發(fā)生聯(lián)系，難從本質(zhì)上說明。,三、重視對知識線索的進一步規(guī)劃和設(shè)計,1.串聯(lián)電路和并聯(lián)電路,2.閉合電路歐姆定律,《課程 標(biāo)準(zhǔn)》要求：“理解閉合電路歐姆定律”,教科書用理論分析的方法推導(dǎo)出閉合電路歐姆定律，以利于對該定律的理解。,推導(dǎo)的核心過程是分析閉合電路以下三處的能量轉(zhuǎn)化 外電路：

14、 E外＝I2R t ① 內(nèi)電路： E內(nèi)＝I2 r t ② 電池化學(xué)反應(yīng)層： W ＝E I t ③,這需要一個清晰、合理、不斷深化的教學(xué)線索,,電池化學(xué)反應(yīng)層E I t,內(nèi)電路 I2 r t,外電路I2R t,＝,＋,第2節(jié)課文●非靜電力移送電荷做的功

15、等于其電勢能的增加量。●電動勢與非靜電力做功的關(guān)系 E＝W/q●練習(xí)題：根據(jù)電動勢計算非靜電力做功,,根據(jù)“電場力做功，電勢能減??；非靜電力做功，電勢能增”分析閉合電路各點的電勢高低關(guān)系。,一個沿電流方向電勢高低變化的直觀圖,在圖中分清哪是內(nèi)電路、哪是外電路,在內(nèi)、外電路電勢降落處應(yīng)用焦耳定律,根據(jù)能量守恒推導(dǎo)出閉合電路歐姆定律,通過路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系理解歐姆定律,用斷路和短路兩種極端情況深化對定律的理解,,,,,,鏈4,鏈6,

16、本節(jié)課的結(jié)構(gòu)和線索,四、把理論探討和實驗探究結(jié)合起來,●關(guān)于決定金屬導(dǎo)體電阻大小的因素的探究,a 和 b ：長度不同,探究方案一,a 和 c ：橫截面積不同,a 和 d ：材料不同,四、把理論探討和實驗探究結(jié)合起來,●關(guān)于決定金屬導(dǎo)體電阻大小的因素的探究,1. 理論分析導(dǎo)體電阻跟長度的關(guān)系；,探究方案二,,●一個導(dǎo)體，可以把它看成是由n段相同長度、橫截面積的同樣導(dǎo)體串聯(lián)而成的。,2. 理論分析導(dǎo)體電阻跟橫截面積的關(guān)系；,●一個導(dǎo)體，可以

17、把它看成是由n股相同長度、橫截面積的同樣導(dǎo)體并聯(lián)而成的。,3. 實驗探究導(dǎo)體電阻跟材料的關(guān)系；,●可以取不同長度、橫截面積、不同材料的導(dǎo)體進行實驗。（探究不同材料比例常數(shù)）,5mA,R＝1.5/I -150,五、把習(xí)題教學(xué)的體驗跟物理知識的構(gòu)建結(jié)合起來,如果電流表10mA刻度標(biāo)為“0Ω”，把5mA刻度標(biāo)為150Ω”，把0mA刻度標(biāo)為“∝Ω”，把其它電流刻度都按 R＝1.5/I -150 轉(zhuǎn)換成電阻刻度，它豈不成了一個能直接測量電阻的儀器

18、？,,142Ω,——歐姆表,——關(guān)于歐姆表的教學(xué),(2)調(diào)至滿偏后保持R1的值不變，在A、B間接入一個150Ω的定值電阻R2，電流表指針指著何處？ (3)如果A、B間接另一電阻R，R的值和電流表讀數(shù) I 有什么關(guān)系？,,,,,G,,,,,,,,,,,,5mA,R＝1.5/I -150,教學(xué)中還可以進一步配合真實的演示實驗，呈現(xiàn)習(xí)題的答案和刻度改裝的過程，把習(xí)題教學(xué)、實驗、刻度改裝和新課教學(xué)融合在一個真實的、視聽同步的過程中。,五、把習(xí)

19、題教學(xué)的體驗跟物理知識的構(gòu)建結(jié)合起來,,142Ω,圖中電源的電動勢1.5 V，內(nèi)阻0.5Ω，電流表滿偏電流10mA，電流表電阻7.5Ω，A、B為接線柱。 (1) 用導(dǎo)線使A、B 短路，此時，應(yīng)把可變電阻R1調(diào)節(jié)為多少才能使電流表達(dá)到滿偏電流？,一個例題,——關(guān)于歐姆表的教學(xué),教科書只有單向傳遞信息的功能，它只能通過文字和圖形把信息提供給讀者，教科書無法收集讀者的信息，更不可能對讀者的信息在教學(xué)現(xiàn)場中進行反饋。因此，有呼有應(yīng)的教學(xué)設(shè)計需

20、要教師在教科書的基礎(chǔ)上進一步創(chuàng)造。本章“多用電表”一節(jié)，教科書為教師設(shè)計雙邊活動的教學(xué)過程提供了一個初步的框架。,六、讓學(xué)生在解決問題的探究過程中學(xué)習(xí)新知識,上圖中，甲、乙、丙分別是電流表、歐姆表和電壓表的示意圖。下圖是一個單刀多擲開關(guān)，通過操作開關(guān)，接線柱 B 可以接通1，也可以接通2或3?，F(xiàn)在要使 B 接通1時，能像圖甲那樣成為電流表，接通2時像乙那樣成為電阻表，接通3時像丙那樣成為電壓表，這就成了一個簡單的多用電表。討論一下，這個

21、多用電表的電路圖是怎樣的？請對照兩個圖，把它在下圖基礎(chǔ)上畫出來。,做一做,,,,,A,,,,甲,,,,,,,,,,乙,,,,,,丙,R1,R2,A,A,,A,,A,,,,,,,,,,,,,1,2,3,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,A,,,,,,,A,,甲,,,,,,,,,,,,乙,,,,,,丙,R1,R2,,A,,,A,,,6,,B,1,A,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,G,2,3,4,

22、5,,,,,,,,A,S,下面是一個多量程多用電表的電路示意圖，電流、電壓、電阻各有兩個量程。請談一談：開關(guān)S 調(diào)到哪兩個位置上多用電表測量的是電流？調(diào)到哪兩個位置上測量的是電壓？調(diào)到哪兩位置上測量的是電阻？兩個位置中哪個位置測量的量程大？ 在識別電阻檔和電壓檔電路時，可以把虛線框內(nèi)的電路當(dāng)成一個電流表。,,說一說,E1,E2,,,●楞次定律,七、提供科學(xué)探究教學(xué)設(shè)計的思路,一次《關(guān)于楞次定律的探究》課堂教學(xué)摘錄,當(dāng)磁鐵插入線圈

23、時，線圈中的磁通量增大，當(dāng)磁鐵抽出線圈時，線圈中的磁通量減小。下面探究磁通量增大和減小時線圈中感應(yīng)電流方向的特點。,（1）線圈中磁通量增大時：,可得出的結(jié)論：_______________________。,根據(jù)以上（1）和（2）的結(jié)論，進一步概括得出：線圈中感應(yīng)電流的方向和磁通量變化的關(guān)系為：________________________.,怎么事先就知道要比較B感和B鐵方向關(guān)系？,怎么事先就知道表中要列一個“感應(yīng)電流磁場的方向”

24、？,（2）線圈中磁通量減小時：,可得出的結(jié)論：________________________。,…增加，…相反,…減小，…相同,…阻礙…變化,,,,,,,關(guān)于楞次定律的探究,當(dāng)磁鐵插入線圈時，線圈中的磁通量增大，當(dāng)磁鐵抽出線圈時，線圈中的磁通量減小。下面探究磁通量增大和減小時線圈中感應(yīng)電流方向的特點。,線圈磁通量增大的情況：,線圈磁通量減小時情況：,根據(jù)實驗記錄進行分析可知，線圈中感應(yīng)電流的方向和磁通量變化的關(guān)系為：_________

25、_______________________________________________ .,應(yīng)用楞次定律判定感應(yīng)電流方向的思路,感應(yīng)電流的磁場方向,感應(yīng)電流的方向,楞次定律,右手螺旋定則,應(yīng)用楞次定律判定感應(yīng)電流方向的思路,感應(yīng)電流的方向,明確研究的對象是哪一個閉合電路,,,,楞次定律,右手螺旋定則,思路：它不單用來判定感應(yīng)電流方向,基本要求：,八、實驗——統(tǒng)一、基本的要求和靈活、多樣的方法相結(jié)合,△實驗原理：根據(jù)閉合電路歐姆定

26、律，測出電路中除電動勢、內(nèi)阻以外有關(guān)物理量，利用圖象或計算，求出電動勢和內(nèi)阻。,△數(shù)據(jù)處理：用圖象分析時，什么表示電動勢？什么表示內(nèi)阻？怎樣減小實驗的偶然誤差？,多樣的方法：,通過外電路U、I、R關(guān)系的變換，閉合電路歐姆定律可以寫成多種方式。因此，通過測量U和I、或者U和R、或者I和R都可以求得電動勢和內(nèi)阻。實驗方法的多樣性可以拓展學(xué)生的思路，可以避免死記實驗步驟，有利于靈活把握實驗原理，也有利于因地制宜選擇實驗器材。,●實驗：測定電池

27、的電動勢和內(nèi)阻,八、實驗——統(tǒng)一、基本的要求和靈活、多樣的方法相結(jié)合,●實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻,2005年全國高考《理綜》考試大綱變化的啟示：,2004年的“用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)阻”2005年改為“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”。,統(tǒng)一、基本的實驗要求和靈活、多樣的實驗方法相結(jié)合，這是人教版高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)教科書對待物理實驗（學(xué)生實驗）的基本原則。,,九、“傳感器”內(nèi)容介紹,●《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》選修3－2模塊的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)

28、： （三）傳感器： （1）知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的技術(shù)意義 （2）通過實驗，知道常見傳感器的工作原理 （3）列舉傳感器在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用,●選修3－2教科書：,第六章 傳感器第1節(jié) 傳感器及其工作原理第2節(jié) 傳感器的應(yīng)用（一）第3節(jié) 傳感器的應(yīng)用（二）第4節(jié) 傳感器的應(yīng)用實例,第1節(jié) 傳感器及其

29、工作原理,演示實驗：小盒子 A 的側(cè)面露出一個小燈泡，盒外沒有開關(guān)，但是把磁鐵 B 放到盒子上面燈泡就發(fā)光，把磁鐵移走，燈泡熄滅。盒子里有什么裝置？,第1節(jié) 傳感器及其工作原理,傳感器是指這樣一類元件：它能感受例如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們轉(zhuǎn)換成電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。從而能方便地進行測量、傳輸、處理和控制。,傳感器是指這樣一類元件：它能感受例如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們

30、轉(zhuǎn)換成電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。從而能方便地進行測量、傳輸、處理和控制。,如右圖，被測物體在左右方向發(fā)生位移時，電介質(zhì)板隨之在電容器兩極板之間移動。物體位移的變化，就轉(zhuǎn)換成了電容量的變化。,第1節(jié) 傳感器及其工作原理,硫化鎘的電阻率跟光照的強度有關(guān)。把硫化鎘涂敷在絕緣板上，另涂敷兩個柵狀電極，不同強度的光照射，兩電極間的電阻不同。,光敏電阻,熱敏電阻,金屬熱電阻,第1節(jié) 傳感器及其工作原理,在一個很小的矩形半導(dǎo)體（例

31、如砷化銦）薄片上，制作4個電極，就成了一個霍爾元件。它可以把磁學(xué)量“磁感應(yīng)強度”轉(zhuǎn)換為電學(xué)量“電壓”。,霍爾元件,第1節(jié) 傳感器及其工作原理,●傳感器應(yīng)用的一般模式,●應(yīng)用舉例,第2節(jié) 傳感器的應(yīng)用（一）,電子秤,應(yīng)變片發(fā)生形變時其電阻隨之發(fā)生變化，在恒定電流下，應(yīng)變片是把形變（幾何量）轉(zhuǎn)換為電壓（電學(xué)量）的元件。,——力傳感器的應(yīng)用,第2節(jié) 傳感器的應(yīng)用（一）,話 筒,動圈式話筒：膜片在聲波下振動，使得與膜片相連的線圈中

32、產(chǎn)生周期性變化的感應(yīng)電流。,——聲傳感器的應(yīng)用,電容式話筒：金屬膜片M 和固定電極 N 形成一 個電容器，M 在聲波作用下振動，電容器的電容作周期性變化，電阻 R 兩端的電壓也做相應(yīng)的周期性變化。,,,第2節(jié) 傳感器的應(yīng)用（一）,電燙斗,雙金屬片溫度傳感器：常溫下兩觸點分離。溫度升高，兩種金屬膨脹性能不同，雙金屬片形狀發(fā)生變化，使觸點接觸。,——溫度傳感器的應(yīng)用,電燙斗的構(gòu)造思考與討論：●常溫下兩觸點是接觸還是分離？●如何用

33、調(diào)溫旋鈕來升高或降低電燙斗的工作溫度？,,,第2節(jié) 傳感器的應(yīng)用（一）,電飯鍋,感溫鐵氧體的“居里點”：感溫鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，但溫度升高到103℃時便失去了鐵磁性，這個溫度稱為這種材料的“居里溫度”或“居里點”。,——溫度傳感器的應(yīng)用,電飯鍋的構(gòu)造思考與討論：●開始做飯時為什么要壓下開關(guān)按鈕？●若用電飯鍋燒水，水在沸騰以后是否會自動斷電？,第3節(jié) 傳感器的應(yīng)用（二）,,用溫度傳感器可以把溫度轉(zhuǎn)換為電信號。測溫元件可以

34、是熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶、紅外線敏感元件等。電信號可以遠(yuǎn)距離輸送，因而溫度傳感器可以遠(yuǎn)距離讀取溫度。,第3節(jié) 傳感器的應(yīng)用（二）,測溫儀,——溫度傳感器的應(yīng)用,第3節(jié) 傳感器的應(yīng)用（二）,將微機輔助實驗系統(tǒng)所配的溫度傳感器與計算機連接，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、畫圖的智能化功能。,鼠標(biāo)器,——光傳感器的應(yīng)用,第3節(jié) 傳感器的應(yīng)用（二）,鼠標(biāo)中的紅外接收管就是光傳感器。鼠標(biāo)移動時，滾球帶動 x、y 方向兩個碼盤轉(zhuǎn)動，紅外管接收

35、到一個個紅外線脈沖。計算機分別統(tǒng)計 x、y 兩個方向上的脈沖信號，就能確定鼠標(biāo)的位置。,火災(zāi)報警器,——光傳感器的應(yīng)用,第3節(jié) 傳感器的應(yīng)用（二）,光電三極管是煙霧火警報警器中的光傳感器。平時，發(fā)光二極管發(fā)出的光被不透明擋板擋住。當(dāng)有煙霧時，煙霧對光有散射作用，光電三極管接收到散射光，電阻變小，使報警電路工作。,實驗1: 光控開關(guān),第4節(jié) 傳感器的應(yīng)用實例,路燈自控開關(guān),自然光,模擬路燈,實驗2: 溫度報警器,第4節(jié) 傳感

36、器的應(yīng)用實例,溫度升高到一定程度就會發(fā)出報警聲,蜂鳴器,＋5V,熱敏電阻,A,,Y,,,,,,,,RT,R1,,,,,1,t o,,,,,,,十、“簡單的邏輯電路”內(nèi)容介紹,,●本節(jié)的主要內(nèi)容,與門 或門 非門,,,邏輯關(guān)系,實驗現(xiàn)象,符號,真值表,實例,…… …… ……,…… ……