高中物理优秀教案(精选12篇)
1、知识目标:
(1)知道什么是惯性系和非惯性系;
(2)知道牛顿运动定律在惯性系中成立;
(3)知道什么是惯性力.
2、能力目标:培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力.
3、情感目标:培养学生辩证的科学思想.
教学建议
教材分析
(1)教材首先引入了《关于两种世界体系的对话》中一段在船舱里观察到现象的描述,并通过对它的分析和实例对比引入了惯性参考系和非惯性参考系的概念.指出了常用到的惯性参考系.
(2)通过对实例的进一步分析,引入了在非惯性参考系中存在的惯性力及其规律,并在升降机实例中简单应用.
教法建议
(1)本节属于选学内容,请教师根据自己学生的实际情况掌握深度和层次.
(2)在授课时采用举实例让学生分析,发现问题:运动和力的关系出现矛盾的现象.从而再引导学生分析发生矛盾的症结所在,和解决矛盾的方法.让学生学习知识的同时,学会辩证的科学思想.
教学设计示例
教学重点:惯性系和非惯性系、惯性力
教学难点:惯性力
示例:
一、惯性系和非惯性系
1、发现问题:
举例1:如图1所示,小车静止,小球静止于小车内光滑的水平桌面上.当小车相对于地面以加速度 的乘积的力,称为惯性力.
2、注意:惯性力不是物体间的相互作用力,不存在施力物,也不存在反作用力.而且只有在非惯性系中才有惯性力.
3、例题:见典型例题.
探究活动
1、组织部分学生继续深入研究该课题.
一、熟悉新课标要求是关键点
“教案”是备给教师的, “学案”是备给学生的。从“教案”走向“学案”, 必须把教学重心由教师如何教转移到如何让学生学会、会学。用具有公开性和透明度的“学案”来沟通师生之间的教学关系, 增强教学的民主性和双向交流性。课程标准是学科教学最基本的要求, 也是教材编写和教学的依据, 更是“教案”设计和“学案”设计的重要依据。从“教案”到“学案”的转变, 其本质是教学重心由教师如何“教”转变为学生如何“学”, 必须把教师的教学目标转化为学生的学习目标, 把学习目标设计成学习方案交给学生, 教师在熟悉课程标准的基础上, 结合教材制定出教学目标。
如人教版选修教材中“带电粒子在匀强磁场中的运动”学习目标可设计为:
(1) 通过实验观察带电粒子在匀强磁场中的运动;
(2) 会分析推导带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动的半径、周期公式, 能说出它们与哪些因素有关;
(3) 能用学过的知识分析、计算有关带电粒子在匀强磁场中受力、运动问题;
(4) 能描述回旋加速器的工作原理。
可以看出, 我们进行“学案”设计的首要是依据课标, 要用课标来导航, 深刻领悟高中物理课程的性质、理念、目标和相应的“内容标准”, 并贯穿和渗透到教学活动中, 形成对学习知识的明确指导和促进。
二、深入了解学生是重点
“教案”以教师为中心, “学案”以学生为中心。从“教案”走向“学案”, 学习的主体是学生, 教师要尽可能多地了解学生的知识水平、接受能力、生活环境;要知道学生的兴趣、爱好和特长;还要从特性中找出班级学生的共性, 充分考虑和适应不同层次学生的实际能力和知识水平。只有这样, 才能站在学生的角度上设计“学案”, 如在学习“用理论分析推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式, 能说出它们与哪些因素有关”时, 可这样来设计:
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动, 其轨道半径r和周期T为多大?一带电量为q, 质量为m, 速度为v的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中, 其半径r和周期T为多大?
1. 分析
(1) 电子受到怎样的力的作用?这个力和电子的速度的关系是怎样的?
(2) 洛伦兹力对电子的运动有什么作用?
(3) 有没有其它力作用使电子离开与磁场方向垂直的平面?
(4) 洛伦兹力做功吗?
结论:当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时, 电子受到垂直于速度方向的洛伦兹力的作用, 洛伦兹力只能改变速度的, 不能改变速度的。
因此, 洛伦兹力对粒子___, 不能改变粒子的能量。洛伦兹力对带电粒子的作用正好起到了___力的作用。所以, 当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时, 粒子在匀强磁场中做___。
2. 推导在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式
问题1:什么力给带电粒子做圆周运动提供向心力?
问题2:向心力的计算公式是什么?
问题3:带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式是什么?
在“学案”设计中, 教师要站在学生的角度充分考虑:学生是否已经具备了支撑新知识的基础知识和生活经验?还缺乏哪些知识和经验?是否具备了新知识学习所必须掌握的技能?对哪些物理知识能够自己学会?哪些知识已经掌握?哪些知识需要教师的点拨和引导?使“学案”具有较大的弹性和适应性, 在学习中实现个性发展与全面发展的统一。
三、认真收集信息、广泛利用资源是着力点
物理课程资源是指有利于物理课程目标实现的所有因素与条件的总和。包括物理教材、教师、学生、家长以及学校、家庭和社区中所有有利于实现物理课程目标, 促进教师专业发展和学生个性全面发展的各种资源。如在“加速度”的教学中, 给学生引入一段阅读材料“生活中的加速度”, 学生通过阅读知道:猎豹的爆发力很强 (加速度很大) , 人们在购买汽车时常会考虑汽车的加速度等等, 这些生活中的描述, 能帮助学生正确理解加速度的概念。“学案”教学就是要根据学习目标创设情景、设置台阶, 层层深入地引导学生独立看书、自学、思考、探究, 为学生自主学习、合作学习、探究学习提供条件和明确的学习任务, 使每个学生的学习时间、学习次数、思考深度得到加强, 具有目标明确、方法优秀、易操作、效果好的特点。
“学案”设计虽然立足于课本, 但教师也要从电视、互联网、报刊、图书馆等寻找大量教材之外的教学素材。家庭、学校、社会都有大量的学生感兴趣的物理问题, 如新型电器中的物理原理, 公共交通设施、交通工具等某些新装置的物理原理。把物理教学内容和学生生活实际联系起来, 有利于激发学生的学习热情, 强化实践意识, 提高学生分析问题和解决问题的能力。可见, 科学合理地设计“学案”, 落实“先学后教, 以学定教, 达标训练”的教学模式, 是实现教师教学方式和学生学习方式根本转变的有效途径, 引导学生去“思考”, 让学生有所见, 有所思, 有所得。
四、物理思想与方法的融合是创新点
物理思想是指自始至终贯穿整个物理学的基本观点及处理和解决问题的思想方法。物理课堂对学生而言, 收获的不仅仅是物理知识, 更重要的是物理思想与物理方法。所以, 在“学案”设计时就要立足于物理思想与物理方法的融合, 使学生得到最大的收获。如天体运动论的发展及万有引力定律的建立过程中, 几乎囊括了物理学的思想和研究方法。
在学习“万有引力定律”时, 教师给学生提出问题: (1) 什么是万有引力?并举出实例。 (2) 万有引力定律怎样反映物体之间相互作用的规律?其数学表达式如何?请注明每个符号的单位和物理意义。 (3) 万有引力定律的适用条件是什么? (4) 你认为万有引力定律的发现有何深远意义?在教师设问中, 学生自主阅读教材, 在增强学生的科学表达能力的同时, 让学生体会到, 物理学许多重大理论的发现, 不是简单的实验总结, 它需要直觉和想像力、大胆的猜想和假设, 再引入合理的模型、深刻的洞察力、严谨的数学处理和逻辑思维, 常常是一个充满曲折和艰辛的过程。了解科学家“提出猜想———理论推导———实验检验”的科学研究方法, 让学生感受科学探究过程, 得到科学研究的启蒙, 达到使学生掌握科学研究方法的目的。
一、模型法
将现实生活中的问题以物理模型的形式出现,方便我们快速、直观、简单的处理问题。模型法有:实体模型、过程模型、状态模型等,实体模型有质点、点电荷、弹簧振子、单摆、点光源、轻杆、轻绳、刚体、理想斜面等,过程模型有匀变速直线运动、简谐运动、自由落体运动、抛体运动等,状态模型有静止、匀速直线运动等。建立合适的物理模型使问题更加简单化,更容易找出规律。
二、守恒思想
守恒思想是物理中重要的思想之一,能量守恒,机械能守恒,质量守恒,电荷守恒等,反应了自然界存在的一种本质规律。这些都是我们利用的工具,分析物理现象中的能量,电量,质量是解决物理问题的主要思路。抓住守恒量,找准它们在过程中的转化、转移的情况。融入在高中物理的整个领域。
三、隔离分析法与整体分析法
(一)隔离法。隔离分析法是把选定的研究对象从所在物理情境中抽取出来,加以研究分析的一种方法.需要用隔离法分析的问题,往往都有几个研究对象,应对它们逐一隔离分析、列式.并且还要找出这些隔离体之间的联系,从而联立求解.概括其要领就是:先隔离分析,后联立求解。
(二)整体分析法。整体分析法是把一个物体系统(内含几个物体)看成一个整体,或者是着眼于物体运动的全过程,而不考虑各阶段不同运动情况的一种分析方法。
整体法与隔离法在高中阶段经常使用,力学方面应用居多。整体法简单方便,但无法讨论系统内部情况。隔离法涉及的因素多比较繁杂。二者各有利弊,交替使用,相辅相成。
四、极值法与临界法
分析极值问题的思路有两种:一种是把物理问题转化为数学问题,纯粹从数学角度去讨论或求解某一个物理函数的极值。它采用的方法也是代数、三角、几何等数学方法;另一种是根据物体在状态变化过程中受到的物理规律的约束、限制来求极值。
它采用的方法是物理分析法。运用此类方法关键是考虑将什么问题推向什么样极端,也就是那个物理量推向那种极端。选好变量,找出极值或临界值,然后从极端状态分析问题的变化规律,解决问题。极值问题是中学物理中常见的一类问题,在运动学中追得上追不上,力学中平衡、突变,电磁场粒子有界问题等。
五、控制变量法
在处理问题时,发现有多个因素的同时变化,造成某些规律不易表现出来,我们可以先将某些物理量控制不变,再依次研究某个因素问题的影响。高中阶段在实验探究,定律的发现中常用,如牛顿第二定律、欧姆定律、热学方程中用到。
六、等效法
等效法是物理思维的一种重要方法,其要点是在效果、特性或关系相同的前提下,把较复杂的问题转化为较简单或常见的问题。实质是在效果相同的情况下,突出主要因素,抓住它的本质,找出其中规律。应用等效法,关键是要善于分析题中的哪些问题(如研究对象、运动过程、状态或电路结构等)可以等效。高中阶段有力的合成与分解、运动的合成与分解、复合场中的等效重力场等。
七、作图法
作图法就是通过作图来分析或求解某个物理量的大小及变化趋势的一种解题方法。作图法能直观的描述物理过程,形象表达物理规律,突出物理量之间的关系。通常分为定性作图,定量作图,还有缓慢变化图等。当某些物理问题难度太大,作图法有着化繁为简的效果。高中阶段在很多地方都出现,运动学中的运动草图、v-t、x-t、a-t图像,力学中的合成与分解、动态平衡、弹簧问题。能量中的能量变化图像......等等。
八、逆向思维法
对于某些问题,运用常规的思维方法会十分繁琐甚至解答不出,而采用逆向思维,即把过程的"末态"当成"初态",反向研究问题,可以使物理情景更简单,物理公式也得以简化,从而使问题易于解决,能起到事半功倍的效果。一般高中阶段在运动学出现的较多,解决末速度为零的匀减速直线运动,可采用该方法,即把它看作初速度为零的运价速直线运动。这样可以用的公式规律就很多,而且十分简捷。需要注意的是逆向思维思考后,回答问题的时候要要对应你思考的部分。
九、对称法
对称性就是事物在变化时存在的某种不变性,自然界和自然科学中,普遍存在着优美和谐的对称现象,利用对称性解题时,大大简化解题的步骤。从科学思维的角度上讲,对称性最突出的功能是启迪和培养学生的直觉思维能力。用对称法关键就是快速看出并抓住失误在某方面的对称性。高中阶段出现较多的也是在运动学,典型的就是竖直上抛运动的对称性,时间对称性,高度对称性,速率对称性,能量对称性等。
十、假设法
假设法是假定某些条件,再进行推理判断。若结果与假设一致,则假设成立;若不一致,则假设不成立。解答问题时常用假设有物理情景假设、物理过程假设、物理量的假设等。利用假设法可以把一些不知道后续情况的问题变得顺理话,往往能突破思维障碍,完美解题。高中阶段在力学中分析弹力和摩擦力的有无方向常使用。
十一、微元法
在整个物体的全过程中,这些微小单元是其时间、空间、物质的量的任意的且又具有代表性的一小部分。通过对这些微小单元的研究,我们常能发现物体运动的特征和规律。使用该方法时,要保证每个微元所遵循的规律都是相同的。经常用到的是电流微元法、时间微元法、位移微元法等。
十二、补偿法
物理问题中对于某些非理想模型,直接求不满足或者很困难的情况下,将非理想模型补偿为理想模型,满足要求,也容易求解。高中阶段万有引力定律,库伦定律用的居多。
十三、估算法
估算法分为物理估算跟数值估算。数值估算在大型数据的计算中出现,一般在天体运动、热学和原子物理中出现。物理估算是依据一定的物理概念和规律,运用物理方法和近似方法,对物理现象的揣测。这种方法要求很严格,必须具有本身条件的特殊性,而不需要也不可能进行精确的考虑。是一種科学而又有实用价值的特殊方法。
教学目标:
1、了解磁化与退磁的概念。
2、了解磁性材料及其应用
教学过程:
一、磁化和退磁
说明:缝衣针、螺丝刀等钢铁物体,与磁铁接触后就会显示出磁性,我们把钢性材料与磁铁接触后显示出磁性的现象称之为磁化
说明:原来有磁性的物体,经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的作用,就会失去磁性,这种现象叫做退磁
说明:铁、钴、镍以及它们的合金.还有一些氧化物,磁化后的磁性比其他物质强得多,这些物质叫做铁磁性物质,也叫强磁性物质
问:为什么铁磁性物质磁化后能有很强的磁性?(铁磁性物质的结构与其他物质有所不同,物质是由原子构成的,原子是由原子核和电子构成,电子绕核旋转,这就相当于一个小磁体,称之为磁畴,磁化前,各个磁畴的磁化方向不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用在宏观上互相抵消,物体对外不显磁性。磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴的磁化方向有规律地排列起来,使得磁场大大加强。这个过程就是磁化的过程,高温下,磁性材料的磁畴会被破坏.在受到剧烈震动时,磁畴的排列会被打乱,这些悄况下材料都会产生退磁现象。有些铁磁性材料,在外磁场撤去以后,各磁畴的方向仍能很好地保持一致,物体具有很强的剩磁.这样的材料叫做硬磁性材料。有的铁磁性材料,外磁场撤去以后,磁畴的磁化的方向又变得杂乱,物体没有明显的剩磁,这样的材料叫做软磁性材料。永磁体要有很强的剩磁,所以要用硬磁性材料制造.电磁铁要在通电时有磁性,断电时失去磁性,所以要用软磁性材料制造。)
二、磁性材料的发展
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三、磁记录
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四、地球磁场留下的记录
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第五节、磁性材料
一、磁化和退磁
1、磁化:钢性材料与磁铁接触后显示出磁性的现象
2、退磁:原来有磁性的物体,经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的作用,就会失去磁性
3、铁磁性物质(强磁性物质):铁、钴、镍以及它们的`合金.还有一些氧化物,磁化后的磁性比较强
4、磁化和退磁解释:物质是由原子构成的,原子是由原子核和电子构成,电子绕核旋转,这就相当于一个小磁体,称之为磁畴,磁化前,各个磁畴的磁化方向不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用在宏观上互相抵消,物体对外不显磁性。磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴的磁化方向有规律地排列起来,使得磁场大大加强。这个过程就是磁化的过程,高温下,磁性材料的磁畴会被破坏.在受到剧烈震动时,磁畴的排列会被打乱,这些悄况下材料都会产生退磁现象
5、硬磁性材料:磁化后撤去外磁场,物体具有很强的剩磁
软磁性材料:磁化后磁畴的磁化的方向又变得杂乱,物体没有明显的剩磁
二、磁性材料的发展
三、磁记录
1.知识目标:
(1)进一步深化对电阻的认识
(2)掌握电阻定律及电阻率的物理意义,并了解电阻率与温度的关系
2.能力目标:
(1)通过类比,培养学生分析解决三个变量之间关系的科学研究方法
(2)通过从猜想→研究方法→实验操作等一系列探索过程,使学生掌握如何获取知识,发展思维能力。
3.德育渗透点:
(1)通过对各种材料电阻率的介绍,加强学生安全用电的意识
(2)通过我国对超导现象的研究介绍,激发学生爱国和奋发学习的精神。
二、教学重点、难点分析
1.重点:电阻定律
2.难点:电阻率
3.疑点:超导现象的产生
4.解决办法
①对于重点,主要是通过课堂上师生一起(教师动手,学生观察)探索,最后用科学的处理方法导出定律,这样加深了学生对该知识点的渗透。
②对于难点,主要是通过与电阻的比较,从而明确电阻是反映导体本身属性;电阻率是材料本身的属性。
③对于疑点主要是通过实验来加强直观感觉。
三、教学方法:
实验演示,启发式教学
四、教 具:
电阻定律示教板(含金属丝) 学生电源 电流表 伏特表 滑动变阻器 电键 导线 火柴 废弃的“220V 40W”白炽灯 幻灯片 投影仪 计算机 自制CAI课件
五、教学过程:
(一)提出问题,引入新课
1.为了改变电路中的电流强度,怎样做?
由欧姆定律I=U/R,只要增加导体两端的电压U或降低导体电阻R即可。
2.R=U/I的含义,如何测定电阻(让学生自己设计电路)?
从上述的回答我们不难发现电阻R与两端电压及流过电流强度无关,那么它由谁决定呢?
(二)进行新课
1.探索定律——电阻定律
①R可能与哪些因素有关?(科学猜想)
(材料、长度、横截面积、温度……)
②解决方法——控制变量法。(回忆欧姆定律的研究或牛顿第二定律的研究)
③演示实验 幻灯投影电路图。
A.出示电阻定律示教板、金属材料
B.教师与学生一起连接电路,先让E、F分别接A、a,测得一组数据(U、I)记入下表。然后把a、b用短导线连接,E、F分别接A、B,又得一组(U、I).再把A、B用一短线连接,E、F分别接A(B)a(b).又得一组数据(U、I).
C.换用E、F分别接不同材料金属丝C、c,又得一组数据。
D.分析数据
a)先定性观察→R与材料、长度、横截面积有关
b)定理推理
2.电阻定律
①内容——在温度不变时,导线的电阻与它的长度成正比,跟它的横截面积成反比。
②表达式
说明 ——长度 S——横截面积 ——比例系数
3.电阻率——
①单位 欧米
②物理意义 反映材料导电性能好坏。在数值上它等于用该材料制成的1m长,横截面积为1m2的导体电阻。
③测量——学生思考
(幻灯投影书上154页各材料电阻率——20℃时)
引导学生结合生活实际,了解为了电业工人的安全,为使在相同电压下电流小,选用电阻率较大的橡胶、木头等制造电工用具把套。
④电阻率与温度关系
由表格上面写着20℃,要学生明白这意味着这张表格的数据是在20℃时测得的,即电阻率与温度有关。
[演示](幻灯投影电路图)
连接,用火柴点燃来加热白炽灯灯丝后再移开。
现象: 发现小灯泡先变暗后又慢慢变亮
材料的电阻率随温度变化而变化。利用金属的电阻率随温度升高而增大,制成温度计(电阻温度计),但也有些材料的电阻率不随温度改变而改变。
(三)例题精讲
【例】 把一均匀导体切成四段并在一起,电阻是原来的多少倍?拉长四倍后是原来多少倍?
解析:由电阻定律
切成四段体积不变,
故 S→4S
所以 变为
同理拉长四倍后, 变为原来的16倍
(四)总结、扩展
打开计算机,利用多媒体教学课件再次展示决定电阻大小的因素,再现实验现象,形象直观,给学生留下深刻的印象。
本节课主要通过猜想→探索→得出定律的过程验证,并得到了电阻定律,由实验感知电阻率与温度的关系,关于超导的应用有待同学们进一步去探讨。
六、布置作业
1.第154页(1)(2)(3)题做在作业本上。
1.了解电能输送的过程。
2.知道高压输电的道理。
3.培养学生把物理规律应用于实际的能力和用公式分析实际问题的能力。
二、教学重点:
培养学生把物理规律应用于实际的能力和用公式分析实际问题的能力。
三、教学难点:
传输电路中电功率转化及电损耗的计算。
四、教学方法:
讨论,讲解
五、教学过程:
(一)引入新课
讲述:前面我们学习了电磁感应现象和发电机,通过发电机我们可以大量地生产电能。比如,葛洲坝电站通过发电机把水的机械能转化为电能,发电功率可达271.5万千瓦,这么多的电能当然要输送到用电的地方去,今天,我们就来学习输送电能的有关知识。
(二)进行新课
1.输送电能的过程
提问:发电站发出的电能是怎样输送到远方的呢?如:葛洲坝电站发出的电是怎样输到武汉、上海等地的呢?很多学生凭生活经验能回答:是通过电线输送的。在教师的启发下学生可以回答:是通过架设很高的、很粗的高压电线输送的。
出示:电能输送挂图,并结合学生生活经验作介绍。
2.远距离输电为什么要用高电压?
提问:为什么远距离输电要用高电压呢?学生思考片刻之后,教师说:这个实际问题就是我们今天要讨论的重点。
板书:(高压输电的道理)
分析讨论的思路是:输电导线(电阻)发热损失电能减小损失
讲解:输电要用导线,导线当然有电阻,如果导线很短,电阻很小可忽略,而远距离输电时,导线很长,电阻大不能忽略。列举课本上的一组数据。电流通过很长的导线要发出大量的热,请学生计算:河南平顶山至湖北武昌的高压输电线电阻约400欧,如果输电线的电流是1安,每秒钟导线发热多少?学生计算之后,教师讲述:这些热都散失到大气中,白白损失了电能。所以,输电时,必须要尽量减小导线发热损失。
提问:如何减小导线发热呢?
分析:由焦耳定律q=i2rt,减小发热q有以下三种方法:一是减小输电时间t,二是减小输电线电阻r,三是减小输电电流i。
提问:第一种方法等于停电,没有实际价值。第二种方法从材料、长度、粗细三方面来说都有实际困难。适用的超导材料还没有研究出来。排除了前面两种方法,就只能考虑第三种方法了。从焦耳定律公式可以看出。第三种办法是很有效的:电流减小一半,损失的电能就降为原来的四分之一。通过后面的学习,我们将会看到这种办法也是可行的。
板书结论:(a:要减小电能的损失,必须减小输电电流。)
讲解:另一方面,输电就是要输送电能,输送的功率必须足够大,才有实际意义。
板书:(b:输电功率必须足够大。)
提问:怎样才能满足上述两个要求呢?
关键词:抽象,形象,直观,广度
学生进入高中之初,往往都充满期待,期望物理成绩更上一层楼,但效果不尽如人意,成绩不升 反降。这让不少学生沮丧:初中物理成绩还不错,为什么高中物理成绩却走下坡路?为帮助学生跨越初、高中物理学习的台阶。下面结合笔者的体会作些分析,并提出应对策略。
一、初、高中物理学习的差异
(一)高中物理的思维广度、深度增加
初中物理思维材料感性、形象、直观,学生在感性材料基础上,应用一定抽象思维进行简单的分析加工,即可获取知识。例如,对生活现象或实验现象进行简单的定性分析,即可得出滑动摩擦力的影响因素。高中物理则抽象、概括,有时需在感性材料基础上进行更加深入的定量分析才能得到新知识,如滑动摩擦力与影响因素的定量关系,就需要进行比较严密的定量分析。有时则在已有知识基础上进行抽象的逻辑推演才能得到新知识,这是初中物理几乎没有的情况,如理论探究弹性势能的表达式、太阳与行星间的引力等。一些思维方法也是初中物理没有涉及的,如运动学公式的推导要用到的曲变直微元法等。总之,高中物理提高了思维 的广度、深度和难度,这使刚进入高中的学生难以适应。
(二)高中物理复杂的定量计算增多
初中物理以定性分析为主,定量计算 则比较简 单,而高中物理复杂的定量计算明显增多。例如,对于滑动摩擦力,初中物理只要求定性知道滑动摩擦力的影响因素,并不要求定量计算,而高中物理则进一步要求滑动摩擦力与这些影响因素的定量关系,并应用公式进行定量计算,这种定量突变使很多学生感到很不适应。同样是定量计算,初高中物理所需数学知识的广度和难度也大不一样。初中物理以算术计算为主,而高中要大量运用三角函数、列方程来解决物理问题,而且还涉及矢量方向,学生必须首先弄清矢量方向,然后才能简化为代数计算,这个过程让不少学生感到头疼。
二、如何学好高中物理
(一)积极面对挑战,树立信心
不少学生未进高中,就从各种途径或多或少了解到高中物理难学,因此产生心理阴影,导致畏难 情绪。高中物理与初中物理确实有台阶,但这种台阶并不是第一次遇到。其实,以前学生已经遇到不少台阶,初二物理与初三物理有台阶,初二或初三的不同阶段也有台阶。例如,学生刚学初二物理时兴趣盎然,但到了“浮力”这一内容,学生就遇到一个大台阶,一些学生受到挫折就知难而退,但不少学生迎难而上,经过努力成功跨越了台阶,而能力也由此上了新台阶,为后续学习做好了充分的能力铺垫和心理准备。因此,不必害怕高中物理这一台阶,它既是挑战也是锻炼自己能力的台阶,只有以这样的积极心态去面对,才有可能跨越一个又一个的台阶。
(二)优化学习方法,循序渐进
1.课前预习,明确目标。上课前对将要学习的内容提前预习,了解重点、难 点,便于上课 时有针对 性地听讲,提高学习效率。况且,通过课前预习,还可以培养自学能力和自学习惯,一举两得。
2.专心听课,及时消化。上 课时,要特别注 意教师分析问题、解决问题的思路和方法,弄清知识的来龙去脉,这是学好高中物理的关键。疑惑之处要记 下来,课上或课后和教师、同学交流,及时释疑,否则问题 成堆,台阶变陡,难度增加。
3.课后梳理,不留疑点。课后要对知识的来龙去脉进行回顾、梳理,并与旧知识进行联系、比较,如果两者有矛盾,就说明没有真正弄懂新知识或旧知识。这时就要从零开始,找到知识 疑点,重新看书 或讨论,逐一过关,巩固知识。
4.适量做题,巩固知识。做一定数量、难度的题目,才能把书本知识内化成自己的知识,提高应用知识解决问题的能力。做题首先要独立思考,如果解不 出来,要学会反思调整,究竟是知识不到位,还是思维方法不掌握,还是思维能力欠缺。如果经过独立思考,还是解不出来,这时要和老师、同学交流,找出困难之处,及时解决。
考察众多的文化定义,对于文化的外延存在兩种不同理解。一种是综合式的文化定义,如《现代汉语词典》中的文化定义:文化是人类社会历史发展过程中所创造的物质财富和精神财富的总和,特指精神财富,如文学、艺术、教育、科学等。这种综合式的文化定义实际上是从外延上明确了文化的范围。另一种是整体式的文化定义,如泰勒的文化定义:文化是包括知识、信仰、艺术、法律、风俗,以及社会成员所获得的能力、习惯在内的复合体。这种整体式的文化定义并不是指出了文化的外延,而是说明文化的组成部分,强调的是作为一个集合概念的文化。
国内已有的对物理文化的定义,基本上都是综合式的文化定义,如解世雄先生在《物理文化论》一书中将物理文化定义为“物理文化是世界历代物理学家在创建物理学过程中,发现、创造和形成的物理思想、物理方法、物理概念、物理定律、物理语言符号、价值标准、科学精神、物理仪器设备以及约定成俗的工作方法的总和”。这些关于物理文化的定义,是以建立物理文化学这门学科为出发点的,所以研究的内容以及研究方法是以文化学研究为范例的。由于综合的文化概念自身的缺陷,容易限制对物理文化进行更加深入和广泛研究。
要对物理文化做出较准确的界定,究其困难,除了来自文化这一上位概念定义的因素影响之外,还有着更直接的原因。对“文化”这一词汇的定义,由于主要目的是区分“文化”与“非文化”,于是要从众多文化现象中抽象出来代表着众多文化现象的本质的性质,因而它必然是高度抽象的和泛指的。而“物理文化”的实在性,又要求它是具体的和特指的,要能区分“物理文化”与其它具体文化,譬如“科学文化”、“数学文化”等。而要想从本质上而非简单地从字面上区分物理文化与其它具体文化,则需要考察物理文化从起源到基本形成的整个历史发展过程。
文化形成的一个标志是文化共同体的确认,也就是该文化的稳定的创造群体的形成。作为物理文化的创造群体——物理科学共同体,它的形成是在近代科学革命之后,以牛顿的《自然哲学之数学原理》的产生为标志。众所周知,物理学是研究物质、物质结构及物质运动一般规律的科学。它的起源,内源于人类对自然界的好奇与探索,外源于人类生存和生产力的发展。从古希腊先哲对物质本原的探索(如德莫克里特的原子论)到亚力士多德对力与运动关系的思考,从中国古代的五行说到墨家对力与运动的本质的认识等等,都是古代物理学的成就。其特点是:研究者大多属于哲学家和神学家、研究方法基本上属于猜测和思辨的阶段并具有神秘主义色彩,其结论缺乏广泛的认知群体。随着文艺复兴运动和资本主义的产生和发展,自哥白尼的《天体运行论》拉开了近代科学革命的序幕,人们逐渐开始摆脱神学和经院哲学的束缚,研究方法也发生了质的变化(如培根的经验归纳法、笛卡尔的理性演绎法、伽利略的实验和数学结合的实证法等)。随着牛顿经典力学体系的建立和得到公认,在科学发展历程中逐渐形成了一个相对稳定的研究群体——物理科学共同体。此后,随着物理学理论和物质性成果的发展、扩展和其辐射作用,使得不但物理科学共同体的独立性逐渐增强,而且具有了更广泛的社会认知群体的基础,从而进一步有力地推动了物理文化的发展。
考虑到物理文化的整个形成过程,我们借用“群体”以及“意义网络”两个基本概念,将物理文化界定为:物理文化是由物理科学家群体在认识物理世界和相互交往中自觉形成的一种相对独立、相对稳定的社会意义网络。处在这个意义网络中的有物理科学研究者、物理科学语言符号、物理学的科学方法、研究成果、精神与价值观念及其共享群体。这里,物理科学共同体是由物理科学研究者组成的特殊社会群体,是物理文化的创造主体;物理科学语言符号是用于物理科学共同体内部相互间的交往以及成果的表达工具;物理科学方法是物理科学工作者在研究过程中所借助的并导致了成果的思想方法和研究方法;研究成果是物理学的理论、实验和实践性产品;共享群体是物理文化所辐射的广泛人类群体也是物理文化的受用主体。
就字源上来说,精是提炼或挑选之意,神是能动的作用之意。从此角度讨论,一种文化的文化精神应是在该文化发展过程中被筛选出来的,且被共同体所认可的一种具有内在动力功能的高度抽象和概括的概念。其集中表现于文化共同体对价值取向的追求和行为的方向。也正是这种文化精神指导该种文化不断前进。
众所周知,科学一开始有两个起源:一个主要是人们为满足自己对未知世界的好奇;另一个主要是为了改造生产工具。前者是对未知世界之“真”的认识,是主观符合客观;后者则始终孕育着社会的“善”,是客观符合主观。其实这二者都是在人类的内在精神追求和价值取向的驱使下形成的。由于物理学的研究对象决定了物理文化的最基本的功能是要实现对物质、物质结构及物质运动的一般规律之“真”的认识,当某种“真”的认识借助于技术并服务于社会,使广泛的群体受益并接受,即表现为物理文化的“善”。而“真”与“善”在物理学体系本身以及在物理文化中实现统一时即体现出一种独特的“美”。
【教材分析】重力势能是机械能守恒定律的知识基础,是本章的一个重要知识点,由于其涉及相对性和功能关系又是一个难点。新课标教材从重力的功以及与重力做功与重力势能变化的关系引入重力势能这一概念,一方面顺承前节功的概念的应用,另一方面促使功是能量转化的量度这一思想的生成,顺理成章,水到渠成。关于相对性学生往往不易理解,教学时最好能结合一些实例,从功能关系、能量转化的角度分析,解开学生的困惑,也为机械能守恒定律做好准备。
【学生分析】
1.学生在初中时已接触过重力势能的概念,在高中阶段要定量的学习重力势能。
2.学生已学习了功的概念和计算方法。通过重力做功的计算来判断重力势能的变化。
3.学生认识事物的特点是:开始从具体的形象思维向抽象逻辑思维过渡,但思维还常常与感性经验直接相联系。
【教学目标】
㈠知识与技能
1.理解重力做功与重力势能的关系,并能用这一结论解决一些简单的实际问题,知道重力做功与运动路径无关。
2.理解重力势能的概念,能用重力势能的表达式计算重力势能。
3.知道重力势能具有相对性、重力势能的变化具有绝对性,势能是系统共有的。
4.理解重力功是物体重力势能变化的量度。
㈡过程与方法
1.经历发散思维和理论探究归纳能力
2.体会用“实验法”和“理论推导”相互验证研究问题的方法
㈢情感态度与价值观
1.渗透从对生活中有关物理现象的观察,得到物理结论的方法,激发和培养学生探索自然规律的兴趣。
2.体验科学不仅仅是认识自然,挑战自然,更在于能动的改造自然。
【重点难点】
重点:重力势能的的概念及重力做功跟重力势能改变的关系。
难点:重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性。
【教具准备】投影仪,多媒体课件
【教学过程】
新课引入
大家一定还不会忘记,今年5月12日发生的汶川大地震,夺去了无数人的生命和家园。我们来看几组图片,这是震前的岷江,江水静静流淌(幻灯片1);这是震后造成的堰塞湖(幻灯片2),它时刻威胁着下游人们的生命安全;一块巨石,放在你脚边,你一定不会觉得什么,但是松动的山体滑坡,却使一个200人的抢险队不幸遇难。不管是上游的堰塞湖,还是高山上松动的巨石,因为它们都具有潜藏的能量,尽管还没有做功,却都已蓄势待发,一旦有机会,就会通过做功把能量释放出来。
教学过程
我们将这种能量叫重力势能。(引出课题)
师:物体的高度发生变化时,重力要做功:物体被举高时,重力做负功;物体下降时,重力做正功。认识这种势能,不能脱离对重力做功的研究。
1.重力的功
师:如图,让学生思考、计算写出下列几种情况下,质量为m的物体从高度为h1的A点到高度为h2的C点,重力做的功:
① ② ③
生:根据功的公式很容易得出第 = 1 GB3 ① 种情况的重力做功WG=mgh=mgh1-mgh2
第②种情况的重力的功WG=mgcosθ·l=mgh=mgh1-mgh2
师生总结得出规律:以上两种情况下,尽管物体的运动路径不同,但高度的变化一样,重力的功也是一样的。
师:第 = 3 GB3 ③ 种呢?
引导:把整个路径分成许多很短的间隔,每一小段可近似看作是一段倾斜的直线,求功方法同②,整个路径的重力功等于每一小段所做功的代数和累加。
生:第 = 3 GB3 ③ 种情况的重力的功WG=mgh=mgh1-mgh2
师生总结得出规律:
(1)重力的功:WG=mgh=mgh1-mgh2
(2)重力做功的特点:重力做功与路径无关,只与物体起点和终点位置的高度差有关。(幻灯片3)
师:物体所受的重力mg与它所处位置的高度h的成绩“mgh”,是一个具有特殊意义的物理量。它和我们要学习的重力势能是什么关系呢?
2.重力势能
(1)定义:地球上的物体由于处于一定的高度而具有的能量,我们把这种能量叫做重力势能。?用EP表示。
1、知道液体的宏观性质(具有一定的体积,不易压缩,有流动性),从而了解液体的微观结构:液体的微观粒子也在平衡位置附近做微小的振动,但液体分子没有固定不变的平衡位置.
2、能用分子动理论的观点初步说明液体表面张力现象.了解表面张力现象在实际中的应用,并能解释一些简单的自然现象.
教学建议
1、表面张力产生的原因,主要是从分析液体表面层的分子分布比液体内部稀疏得出的.液体表面分子间的相互作用表现为引力,在液体表面各部分间产生了相互吸引的力,即为表面张力.
2、对表面张力现象在实际中的应用,学生只要能从液体表面张力要使液面收缩到最小来解释有关现象就可以
教学设计示例
一、课堂引入
分子在不停的做无规则的运动,分子之间的的相互作用力使得分子聚集在一起,而分子的无规则运动又使它们分散开来,我们看到自然界中物质的三种状态:液态、气态和固态,便是由于分子的这两种作用而产生的三种不同的聚集状态。为了更好的研究微观分子的排布对物质宏观性质的影响,我们分别研究物质的固态、液态和气态——固体、液体和气体;前面,我们已经研究了固体,今天,我们来研究液体。
板书:第三节 液体
二、新课讲解
1、对比液态、气态、固态研究液体的性质
问题:对比气体、固体,讨论液体与这两种物态的宏观性质具有哪些相似的特性?
教师给一提示:宏观性质有形状、颜色、硬度、延展性等等。
教师总结:
(1)、液体和气体没有一定的形状,是流动的。
(2)、液体和固体具有一定的体积;而气体的体积可以变化千万倍;
(3)、液体和固体都很难被压缩;而气体可以很容易的被压缩;
教师讲解:通过上面的研究,我们发现,液体的性质介于气体和固体之间,它与固体一样具有一定的体积,不易压缩,同时,又像气体一样没有固定的形状,具有流动性。这些性质是由它的微观结构决定的。下面,我们来对比一下分子的这三种聚集形式。
2、液体的微观结构
(教师在讲解时,可以通过视频演示来表现分子的三种聚集形式;可以参考媒体资料)
表面张力的作用使得液体表面具有收缩的趋势,在体积相等的各种形状的物体中,球形物体的表面积是最小的,所以露珠、水银、失重状态下的水滴等等呈现球形。
问题:请学生们分析下面这些现象,并解释产生的原因?
(1)雨伞的伞面有细小的孔,为什么水不会从孔里漏下去?(因为水将纱线浸湿后,在纱线孔隙中形成水膜,水膜的表面张力使得雨水不致漏下.)
(2)将分币轻轻地放在一碗水的水面上,为什么分币会浮在水面上不沉下去?
这是由于表面张力使得液体表面形成一个张紧的薄膜,当分币放置上后,使得液体表面发生形变,产生弹力,这样受力平衡,所以分币会浮在水面上不沉下去。
三、典型例题解析(参考典型例题)
四、小结
关键词:物理学前沿;高中课堂
中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2014)10-094-01
一、理论内容的分析
当代物理前沿理论主要包括:粒子物理和量子场论,超弦理论和场论,引力理论与宇宙学,凝聚态理论,生物物理,原子核理论和原子分子理论,量子物理和量子信息理论等等。这些新的理论在物理教材中都有着不同程度的体现。比如,在万有引力的章节中,就对四种相互作用力和引力场进行了系统的介绍,让学生对场理论有了一个比较初步的了解,而不仅仅局限于引力场;在学习简谐运动的内容时,对单摆的非线性运动及混沌理论进行了介绍,使学生对物体运动的复杂性有了直观的认识……这些新的理论不仅能丰富学生对物理理论的认识,更能激发他们对这些尚不完善理论的好奇心,从而增加他们学习物理的兴趣。
二、中学物理教师应补充新知识,提高自身的文化素养
由于历史的原因,目前绝大多数的中学物理教师是在狭窄的专业模式中培养出来的,教师在大学时代学习的知识很多已经陈旧、过时,如果试图靠吃老本,那是绝对行不通的。现代社会青少年学生的知识信息来源非常广泛,各种渠道的信息扩大了学生的知识面,但也给他们带来了各种新问题,他们希望从教师那里找到正确答案。“要想给学生一杯水,教师就得有一桶水”。如今学生这个“杯子”越来越大了,如果教师还靠自己桶里原来那么点水,怎么能够舀给学生呢?更重要的是,我们应有一桶流动的水,常言说,流水不腐,即我们的知识应该吐故纳新,使我们拥有一桶永远是新鲜、富有营养、受学生欢迎的高质量的水。
三、了解科学发现的本来面目,引导学生立志创新、献身科学
我们在教学中一味强调科学家是“发现”而非“发明”了科学真理,就好像真理是先验的、与人无涉的存在,就算不被此科学家发现,也必然会被彼科学家发现一样。“先验论”歪曲了科学发现的真实过程,严重贬低了科学家的创新,更为严重的是,似乎还容易使学生滋生惰性,产生对文本及教师的盲信盲从和过度依赖,丧失其在科学中实现自我的使命感。
四、中学物理教学渗透现代物理前沿知识的方法
中学物理教学中,渗透现代物理前沿知识,不仅要求内容上使学生容易接受,在教学方法上更应符合学生的认知特点,选择适宜的方式方法和教学手段。过去那种灌入式教学方法显然不行,课堂教学的一般方法也不尽合适,那么,如何渗透现代物理知识呢?
1、充分利用电脑多媒体教学手段。电脑多媒体辅助教学(CAI)是现代教学技术中最先进的一种方法,它具有直观形象、生动活泼、声像并茂的特点,利用它可以实现人机交互、化难为易、化繁为简、化静为动、化抽象为直观,提高学生的兴趣和注意力,从而提高现代物理知识的渗透效果。
比如,现代分形理论是认识自然界真实面目的一个有力工具,对它的渗透,如果只讲抽象的概念,就学生的认知水平,难以理解和接受。如果利用电脑演示给学生,那奇妙的图像、美丽的色彩,那无尽的分形、无穷的变幻,必将给学生带来极大的惊喜,激起学生的好奇心和求知欲,调动起学生探求真理,崇尚科学的热情和兴趣。
2、录相手段的应用。录相教学是电化教学的一种常用手段,它同样具有声像并茂的特点,且直观形象,生动有趣。在中学物理教学中,利用录相手段进行现代物理前沿知识的渗透,是一种难得的好方法。问题是录相资料从何而来,靠自己制作显然有很大局限性和困难,不妨从电视节目中或从专题性科普知识节目中进行裁录,在教学中,适时地通过录相课的形式,放给学生观看,会收到良好的效果。比如,中央电视台制作的“黑洞之迷”、“宇宙大爆炸理论”等节目,都是很好的录相教材,如果能利用网络资料,当然更好。
3、通过活动课程,渗透现代物理知识。在中学物理教学中,适当开展丰富多彩的活动,来渗透现代物理知识,不失为一种好方法。比如,组织学生参观科技展览;开展常规性的科技活动;聘请科学家做科普讲座、报告等,另外,也可通过读书竞赛、办黑板报等形式,对学生进行现代物理知识的渗透,使他在活动中受到潜移默化的。
一、注意题目当中的关键词
审题时要边读边想,读到关键词做上标记,慢慢咀嚼、反复推敲,从中捕捉解题信息,揣摩解题思路和方法.例如,匀速,光滑,均匀,恰好、足够长、至少、至多、恰能等等.
做题时要时刻提醒自己的几点:①是否考虑重力;②选择题中选错误的还是正确的;③矢量还是标量?譬如,求该物体的加速度?求最终的速度?求受到的安培力?④求功必须指明是正功还是负功;⑤分清轨道半径,地球半径,离地的高度;⑥是直径还是半径.
二、排除干扰因素
在题目给出的诸多条件中,有些无关条件是命题者有意设置的干扰条件,做题时一定要排除这些干扰条件,要根据与实际情景相对应,具体问题要具体分析.
例1在匀变速直线运动规律应用的教学中,有一题:汽车以25 m/s的速度在水平地面上匀速行驶,突然刹车做加速度为5 m/s2的减速直线运动,求刹车后6 s后的位移?
分析:该题中6 s就是干扰因素,其实汽车在刹车后5 s时就停止了,不能直接套用公式求解:
三、挖掘隐含条件
对题目隐含条件的挖掘,需要将物理情景、物理过程的分析结合起来,被隐含的可能是研究对象,也可能是变化的方向,或是初始条件,或是变化过程中的多种情况,或是发生突变的拐点等.
常见的核心词汇对应的隐含条件有下面几种:光滑平面(摩擦可忽略不计);匀速直线运动(物体处于平衡状态,合外力为零);直线运动(物体受到的合外力为零,或合外力的方向与速度的方向在一条直线上);从平行飞行的飞机中掉下来的物体(物体做平抛运动);从竖直上升的气球中掉下来的物体(物体做竖直上抛运动);相对静止(两物体的运动状态相同,即具有相同的速度和加速度);完全失重状态(物体对悬挂物体的拉力或对支持物的压力为零);力学中“突然”(弹簧来不及形变);子弹刚好打穿木块(子弹射穿木块时二者速度相等);将物体“轻轻地”放在运动的传送带上(物体初速度为零);恰好不滑出木板(小物体恰好滑到木板边缘处且具有了木板相同的速度);皮带传动装置不打滑(传送带与轮轴缘接触的每个点的线速度大小相等,绕同一固定转轴的各点角速度相同),用细线连接的小球在竖直平面内恰能做圆周运动(小球在圆周的最高点时细线的拉力恰好为零,或小球在最高点的线速度v2=gR);平行板电容器始终与电源相连(极板间的电压不变);平板电容器充满电后断开电源(电容器所带电量不变);秒摆(周期为2 s的单摆);两个小球做弹性碰撞(碰撞过程动量守恒,总动能不变);碰撞时间极短(系统的动量守恒);通讯卫星、同步卫星(卫星的运行角速度、周期与地球自转角速度、周期相同);理想气体(分子力、分子势能为零;满足气态方程;绝热容器(容器与外界不发生热传递);理想变压器(输入功率=输出功率).热学中“缓慢”(等温过程),而“迅速”(绝热过程)等.还有一些隐含条件则隐蔽较深,挖掘起来就有一定难度.
四、谨防陷阱
这类题是为了考查学生对基本概念、基本规律掌握的是否扎实,思考问题是否严密,分析问题是否准确而设计的.提醒学生要深刻领会知识的来龙去脉,而不是简单地套用物理公式,从而提高学生的判断和分析能力,锻炼其活络的思维方式.
例2水平面上方区域充满磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直纸面向里.一质量为m、带电量为q的小物块A沿水平面在匀强磁场中运动.物块运动的初速度为v0,物块与水平面间的动摩擦因数为μ.若在该区域另加一匀强电场E,使物块在磁场中恰能做匀速运动,那么该电场的方向怎样?大小多少?
分析:物块在未加电场时受重力、洛伦兹力、摩擦力和支持力的作用,且洛伦兹力与重力同向,所以摩擦力f=μ(mg+qv0B),方向向右.要使物块做匀速运动,所加电场方向应水平向左,与摩擦力方向相反,则有Eq=f,即电场强度的大小为E=μ(mg+qv0B)/q.但到此还没有结束,这里预设了一个陷阱,即存在电场力、重力和洛伦兹力平衡的状态,从而使物块所受摩擦力为零而做匀速运动的可能,也就是说附加的电场方向也可以竖直向上,此时电场强度大小应为
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