教材分析和教学建议.ppt

教材分析和教学建议,一、走进物理课堂之前二、物理学与人类文明三、第一章 运动的描述,一、走进物理课堂之前,赵凯华先生描写了一群顽童（紫珠、黑柱、白胖、红孩、蓝仔和黄娃）在树下玩耍时，正好一只熟透了的苹果掉下来，想到要探究苹果的运动规律，在老师的帮助下，经过他们自己的努力，发现了物体自由下落时做匀加速直线运动的规律。,赵凯华先生的虚构脱离了人的思维发展实际。老师对学生的发现这样评论：“同学们，你们干了伟大的事。虽然你们得到的结论早已写在物理教科书里，但你们干的，是三个半世纪前伟人们干的事。15世纪欧洲文艺复兴时期，有多位大师参与了落体定律的创立。艺术巨匠列昂纳多达芬奇提出的落体定律就是红孩的1:2:3:4:5律，物理学的创立人之一的伽利略伽利莱提出的落体定律就是1:3:5:7:9律，最后是伽利略自己用精巧的斜面验证了它，建立了不朽的落体定律，至今每个中学生都在学习它，你们还没学物理就自己找到了它，多么了不起！”,这篇文章反映了科学探究的要素、科学研究的基本方法和对科学探究的一些理解，值得教师体会。,科学探究的基本要素：提出问题；猜想与假设；设计实验；进行实验与收集数据；分析论证；评估；交流与合作。一些科学方法：假设验证方法；转化的方法；实验方法；数学推理的方法；理想化方法等等,对科学及其研究方法的有关理解：“对问题认识得越深刻，得到的规律就显得越简洁。”“1:4:9:16:25是一种很优美的规律，而落体运动是匀加速运动则是一种更简洁的表达。”科学研究对于实验技术的依赖关系闪光照片为顽童研究自由落体规律提供了技术支撑。科学对于技术、对于社会进步的推动作用“虽然仅靠伽利略的落体定律还不能登月，但没有以伽利略落体定律为代表的科学基础，人类社会是不会有今天辉煌的科学技术成就的。”,探究是人的天性，是人的本质的特征之一。,动物是具有保持自身的组织和功能的有机体，它如何能保持自身的组织和功能？靠的是机体与环境的相互作用，这种相互作用是以探究为特征的。施以怎样的作用使环境朝着适于自身生存的方向改变，要从环境中获取怎样的物质为食物，体现了动物行为的选择性和目的性。,人是高等动物，具有比一般动物范围更广的、更高级的、能动性更大的探究本能。,范围：人不但能探究与自身生存直接有关的事物，还能探究与自身生存没有直接关系的事物。方法、手段：人不但能用自身的感官进行探究，同时能使用人类创造的独特工具和方法进行更加深入的探究。结果积累：探究的结果能以知识的形式积累和传承。反思：还对科学探究本身形成了日益深入的认识（如科学探究的过程、方法、规范和范式等）。,人类经过长期的积累、进化，自身的机体发展成为具有强大探究功能的内部结构，这种内部结构通过遗传基因传给下一代。因此，对于任一个体，探究是一种天生的本能，并不是一种从无到有要去学习的事物 儿童天生是一个提问者、一个拆卸者、一个涂画者、一个探索者,国外研究者做的一个实验,表明：婴儿在以前的探究中已形成了物体需要支撑才不掉下的认识；婴儿对新事物（原有认知结构解释不了的事物）有强烈的探究倾向。,有人认为：一些学生很懒，他们不会思考，更谈不上探究。,只要人醒着，他一定就在思维着，思维就一定在生成有意义的东西，这就是探究。只是平时的思维没有一个明确的目标，生成的结果没有固定下来。另外，在大多数个人解决问题的思维过程中，生成的结果只是个人知识，没有通过交流转化为社会知识。,学生不会思考，一定是教学方法不当造成的，或者是教学没有激起学生的思维，或者教学内容太难不能与学生的认知结构相联系，或者太简单不需要学生思考，或者与学生的兴趣不相符合，或者没有给学生思考的机会等等。,总之，探究是人的天性。教学中要满足学生的探究需要、激起学生的探究欲望，发挥学生的探究能力。,教学建议：教师从中了解科学探究的基本要素，知道探究是学生的天性，是学生的本能，并以此指导高中物理教学。对于学生，不必占用课时去专门学习。,二、物理学与人类文明,1、“物理学与人类文明”与原教材中“绪言”的比较,“怎样学好物理”是原来各种版本教科书中的传统内容。主要内容有：要学好物理必须要“重视观察和实验”、“要重在理解”、“要学会运用知识”、“要做好练习”。,怎样学好物理是一个个人经验的问题，不可能通过对这几个教条式的、理论性的条目的学习，就提高了学习物理的能力，所以删去这个内容是合理的。,2、“物理学与人类文明”的主要内容,物理学。从研究对象和学科性质方面说明什么是物理学。物理学与其他科学技术。用8幅图片，说明了物理学是其它科学技术的基础。物理学与社会进步。用几幅图片说明物理学的发展，孕育了技术的革新，改变了人类的生产和生活方式，推动了社会的进步。,物理学与思维观念。物理学改变了人类对物质世界的认识。也改变和扩展着人类的思维方式。,物理学的未来 威廉汤姆孙的预言：“科学的大厦已经基本建成后辈物理学家只需做一些零碎的修补工作就行了。”20世纪物理学的一系列重大发现。许多科学家的重要发现和发明，都是产生于风华正茂、思维最敏捷的青年时期“江山代有人才出，各领风骚数百年。同学们，努力啊！”,“物理学与人类文明”涉及到的知识面较广泛，许多内容在整个高中阶段都不可能学习。编排这一内容的目的，在于让学生了解物理知识的广博、奇妙，以及它对科学和社会的重要作用，从而激发学生学习物理的兴趣。因此对课文中的内容，只宜作一般性的、粗浅的介绍，不要求学生对诸多具体问题深入理解和掌握。,3、教学目标和教学方法,3、教学目标和教学方法,（1）教学目标增强学生学习物理的兴趣，提高学习高中物理的积极性。使学生对物理学有概括的认识，初步知道它的研究范围，知道它是现代科学和技术的重要基础，知道它对社会发展有重要的推动作用，知道物理学的发展改变着人们的思想观念和思维方式，知道物理学的发展有广阔的前景。,（2）教学方法,现在的学生知识面广阔，对各种东西都有所了解。如果教师采用按课文的体系依次讲解的方法教学，不管教师讲得是多么的有趣，都不会长时间地吸引学生。教师应该采用更为开放、更为灵活的教学方法，激发学生的兴趣，吸引学生参与到课堂学习和讨论中，从中体会物理学的奇妙和重大作用。,几种可参考的教学设计,演示几个有趣、奇妙的物理现象，激起学生的兴趣，再让学生自学课文，教师作概括性的讲解。提供某一学生了解的，刚刚发生的科技事件的材料，让学生讨论其中用到的物理知识，最后教师做概括性的讲解，课文作为作业让学生课外自学。放映教学参考书中的配套光盘，让学生提出问题讨论。,三、第一章 运动的描述,教学内容教材特点教学建议,三、第一章 运动的描述,教材中的教学内容编排,1质点 参考系和坐标系 1学时2时间和位移 2学时3运动快慢的描述 速度 2学时4实验：练习使用打点计时器 2学时5速度改变快慢的描述 加速度 2学时,1、教学内容,2教材特点,力学是研究自然界中最简单、最基本的运动形式机械运动规律的学科。人类的认识是从简单到复杂的，只有研究清最简单的机械运动规律，才可能进一步研究更复杂的热运动、电运动等其它各种运动形式的规律。,（1）强调力学是物理学的基础，也是物理学及其他学科研究的典范,教材在本章的章首语中，引用了物理教育家和科学史家霍尔顿的话：“无论从逻辑上还是从历史上讲，力学都是物理学的基础，也是物理学及其他科学研究的典范力学之于物理学如同骨骼之于人体。”,力学是物理学及其他学科研究的典范的表现是多方面的。例如以数学为表述、推理和研究的工具。用为数不多的概念、规律构建起整个学 科的理论体系。力学研究中创立的研究方法，适用于各门学科的研究。,力学是物理学的基础，也是物理学及其他学科研究的典范，这是普通高中物理课程标准把力学的内容作为必修模块的主要原因。,力学的任务是研究物体的运动规律，为此首先必须要能描述物体的运动；并且在力学中，力的概念是在研究物体运动发生变化的原因时引入的，可见运动的描述处于更基础的地位。这是人教版的教材，改变了传统的内容编排方式，把“运动的描述”放在第一章的原因。,（2）强调可接受性与理论性的统一,作为全部学生都要学习的必修内容，应该注重基础性和可接受性；但是作为科学，又必须体现其理论性和严密性。教材的编写在考虑了学生可接受的前提下，尽力体现了理论性和严密性。,例 明确区分位置和位移的概念,位置用坐标x来量度，位置的变化量x是位移。速度，是位置对时间的变化率，而不是位移对时间的变化率。位移对时间的变化率是在大学物理中，用 表示位矢，速度，是位矢对时间的变化率。,例 瞬时速度,原教材：直接指出“运动物体经过某一时刻（或某一位置）的速度，叫做瞬时速度。现教材：学习平均速度之后，指出平均速度 只能粗略地描述运动的快慢。把t取得小一些，运动快慢的变化也小一些。从这一事实出发推断出，如果t非常小，描述的就是物体在t 时刻的运动快慢，叫做物体在t 时刻的瞬时速度。做到了可接受性和理论性的统一：既渗透了极限思想，又未要求学生准确地从极限的意义上去理解瞬时速度的概念。,（3）加强了与生活、技术、社会和一般文化背景的联系,联系生活、技术实际。如阐述质点位置时，联系全球卫星定位系统（GPS）；讲解位移、路程时，联系北京去重庆的交通路线；等等。为体现物理与社会发展的联系，还特别撰写了一篇STS的短文：速度与现代社会。,物理与一般文化背景的联系,在“质点 参考系和坐标系”的开头，指出诗人用“气势磅礴”描述大河中的水流，用“矫捷如燕”描述滑冰运动员轻盈的舞姿；画家可以用汽车后面的几根线条表示风，来描述车辆的飞驰，再提出科学应该怎样描述物体的运动的问题。,物理与一般文化背景的联系,为了帮助学生理解运动和静止的相对性，在练习中引入了宋代诗人陈与义的一首诗：飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。卧看满天云不动，不知云与我俱东。,（4）注意为学生的自主学习、教师教学方式的多样化创造条件,课文的叙述与原教材相比，更加详细，更加通熟易懂，篇幅增加很多，约是原来的2倍，并且在需要注意的地方以旁批的形式作了提醒、点拨，学生能通过自学搞懂课文内容。结合学习内容，课文编写了“说一说”（4）、“做一做”（2）、“思考与讨论”（5）、“科学漫步”（3）、“STS”（1），这有利于激发学生的兴趣和学习积极性，让学生积极参与，乐于探究。,3各节教学建议,第一节 质点 参考系和坐标系（1）主要内容:物体和质点；参考系；坐标系。（2）教学建议 质点的教学，先指出因为物体有大小和形状，物体上的不同点的运动情况并不相同，所以要绝对精确地描述物体的运动情况几乎是不可能的。再让学生回想，在日常生活中我们是如何描述物体的运动的。概括出理想化的思维方法以及质点的概念。,参考系教学的重点，是要让学生搞清，描述物体的机械运动，为什么一定要有参考系？可以让学生讨论下面这两个问题：描述物体的运动是否一定要有参考系？你能举出一个描述物体的运动不需要参考系的例子吗？通过查字典搞清什么是机械运动，并由此认识描述物体的机械运动一定要有参考系。,辞海对机械运动的解释：物体之间或物体内各部分之间相对位置发生变化的过程。最简单、最普遍的运动形式。在各种复杂运动（如化学运动、生命现象）中都包含着位置的变化，但不能把它们简单地归结为机械运动。,可以放映教参配套的录像片，为学生提供相对运动的感性支持，使学生切实地理解参考系的概念。,第二节 时间和位移,（1）主要内容：时刻和时间间隔；路程和位移；矢量和标量；直线运动的位置和位移。（2）教学建议 让学生各自画出从家沿不同路径到学校的路线图，标出经过各主要地点的时间（时刻）。由此学习时刻和时间间隔的含义。要学生思考，如果不用地名，如何描述自己在一个运动过程中位置的变化情况。通过讨论知道必须用距离和角度这两个数值，才能描述出物体位置的变化情况，从而引入位移的概念，并理解位移与路程的区别。,第三节 位移时间图象,（1）主要内容:位移时间图象；匀速直线运动和变速直线运动的位移时间图象。（2）教学建议,教学中，应该以真实运动为对象，测出不同时间内的位移，然后作出位移时间图象。这样，学习与真实情景相联系，与实际经验相联系，获得的知识的意义，自然是清楚而确切的。,演示实验一：让气泡在盛油的直玻璃管中匀速上升，根据节拍器发出的声响，用毛笔在玻璃管的背景纸上画出不同时刻气泡的位置。演示实验二：小车在砝码的拉动下，在平直的轨道上匀加速运动，小车上有一个装置，能过一定时间向下滴出一滴墨水，在轨道上的白纸就记下了小车的运动情况。,第四节 实验:练习使用打点计时器,（1）学习内容：练习使用打点计时器，作出手拉纸带的位移时间图象。（2）教学建议要让学生自己学习打点计时器的说明书和教师提供的“说明卡”，了解打点计时器的结构和功能，学会使用打点计时器。要重视培养学生的实验素养。为此要对学生提出具体而严格的要求。如要学生自己建立数据记录表格；要按有效数字的规则读取原始测量的数据；要自己建立坐标系，作出位移时间图象等。,第五节 运动快慢的描述速度,（1）主要内容 坐标与坐标的变化量；速度；平均速度和瞬时速度；速度和速率。,（2）教学建议教学的重点和难点是瞬时速度概念的理解。瞬时速度概念的建立，对于学好高中物理，提高思维能力，都是至关重要的。,瞬时速度教学案例,通过对滑块在倾斜气垫导轨上的研究建立瞬时速度的概念。,O,A,B,C,瞬时速度教学案例,复习:初中学习的匀速直线运动和速度概念。演示：滑块在倾斜的气垫导轨上，从静止开始加速下滑。指出它是变速运动。问：有没有学过什么物理量，用来描述变速直线运动的快慢的呢？（平均速度）,师：对于匀速运动，速度能完全描述出物体的运动情况。对于这里滑块的运动，平均速度vAB能完全地、真实地反映它在AB段的运动情况吗？学生：不能。师：为什么？生：因为滑块的运动是越来越快的。师：你们说滑块的运动是越来越快的，等于说滑块通过B点时比通过A点时快，通过C点时比通过B点快。这里包含着一个重要的假设，那就是物体通过各个点是有快慢的。确实，我们的感觉器官和大脑能感觉到物体通过空间各点的运动快慢。,师：请反思实验观察或生活经验，我们是如何感觉物体通过某一点的快慢？生：根据在一定时间内物体通过的路程大小；根据通过一小段路程所用时间的长短。师：也就是说，人们是根据物体通过某一点附近一小段时间内或一小段路程内的平均速度来反映物体通过这一点的运动快慢的。定义：物体在某点附近一小段距离（或一小段时间）内的平均速度叫做物体通过这一点的瞬时速度,实验：取x=10cm，测量瞬时速度v2。师：对这样定义的瞬时速度，你们有什么疑问？学生问题：（1）既然是一小段距离内的平均速度，为什么说是A点的瞬时速度呢？（2）一小段距离到底要多短呢？（3）一小段距离取得不同，测出的平均速度是否相同？,实验：换用5cm、3cm的挡光板，测出平均速度。从数据看出：不断减小测量距离，测出的平均速度越来越接近。取两位有效数字，后三个平均速度相等，取三位有效数字，后两个平均速度相等。回答学生的三个问题。,师：为什么距离减小到一定程度之后，再减小距离测出的平均速度就几乎不变了呢？学生能想出：时间足够短，物体的运动快慢变化已经很小了，可以看作是匀速运动了。理解：运动物体在某一时刻的瞬时速度，等于假想物体从这一时刻之后做匀速直线运动的速度。,巩固练习（略）学生自由提问：有些学生提出了一小段与所要描述的点的关系问题，有如图2.1-3三种情况。,第六节 实验：用打点计时器测量物体的速度,（1）主要内容：用打点计时器测量物体的速度；作出物体的速度时间图象。（2）教学建议 要重视培养学生的动手能力和实验素养,第七节 速度变化快慢的描述加速度,（1）主要内容：加速度；从vt图象看加速度（2）教学建议 赵凯华教授和罗蔚茵教授在新概念物理教程力学中明确指出：“这是人类认识史上最难建立的概念之一，也是每个初学物理的人最不易真正掌握的概念”。爱因斯坦指出：“今天我们难以估量，在精确地建立加速度概念的公式并且认识它的物理意义时，该显示出多大的想象力。”,难学的原因是：加速度概念抽象，较难与日常的经验感觉相联系。克服方法：一是要挖掘它与日常经验的联系，二是要尽量使其形象化。,加速度与日常经验的联系,小型轿车的“百公里加速时间”是反映汽车性能的重要参数。警车起动追击目标时，警车加速的快慢往往起着决定性的作用。汽车制动时，能否在最短的时间内减速停止，也是反映汽车性能的一项重要指标。飞机起飞时加速的快慢，决定了跑道的长短。人在交通工具中，速度发生变化时，人的受力情况会发生变化，这种变化会引起人的感觉，人受力变化的大小，与速度变化快慢有关。,加速度的形象化,教材中给出了加速度的定义后，直接指出：“加速度也是矢量。在直线运动中，如果速度增加，加速度的方向与速度的方向相同；如果速度减小，加速度的方向与速度方向相反。”这样，学生会认为加速度是矢量以及加速度的方向都是人为规定。没有客观性，由此背住的加速度定义也是极度抽象的，无法真正理解。,加速度的形象化,要理解 中，v是一个物理量并且是一个矢量。由v1+v=v2（矢量加法），作出图1、图2，理解v 是一个矢量。a 的方向就是v的方向，也是矢量。,再见,