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1、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.,（一）新教材和原教材的 章节结构对比,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,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
2、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,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,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
3、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,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,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,总的感觉,
4、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。,（二）教材分析、介绍和教学建议,一、进一步完善了静电学中知识链,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,电 场
5、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,EF/q,WABEpAEpB,Ep/q,UABAB,UEd,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,和重力与重力势能类比,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,上述教材
6、的设计有利于知识的类比：,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。,A,假设在电源正、负极之间连一根导线,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,
7、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,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,A,B,C,D,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,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,2004高考“理综”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。,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
8、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。,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I2R t 内电路：E内I2 r t 电池化学反应层：W E I t,这需要一个清晰、合理、不断深化的教学线索,电池化学反应层E I
9、t,内电路 I2 r t,外电路I2R t,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 EW/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,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
10、不同,探究方案一,a 和 c：横截面积不同,a 和 d：材料不同,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）,5mA,R1.5/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“0”，把5mA
11、刻度标为150”，把0mA刻度标为“”，把其它电流刻度都按 R1.5/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？,142,欧姆表,关于欧姆表的教学,(2)调至满偏后保持R1的值不变，在A、B间接入一个150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？,G,5mA,R1.5/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,142,图中电源的电动势1.5 V，内阻0
12、.5，电流表满偏电流10mA，电流表电阻7.5，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,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,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
13、 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,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,2,3,4,5,A,S,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
14、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,E1,E2,楞次定律,七、提供科学探究教学设计的思路,一次关于楞次定律的探究课堂教学摘录,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：_。,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：_.,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：_。,
15、增加，相反,减小，相同,阻碍变化,关于楞次定律的探究,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。,线圈磁通量增大的情况：,线圈磁通量减小时情况：,根据实验记录进行分析可知，线圈中感应电流的方向和磁通量变化的关系为：_.,应用楞次定律判定感应电流方向的思路,感应电流的磁场方向,感应电流的方向,楞次定律,右手螺旋定则,应用楞次定律判定感应电流方向的思路,感应电流的方向,明确研究的对象是哪一个闭合电路,楞次定律,右手螺旋定则,思路：它不单用来判定感应电流方向,基本要求：,八、实验统一、基本的要求和灵活、多样的方法相
16、结合,实验原理：根据闭合电路欧姆定律，测出电路中除电动势、内阻以外有关物理量，利用图象或计算，求出电动势和内阻。,数据处理：用图象分析时，什么表示电动势？什么表示内阻？怎样减小实验的偶然误差？,多样的方法：,通过外电路U、I、R关系的变换，闭合电路欧姆定律可以写成多种方式。因此，通过测量U和I、或者U和R、或者I和R都可以求得电动势和内阻。实验方法的多样性可以拓展学生的思路，可以避免死记实验步骤，有利于灵活把握实验原理，也有利于因地制宜选择实验器材。,实验：测定电池的电动势和内阻,八、实验统一、基本的要求和灵活、多样的方法相结合,实验：测定电池的电动势和内阻,2005年全国高考理综考试大纲变化
17、的启示：,2004年的“用电流表和电压表测电池的电动势和内阻”2005年改为“测定电源的电动势和内阻”。,统一、基本的实验要求和灵活、多样的实验方法相结合，这是人教版高中物理课程标准教科书对待物理实验（学生实验）的基本原则。,九、“传感器”内容介绍,高中物理课程标准选修32模块的内容标准：（三）传感器：（1）知道非电学量转化为电学量的技术意义（2）通过实验，知道常见传感器的工作原理（3）列举传感器在生活和生产中的应用,选修32教科书：,第六章 传感器第1节 传感器及其工作原理第2节 传感器的应用（一）第3节 传感器的应用（二）第4节 传感器的应用实例,第1节 传感器及其工作原理,演示实验：小盒
18、子 A 的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁铁 B 放到盒子上面灯泡就发光，把磁铁移走，灯泡熄灭。盒子里有什么装置？,第1节 传感器及其工作原理,传感器是指这样一类元件：它能感受例如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们转换成电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。从而能方便地进行测量、传输、处理和控制。,传感器是指这样一类元件：它能感受例如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们转换成电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。从而能方便地进行测量、传输、处理和控制。,如右图，被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。物体位移的变化，就转换成了电
19、容量的变化。,第1节 传感器及其工作原理,硫化镉的电阻率跟光照的强度有关。把硫化镉涂敷在绝缘板上，另涂敷两个栅状电极，不同强度的光照射，两电极间的电阻不同。,光敏电阻,热敏电阻,金属热电阻,第1节 传感器及其工作原理,在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极，就成了一个霍尔元件。它可以把磁学量“磁感应强度”转换为电学量“电压”。,霍尔元件,第1节 传感器及其工作原理,传感器应用的一般模式,应用举例,第2节 传感器的应用（一）,电子秤,应变片发生形变时其电阻随之发生变化，在恒定电流下，应变片是把形变（几何量）转换为电压（电学量）的元件。,力传感器的应用,第2节 传感器的应用（一）
20、,话 筒,动圈式话筒：膜片在声波下振动，使得与膜片相连的线圈中产生周期性变化的感应电流。,声传感器的应用,电容式话筒：金属膜片M 和固定电极 N 形成一 个电容器，M 在声波作用下振动，电容器的电容作周期性变化，电阻 R 两端的电压也做相应的周期性变化。,第2节 传感器的应用（一）,电烫斗,双金属片温度传感器：常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。,温度传感器的应用,电烫斗的构造思考与讨论：常温下两触点是接触还是分离？如何用调温旋钮来升高或降低电烫斗的工作温度？,第2节 传感器的应用（一）,电饭锅,感温铁氧体的“居里点”：感温铁氧体在常温下具有铁磁
21、性，但温度升高到103时便失去了铁磁性，这个温度称为这种材料的“居里温度”或“居里点”。,温度传感器的应用,电饭锅的构造思考与讨论：开始做饭时为什么要压下开关按钮？若用电饭锅烧水，水在沸腾以后是否会自动断电？,第3节 传感器的应用（二）,用温度传感器可以把温度转换为电信号。测温元件可以是热敏电阻、金属热电阻、热电偶、红外线敏感元件等。电信号可以远距离输送，因而温度传感器可以远距离读取温度。,第3节 传感器的应用（二）,测温仪,温度传感器的应用,第3节 传感器的应用（二）,将微机辅助实验系统所配的温度传感器与计算机连接，可以实现数据采集、处理、画图的智能化功能。,鼠标器,光传感器的应用,第3节
22、传感器的应用（二）,鼠标中的红外接收管就是光传感器。鼠标移动时，滚球带动 x、y 方向两个码盘转动，红外管接收到一个个红外线脉冲。计算机分别统计 x、y 两个方向上的脉冲信号，就能确定鼠标的位置。,火灾报警器,光传感器的应用,第3节 传感器的应用（二）,光电三极管是烟雾火警报警器中的光传感器。平时，发光二极管发出的光被不透明挡板挡住。当有烟雾时，烟雾对光有散射作用，光电三极管接收到散射光，电阻变小，使报警电路工作。,实验1:光控开关,第4节 传感器的应用实例,路灯自控开关,自然光,模拟路灯,实验2:温度报警器,第4节 传感器的应用实例,温度升高到一定程度就会发出报警声,蜂鸣器,5V,热敏电阻,A,Y,RT,R1,1,t o,十、“简单的逻辑电路”内容介绍,本节的主要内容,与门 或门 非门,逻辑关系,实验现象,符号,真值表,实例,逻辑关系,逻辑关系,实验操作举例,路灯自控开关,自然光,模拟路灯,谢谢大家,
