物理3-1和3-2教材分析讲座.ppt
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1、东北师大附中 陈维栋,进一步完善了静电学的知识链,理顺了知识线索,建立了静电现象和恒定电流之间的内在联系,对“串联电路和并联电路”以及“闭合电路欧姆定律”的知识线索进一步规划,理论探究和实验探究结合起来,重视物理学史的学习,感受科学家的科学方法,反复强化功能关系研究问题的思想方法,举例说明教材的系统性体现在,举例说明教材的强调物理学研究思想和方法体现,促进学生自主学习 重视学习过程中的体验 发展科学探究能力 逐步形成科学态度和科学精神,让学生自己经历解决问题的过程,在体验中获得新知识,提供科学探究教学设计的思路,强化科学探究的方法,学生实验基本的要求和多样的方法相结合,体现新课程的选择性,举例
2、说明教材的编写理念,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 场 力,新教材的知识线索,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,电场强度,电场力做功与路径无关,只由初末位置决定(微分),电场力的功,EF/q,功能关系(和重力做功与重力势能类比),电 势 能,WA
3、BEpAEpB,Ep/q,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 势,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:UABWAB/q,电 势,电 势 差,电 势 能,原教材中知识线索,电场力的功,建立在一个不稳固的概念(电势差)基础上,电势和电势能之间没有形成知识链,对电势的物理意义缺乏足够认识,静电力做功与路径无关没有证明,学生缺乏电场力做功只与初末位置有关的知识基础,学生对WAB/q 的比值定义的意义以及与被移送的电荷量无关缺乏足够的认识,通过对比分析,完善的知识线索,不仅强化了“
4、通过做功研究能量变化”的核心思想,也有利于整章内容形成了稳固的知识链结构,突出了知识的递进关系。,突出守恒的思想。“守恒”是物理学的重要思想,也是新课程着重强调一种科学思想。在多变的世界中寻找不变量始终是物理学家追求的目标。建议:1、通过对摩擦起电和感应起电的现象分析引导学生思考“电荷可能守恒”合理推测,培养学生追寻守恒的思想。2、注意细节,准确把握教材语言,培养学生严谨的科学态度。3、重视“摩擦起电”和“感应起电”的实验设计。尤其是感应起电,为电荷守恒定律的提出做铺垫。让电荷守恒定律的提出更加自然和流畅。,4、电荷守恒定律的两种表述的认识。培养学生用辩证和发展的眼观认识客观规律 5、引入元电
5、荷,介绍比荷,渗透电荷量的量化思想,教材以3个设问体现了科学探究的思想渗透于实验活动中。通过学生独立思考、同伴交流、师生互动等方式让学生推测和猜想,然后通过实验验证,并得出结论。,教材片段,拓展说明:,1、摩擦起电:同种物质、不同物质、金属与金属、金属与绝缘体、绝缘体与绝缘体它们摩擦都会带电。哪种物质带何种电荷取决于原子间的相对性质,比如玻璃棒摩擦丝绸,丝绸带负电;而橡胶棒摩擦丝绸,丝绸带正电。,以下两种物质相差越远越容易起电,另外摩擦起电还受环境影响,甚至会影响到电性。,2、带电体吸引轻小物体问题。吸引纸屑属于极化现象,吸引铝箔则属于静电感应。,库仑定律阐明了带电体间的相互作用规律,为整个电
6、磁学奠定基础。本节课突出体现了类比的科学方法,在后面的许多课节中,教材很多章节都采用这种方法来研究问题,让我们在后面的分析中不断的体会这一点。,建议:1、讲清库仑定律建立的历史背景,目的是凸显类比的方法在该定律建立过程中的重要作用(类比万有引力),同时让学生体验自然规律的多样性和统一性。2、用类比的方法(类比质点)讲清点电荷这一理想化物理模型建立的重要意义。,3、要重视库仑定律教学中的科学探究过程,提出问题:,猜想:,建立模型:,实验验证,得出结论。,启发学生思考:,引导学生进行类比猜想:,电荷之间的相互作用力究竟跟哪些因素有关呢?,可能跟两个带电体的电荷量有关;可能跟两个带电体之间的距离有关
7、;可能跟两个带电体的形状有关;可能跟空间的介质有关。,不考虑形状:点电荷;不考虑介质:真空。,点电荷之间的相互作用力F与电荷量q1、q2以及之间的距离成什么关系呢?,两个质点之间的万有引力(平方反比)两个点电荷之间的静电力可能也遵守平方反比规律。,4、讲好库仑实验(库仑扭秤)库仑扭秤实验在中学很难做成的,可以介绍设计思路和实验方法。重要的是让学生体会库仑如何解决电量问题。感受科学家的科学思想,培养学生的严谨科学态度和理性思维能力。体现新课程的“情感”目标,拓展说明:,1、库仑定律是自然界中极其精确的定律之一 若静电力的平方反比定律有偏差,理论上会导致光速可变、电荷不守恒等问题,就会动摇电磁学乃
8、至物理学的基础。2、强调库仑定律适用两个静止的点电荷。静止电荷间的作用力满足牛顿第三定律,而运动电荷间的作用力不满足牛顿第三定律。,1、这节和原来的教材相比,给出了丰富的历史背景,介绍电场建立的历史过程。从中体会到法拉第如何突破了“超距”作用而建立起场得概念。学生可以从中体验科学思想,感悟法拉第对电磁学做出的重大贡献。,2、在说明场的物质性过程中,教材的处理意图。,建议:1、电场强调的引入应该体现出“科学的探究思想方法”同时让学生感受和领悟比值定义物理量得意义。,例:教材提供的探究线索如下:,分析与猜想,(1)事实表明:不能用电荷受力表示场得性质(2)理论分析猜想:同一位置电荷电量成倍增加时,
9、受力也会成倍增加,比值(可能)是个不变量,实验验证,结论:,实验证明了猜想:点电荷受力与电荷量的比值为常数,比值与q和F无关,反映电场的基本性质,于是定义了电场强度,结合“科学漫步”从电场线提出的历史背景出发,让学生感悟科学家如何用虚拟的图线来描述抽象的物理概念,使之具体化、形象化。这也是科学研究中十分重要的思想方法,是法拉第为物理学重要贡献之一。随后法拉第用类似的方法又提出磁感线用来描述磁场。,2、强调电场线的提出的重要意义,落实“情感”目标,1、本节课是按电势能电势电势差的逻辑关系设计的知识结构,目的是突显通过做功来研究能量变化这一科学思想方法,理顺知识线索。(前面已经说明了知识线索的编排
10、),2、体会教材所渗透的科学方法:“类比法”和“反证法。”例如:静电力做功的特点类比与重力做功;电势能的提出类比与重力势能;电势的提出类比于电场强度;等势面提出类比于等高线,这样的处理把本来抽象、难理解的概念变得容易接受。研究等势面与电场线的关系用到的是反证法。,建议:为了突出电场力做功的特点,要详细讲解并且要按教材的无限微分的方法,而不是用恒力做功的特点直接研究初末位置的位移,理由是教材以匀强电场为例,若非匀强电场高中阶段解决不了,但是基本方法就是微积分的处理,所以教材是有意渗透处理问题的一般方法,同时强调微分思想。,拓展说明:,(1)0电势选取的任意性的但对孤立的点电荷来说不能选择电荷所在
11、位置为0否则就得不到确定的电势分布。这点称为0电势的“奇点”,关于0电势的选取问题:,(2)若选取无穷远为0电势,无论是那种静电场电势的表达式都是最简洁的,计算起来最简单。所以通常选择无穷远为0电势。,(3)实验和理论上证明:选择大地为0电势和选择无穷远为0电势两者是等效的。,1、这两节的内容都相对较少,且较简单,建议用一节课完成。2、新教材先讲电势后讲电势差,显得顺理成章,学生很容易理解。本节教学中应重点讲解电势差另一种定义式,可以与重力场类比,采用比值法定义电势差,这样更有助于理解电势差的物理意义。,拓展说明:不是 的简单变式,它有着丰富的物理内涵。,这个比值在非匀强电场中也有意义。可以类
12、比“速度”和“加速度”的概念理解:场强就是电势差对空间位置的变化率,电势随位置变化越快场强越强。是场强的另外一个角度的定义式。如果是非匀强电场,E 理解为平均场强。(处理非匀强电场电势和场强的关系有了依据,举例说明),1、静电金属放在静电场中,达到平衡状态时一个非常快的过程,应该引导学生共同参与分析这一过程,让学生明白静电场中,电荷不再定向移动的条件,这样突出了重点也为突破难点打下基础。在教学实施上可以设置讨论线索来引导学生展开讨论,从而增大学生的参与度,让学生体验规律得来的过程。例如,可以设置如下线索(1)自由电子怎样移动(2)自由电子在什么地方聚集(3)电子聚集会出现什么结果(4)最终会出
13、现怎样的现象。,2、带电导体的电荷分布的两个特点对学生来说比较深奥,建议做好两个实验,一是法拉第圆筒实验。二是设计尖端放电实验。,3、注意科学方法的渗透和强化,书中两次用到反证法说明问 题,强调反证法是物理学中非常重要的思想方法。在后面的 教学中还有反证法的体现。,4、一个误区要讲解清楚:导体球壳内部的电荷会不会受到球壳外部电荷的作用力的问题。导体内部的屏蔽作用是指内部合场强为零,电荷在内部所受电场力的合力为零,与不受力是两个不同的概念这点要明确,才能让学生更深刻的理解,电场的独立性和叠加性,才能理解静电屏蔽的真正道理。,1、体会用类比的方法建立电容的概念。(类比于容器的容积,说明电容反映的是
14、一种本领),2、体会比值定义电容的意义。,3、采用科学探究的方法研究电容决定式。其中探究的过程还要特别强调控制变量的思想方法。,4、有条件的话可以用传感器定量研究电容的概念。(用传感器做实验是一个方向),拓展说明:电容的决定式是定义式的必然结果(控制变量讨论问题)。,1、本节课由带电粒子的加速、带电粒子的偏转、示波管的原理三部分组成。内容梯度鲜明。2、本节课对学生的力电综合的能力要求较高。学生在学习起来有一定困难,尤其是示波管的两个偏转电极问题。教学中应该注意铺设台阶,分解难度,逐步提高学生的综合分析能力。教材在研究示波管时搭设了四个台阶,逐级解决,在教学中我们经常采用这种方法法突破难点。,+
15、,-,台阶1:当只有YY偏转电极,且加偏转电压时.,台阶2:当只有XX偏转电极,且不加电压时.,+,-,台阶3:当只有XX偏转电极,且加偏转电压时.,1,台阶4:当XX和YY偏转电极同时加偏转电压时.,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 伏安法测 电阻,本章的调整幅度是比较大的,这样做的目的有以下
16、几点考虑:1、建立了静电现象和恒定电流之间的内在联系,本章很多概念和规律都是在静电场的基础上建立起来的。(1)“电源和电流”这一节,就是在静电场知识的基础上,通过分析,引入恒定电场的概念,让学生了解到静电场的规律在恒定电场中仍然适用,为学生用静电场知识分析电路打下基础。(2)串联总电压和各个分电压的关系也是根据电场中电势差与电势的关系从理论推导出来的(3)闭合电路欧姆定律要用到电场知识明确静电力和非静电力做功情况,以及电势如何变化。(4)“焦耳定律”电流做功就是恒定电场力对电荷做功把电势能转化为内能,从而揭示了电流热效应的实质。以上的处理使得“电场”和“电路”有了不可分割的紧密联系,让电场的知
17、识贯穿了整个电路一章,有利于知识体系的完整性。,2、知识线索进行了规划 增加了“串联电路和并联电路”一节。教材没有采用初中的实验探究,而是以第一节“电源和电流”为基础,用恒定电场的知识进行了理论分析,从而得出结论。使得相关的知识线索及时流畅的展开,有利于学生的知识建构。3、注意理论探究和实验探究相结合4、学生实验基本要求和灵活多样的方法相结合5、重视了教学内容与生活、技术、社会的联系。,1、恒定电场的分析要到位,可以更好的 解决学生在认识上的误区(导体内场强处处为0)另外也让学生明确恒定电场,其本质是动态平衡不是静电平衡,由于电荷分布不随时间变化所以它的基本性质和静电场相同。,2、推导电流强度
18、的微观表达式,明确电流传导速度、电子飘移速度和电子热运动的速度三者的区别。,A,假设在电源正、负极之间连一根导线,拓展说明:恒定电场是如何达到动态平衡的,意图:建立第一、第二两章的联系,消除困惑,M,N,E0,假设在电源正、负极之间连一根导线,A,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,拓展说明:恒定电场是如何达到动态平衡的,1、教材是从功和能的角度,采用理论探究的方式,并运用了类比的科学方法,引入电动势的概念。,2、在教学流程上,教材为电动势的学习搭设台阶,师生共同探究。一步步将电动势引入到功能关系。,教科书为电动
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