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v >v A B C B.单位体积内气体的分子数n =n =n A B C C.气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力F >F ,F >F A B B C D.气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞的次数N >N ,N >N A B A C 五、晶体与非晶体 1.晶体 (1)分类:单晶体和多晶体 ①单晶体:如果一块具有规则形状的晶体,把它碾成小颗粒后,这些小颗粒仍然保 持与原来整块晶体形状相似的规则外形,这样的晶体叫单晶体。单晶体具有各向异性。 中公教育学员专用资料 140 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 ②多晶体:如果一块晶体,它是由许多取向不同的单晶体颗粒组成,这样的晶体叫 多晶体。多晶体具有各向同性。 (2)形状:单晶体有规则的几何形状,多晶体形状不规则 (3)实例:石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精 (4)特点:有固定的熔点 说明:有些晶体沿不同方向的导热和导电性能不同,有些晶体沿不同方向的光学性 质不同,这类现象称为各向异性,有些晶体沿各个方向的物理性质都是一样的,叫做各 向同性。 2.非晶体 (1)形状:没有确定的几何形状 (2)实例:玻璃、蜂蜡、沥青、橡胶等 (3)特点:没有固定的熔点 3.区分单晶体、晶体和非晶体的方法 单晶体 多晶体 非晶体 有无确定熔点 有 有 无 几何外形 规则 不规则 不规则 物理性质 各向异性 各向同性 各向同性 说明:晶体和非晶体在在适当条件下是可以互相转化的。 例5.关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( ) A.所有的晶体都表现为各向异性 B.所有的晶体都有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点。 C.晶体一定有规则的几何形状,形状不规则的金属一定是非晶体。 D.晶体可以转变为非晶体,但非晶体不可以转化为晶体。 六、液体表面张力 1.定义:如果在液体表面上任意画一条线,如图所示,线两侧的液体之间具有作用 力,是引力,它的是使液体表面绷紧,叫做液体的表面张力。表面张力的方向垂直于液 面分界线,又与液面相切。 中公教育学员专用资料 141 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 2.形成表面张力的原因:在液体的表层内,分子间距大,分子间的相互作用力表现 为引力。 例6.关于液体的表面张力,下列说法不正确的是( ) A.表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力 B.液体表面层分子的分布比内部稀疏,分子力表现为引力 C.液体的表面张力随温度的升高而减小 D.液体的表面张力随温度的升高而增大 E.表面张力的方向与液面垂直 七、液晶 1.定义:有些化合物像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有 各向异性,人们把这些化合物叫液晶,它是一种介于固态和液态之间的中间态物质。 2.特点: (1)具有流动性 (2)其光学性质具有各向异性 (3)不是所有物质都具有液晶态 (4)液晶分子的空间排列是不稳定的 例7.下列有关液晶的说法,正确的是( ) A.液晶具有流动性 B.液晶具有各向异性 C.液晶具有稳定的空间排列规律 D.液晶就是液态的晶体 八、热力学三大定律与永动机 1.热力学第一定律 内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的 和。它揭示了能量的转化和守恒定律。 中公教育学员专用资料 142 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 表达式:U QW 注意 例8.某一密闭容器内装有一定质量的理想气体,起初处于状态甲,现设法降低气体 的温度同时增大气体的压强,达到状态乙,则关于该气体,下列判断错误的是( ) A.状态甲的密度比状态乙的大 B.状态甲的内能比状态乙的大 C.状态甲的分子平均动能比状态乙的大 D.从状态甲变化到状态乙的过程中,放出的热量多于外界对气体做的功 2.热力学第二定律 克劳修斯:不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化(按热传 导的方向性表述) 开尔文:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化。 3.热力学第三定律:热力学零度不可能达到。 热力学温度又被称为绝对温度,是热力学和统计物理中的重要参数之一。一般所 说的绝对零度指的便是0K,对应零下273.15摄氏度。 4.永动机 (1)第一类永动机 ①概念:不消耗能量而对外做功的机器 ②原因:违背了能量的转化和守恒定律 (2)第二类永动机 ①概念:只能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化的热机。 ②原因:热机的效率不可能达到100%。 中公教育学员专用资料 143 报名专线:400-6300-999 U 为正表示内能增加。在理想气体中,温度不变, U 不变。 Q为正表示吸收热量。绝热情况下,Q不变。 W为正表示外界对气体做正功。等容变化,W不变。学员专用 请勿外泄 能力提升 1.关于下列四幅图的说法,正确的是( )。 A.甲图中估测油酸分子直径时,可把油酸分子简化为球形处理 B.乙图中,显微镜下看到的三颗微粒运动位置连线是它们做布朗运动的轨迹 C.烧热的针尖,接触涂上薄蜂蜡层的云母片背面上某点,经一段时间后形成图丙的 形状,则说明云母为非晶体 D.丁图中分子间距离为r 时,分子间作用力F最小,分子势能也最小 0 2.以下说法正确的是( ) A.当分子间距离增大时,分子间作用力减小,分子势能增大 B.已知某物质的摩尔质量为M,密度为,阿伏加德罗常数为N A ,则该种物质的分 子体积为 M V 0 N A C.自然界一切过程能量都是守恒的,符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生 D.液晶既具有液体的流动性,又具有单晶体的光学向异性的特点 E.一定质量的理想气体,压强不变,体积增大,分子平均动能增加 3.一定质量的理想气体经历了ABC变化过程。其压强随温度变化的 p-t图 如图 3 所示。气体在A、B、C三个装填是的体积分别为 中公教育学员专用资料 144 报名专线:400-6300-999 W A 、 W B 、 W C 。则通过图像可 以判断:()学员专用 请勿外泄 A.W W W B.W W W A B C A B C C. 中公教育学员专用资料 145 报名专线:400-6300-999 W A W B W C D. W A W B W C 4.如图所示,一定质量气体由A经历卡诺循环到A,A到B,B到C为等温,B到C, D到A为绝热,下列说法正确的是()。 A.A→B 外界对气体做功 B.B→C气体分子平均动能增大 C.C→D单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增加 D.D→A气体分子平均速率不变 5.如图所示,粗细均匀的玻璃细管上端封闭,下端开口,竖直插在大而深的水银漕 中,管内封闭有一定质量的空气(可视为理想气体),玻璃细管足够长,管内气柱长4.0cm, 管内外水银面高度差为10.0cm,大气压强为76cmHg。现将玻璃管沿竖直方向缓慢移动, 当管内外水银面恰好相平时,管内气柱的长度约为( )。 A.2.0cm B.3.5cm C.4.0cm D.4.5cm 6.一定量的理想气体,由平衡状态A无论经过什么过程变到另一平衡状态B(P =P ) A B 则系统必然()。学员专用 请勿外泄 A.对外做负功 B.内能减小 C.从外界吸热 D.向外界放热 7.若一定质量的理想气体分别按图 5 中 A/B/C 所示的过程变化,以下说法正确的是 ()。 A.A为等温过程,该过程中气体内能增加 B.A过程中气体温度升高,该过程气体内能不变 C.B为等容过程,该过程气体内能不变 D.C为等压过程中气体内能增加 中公教育学员专用资料 146 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第四章 机械振动与机械波 第一节 机械振动 一、机械振动 1.定义:物体(或物体的一部分)在某一中心位置(也称平衡位置)两侧往复运动, 这种运动叫做机械振动,简称振动。 2.平衡位置 做机械振动的物体原来静止或最终停止振动后振子所在的位置。 3.简谐运动 (1)定义:如果质点的位移与时间的关系遵循正弦函数的规律,即它的正弦图像是 一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动。 (2)描述简谐运动的物理量 a.全振动:振动质点从运动到某一位置开始到再一次以相同的运动速度经过同一位 置的振动过程。 b.位移x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段,位移是矢量。 c.振幅A:振子偏离平衡位置的最大距离。振幅是标量,单位是米。 d.周期T 和频率 f :物体完成一次全振动所需的时间叫周期,频率等于单位时间内 1 完成全振动的次数,他们是表示振动快慢的物理量,二者互为倒数关系:T f e.相位与相位差:相位是用来描述周期性运动的物体在各个时刻所处的不同状态的 物理量,用表示。时的相位,叫做初相位。两个具有相同频率的简谐运动的相位之差叫 做相位差,用表示,,即表示后一个相位比前一个相位超前(3)简谐运动的表达式 x Asin(t) 中公教育学员专用资料 147 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 (4)回复力:振动物体受到的总是指向平衡位置的力叫做回复力。它是效果力。 (5)简谐运动的受力特点及运动特点: ①受力特征: F kx ②运动特征: kx 加速度a ,方向与位移方向相反,总是指向平衡位置。简谐运动是一种变加 m 速运动,在平衡位置时,速度最大,加速度为零;在最大位移处时,速度为零,加速度 最大。 例1.做简谐运动的质点,先后连续经过同一点时(非最大位移处),下列物理量哪 些是不同的( ) A.速度 B.加速度 C.动能 D.势能 (6)简谐运动的图像 如图所示为一弹簧振子做简谐运动的图像。它反映的了振子的位移随时间变化的规 律(其图像为正弦曲线)。 ②根据简谐运动的规律,利用该图像可以得出以下判定: a.振幅A、周期T以及各时刻振子的位置。 b.各时刻回复力、加速度、速度、位移的方向。 c.某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况。 d.某段时间内弹簧振子经过的路程。 例2.某单摆做小角度摆动,其振动图像如图所示,则关于摆球的速率v和悬线对摆 球的拉力F说法正确的是( ) A.t 时刻v最大,F最小 B.t 时刻v最大,F最大 1 2 中公教育学员专用资料 148 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 C.t 时刻v为零,F最大 D.t 时刻v为零,F最小 3 4 二、单摆 1.定义:在细线的一端挂上一个小球,另一端固定在悬点上,如果线的伸缩和质量 可以忽略,球的直径比线长短得多,这样的装置叫做单摆。 2.回复力 单摆的回复力为摆球的重力沿切线方向的分力。 当摆线最大偏角5时,有 中公教育学员专用资料 149 报名专线:400-6300-999 F m g m g x l m l g x 回 s in ,即 F 回 和 x 成正比,比例系数 k m l g 3.周期 单摆的周期公式 T l g 2 注意: ①单摆的摆长 三、弹簧振子 1.定义:由一个一端固定、质量可以忽略的轻弹簧和与它另一端(自由端)相连的 一个不易变形的小球组成的或与此类似的系统称为弹簧振子(有时也将系统中的小球称 为弹簧振子,或简称振子)。 2.特点:它是一种理想化的模型。 m 3.周期:T 2 k l 单摆做简谐运动的条件:单摆在摆角时做简谐运动。 注意: 单摆的回复力是由其所受合力的某一分力来提供的,所以“单摆振动的回复 力就是摆球所受的合力”这一说法是错误的。 是指悬点到球心间的距离。 ②单摆的振动周期与摆球质量无关,只与摆长和所处位置的重力加 速度有关。学员专用 请勿外泄 弹簧振子的周期和频率只取决于弹簧振子的劲度系数和振子的质量,与其放置的环 境和放置的方式无任何关系。 如某一弹簧组振子做简谐运动时的周期为T,不管把它放在地球上、月球上 还是卫星中;是水平放置、倾斜放置还是竖直放置;振幅是大,是小,它的周期 就都是T 例3.李老师用弹簧和物块做成如图所示的弹簧振子演示振动图像。课前准备实验时, 李老师觉得该弹簧振子的频率过小,想让振子的频率增大一倍,为此他将( ) A.换一个质量为原质量两倍的物块 B.换一个质量为原质量一半的物块 C.弹簧长度减去一半 D.弹簧长度减去3/4 例4.理想弹簧一端固定,另一端系有一可视为质点的小球,小球在光滑水平面上做 一维简谐运动。则在一个周期内,弹性势能E 随时间t的变化图像是()。 p 四、阻尼振动 1.定义:振动系统如果受摩擦力或其他阻力的作用,振幅逐渐减小的振动,叫做阻 尼振动。 2.特点:阻尼振动周期不变,只是振幅逐渐减小,能量逐渐减少。 注意: 有阻尼的振动不一定是阻尼振动。因为所谓阻尼振动是指振幅越来越 小,即振动的能量越来越少的振动。若在振动过程中受到阻力,但在其间 又能及时补充能量,仍可维持振幅不变,这就不是阻尼振动。 中公教育学员专用资料 150 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 五、受迫振动 1.定义:如果系统受到周期性外力的作用,就可以利用外力对系统做功,补偿系统 损失,使系统持续地震动下去,这样的振动称为受迫振动。 2.特点:物体做受迫振动时,振动稳定后的频率等于驱动力的频率,跟物体的固有 频率无关 六、共振 1.定义:受迫振动的物体其振动周期(或频率)取决于驱动力的周期,并且当驱动 力的周期(或频率)与物体的固有周期(或频率)相等时,受迫振动的振幅最大,这种 现象叫做共振。 2.共振的条件: f f 驱 固 3.共振曲线: 受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图线,叫做共振曲线,如图所示: 当驱动力的频率等于做受迫振动物体的固有频率即 中公教育学员专用资料 151 报名专线:400-6300-999 f f 0 驱动力:加在振动系统上的周期性的外力 时,受迫振动的振幅最 大。 例5.如图为高中物理教科书中描述的1个实验,A球先发生振动。该实验可观察到 的物理现象和可用于说明的物理问题分别是( )。学员专用 请勿外泄 A.小球D的振幅最大,小球C的振幅最小,摆长与振幅的关系 B.小球D的振幅最小,小球C的振幅最大,摆场与振幅的关系 C.小球B的振幅最大,共振现象 D.小球B和C的振幅相同,受迫振动现象 中公教育学员专用资料 152 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第二节 机械波 一、机械波的产生和特点 1.机械波的产生 机械振动在介质中传播,形成了机械波。机械波产生的条件有两个:一是要有做机 械振动的物体作为波源,二是要有能够传播机械振动的介质。 2.横波和纵波 质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫横波。在横波中,凸起的最高处叫 波峰,凹下的最低处叫波谷。 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波。在纵波中,质点分布最 密的位置叫密部,分布最疏的位置叫疏部。 横波 纵波 在波动中,质点的振动方向 在波动中,质点的振动方向和波的传播方 概念 和波的传播方向相互垂直 向在一条直线上 介质 只能在固体介质中传播 在固体、液体和气体介质中均能传播 在波动中交替、间隔出现波 特征 在波动中交替、间隔出现密部和疏部 峰和波谷 例1.下列有关横波与纵波的说法中正确的是( ) A.沿水平方向传播的波为横波 B.纵波可以在固态、液态、气态介质中传播 C.纵波与横波不可以同时在同一介质中传播 D.凡是振动方向与波传播方向在同一条直线上的波都是纵波 E.横波只能在固体中传播 3.机械波的特点 (1)每一质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动;后一质点的振动总是落后于带 中公教育学员专用资料 153 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 动它的前一质点的振动。 (2)波传播的只是振动这种运动形式,介质中的质点并不随波迁移。波是传递能量 的一种方式。 二、波的传播与波的图像 1.描述机械波的物理量 (1)波长:在振动过程中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离叫波长。 (2)频率:波的频率由波源决定,在任何介质中频率不变。 (3)波速:单位时间内振动向外传播的距离。 机械波在介质中的传播速率是由介质本身的性质决定的。同一列波,在不同的 介质中,波速是不同的。 (4)波速与波长和频率的关系: 例2.一束单色光经由空气射入水中,如图所示,这束光的( ) A.速度变小,波长变短 B.速度不变,波长变短 C.频率变大,波长变长 D.频率不变,波长变长 2.波的图像 (1)波的图像:如图所示为一列横波的图像。反映了在波的传播过程中,某一时刻 介质中各质点的位移在空间的分布。 根据机械波的传播规律,利用波的图像可以得到以下判定: ①介质中质点的振幅A和波长,及该时刻各质点的位移和加速度的方向。 ②根据波的传播方向确定该时刻各质点的振动方向,画出t前后的波形图。 中公教育学员专用资料 154 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 ③根据某一质点的振动方向确定波的传播方向。 (2)波的图象特点 ①质点振动nT(波传播nλ)时,波形不变. ②在波的传播方向上,当两质点平衡位置间的距离为 nλ 时(n=1,2,3…),它们的 λ 振动步调总相同;当两质点平衡位置间的距离为(2n+1) (n=0,1,2,3…)时,它们的振 2 动步调总相反. ③波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向,各质点的起振方向与波源 的起振方向相同. 例3.简谐横波某时刻的波形如图所示.a为介质中的一个质点,由图象可知( ) A.质点a的加速度方向一定沿y轴负方向 B.质点a的速度方向一定沿y轴负方向 C.经过半个周期,质点a的位移一定为负值 D.经过半个周期,质点a通过的路程一定为2A E.若波沿x轴正方向传播,则该时刻质点a振动方向向下 三、波的干涉和衍射 1.波的衍射 (1)定义:波绕过障碍物继续传播的现象。 (2)产生明显衍射现象的条件:障碍物或孔的尺寸比波长更小或与波长相差不多。 衍射是波特有的现象,一切波都会产生衍射现象,当波碰到障碍物时,衍射 现象总是存在的,只是有的明显有的不明显而已。 例4.图1所示为高中物理某教科书描述的一个演示实验。该实验用于学习的物理知 识是 中公教育学员专用资料 155 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 A.衍射 B.干涉 C.折射 D.偏振 2.波的叠加 几列波相遇时,每列波都能够保持各自原来的传播方向继续传播而不互相干扰。只 是在重叠的区域里,任一质点的总位移等于各列波分别引起的位移的矢量和。 3.波的干涉 (1)定义:频率相同的两列波叠加时,某些区域的振幅加大,某些区域的振幅减小, 这种现象叫做波的干涉。 (2)产生稳定的干涉现象的条件:两列波的频率相同 对波的干涉图样的理解: a.稳定干涉中,振动加强区域或振动减弱区域的空间位置是不变的。 b.加强区域中心质点的振幅等于两列波振幅之和,即振动加强了;减 弱区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之差,即振动减弱了。 c.振动加强点的振幅大,振动能量大,但位移不一定总是大。 3.多普勒效应 (1)定义:由于波源和观察者之间的相对运动,使观察者感到波的频率发生变化的 现象。 (2)当波源与观察者有相对运动时,如果二者相互接近,观察者接收到的频率增大; 如果二者远离,观察者接收到的频率减小。 中公教育学员专用资料 156 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 注意:发生多普勒效应时,波源本身的频率并不发生变化,只是观察者接 收到的频率发生了变化。 多普勒效应是所有波动过程共有的特征。 四、振动图像与波动图像 1.振动图像和波动图像对比 振动图像 波动图像 曲线形状 研究对象 一个振动质点 沿波传播的所有质点 一个质点的位移随时间变化 某时刻所有质点相对于平衡位 研究内容 的规律 置的空间分布规律 随时间的推移图像延续但已 随着时间的推移,图像沿波的 图线变化 有形状不变 方向平移 2.波的传播方向与各质点的振动方向的互相确定 方法一:上下坡法 如图所示,将正弦波的波形想象成一条坡路,当顺着波的传播方向行走时,“上坡” 的各质点的振动方向向下,“下坡”的各质点的振动方向向上,可记为“上坡下,下坡 下”。 方法二:特殊点法 由波的传播特点可知,后震动的质点总是重复与其相邻的先震动的质点的运动,而 当质点处于波峰和波谷位置瞬间,速度为零,因此,若知道波的传播方向而判断某质点 的振动方向时,可找到与该点距离最近的波峰或波谷,根据它与波峰和波谷的关系来判 断其振动方向。 如图甲所示,若波向右传播, p点在 p 点前面,则 p 向上运动;如图乙所示,若 波向左传播, p点在 p 点前面,则 p 向下运动。即沿波的传播方向看过去,后面的质 中公教育学员专用资料 157 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 点总是重复前面质点的运动。 例9.周期为2.0s的简谐横波沿 中公教育学员专用资料 158 报名专线:400-6300-999 x 轴传播,该波在某时刻的图像如图所示,此时质点 p 沿 y 轴负方向运动,则该波( ) A.沿 x 轴正方向传播,波速 B.沿 x 轴正方向传播,波速 C.沿 x 轴负方向传播,波速 D.沿 x 轴负方向传播,波速学员专用 请勿外泄 能力提升 1.一弹簧振子在一条直线上做简谐运动,第一次先后经过 M、N 两点时速度 中公教育学员专用资料 159 报名专线:400-6300-999 v ( v 0 )相同,那么,下列说法正确的是( ) A.振子在M、N两点受回复力相同 B.振子在M、N两点对平衡位置的位移相同 C.振子在M、N两点加速度大小相等 D.从M点到N点,振子先做匀加速运动,后做匀减速运动 2.如图所示,虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的振动图象。已知 甲、乙两个物体质量相等.则( ) A.甲、乙两振子的振幅分别为2 cm、1 cm B.如果甲、乙是两个单摆的振动图象则摆长之比为1:2 C.前2秒内甲、乙两振子的加速度均为正值 D.第2秒末甲的速度最大,乙的速度最小 E.0—8s这段时间内两振子通过的路程之比为4:1 3.如图所示,甲、乙是摆长相同的两个单摆,它们中间用一根细线相连,两摆线均 与竖直方向成角.已知甲的质量小于乙的质量,当细线突然断开后,甲、乙两摆都做简 谐运动,下列说法正确的是( ) A.甲不会与乙碰撞 B.甲的运动周期小于乙的运动周期学员专用 请勿外泄 C.甲的振幅小于乙的振幅 D.甲的最大速度小于乙的最大速度 4.如图所示,S S 是两个相干波源,它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表 1. 2 示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a.b.c.d四点,下列说法中 正确的有( ) A.该时刻a质点振动最弱,b.c质点振动最强,d质点振动既不是最强也不是最弱 B.该时刻a质点振动最弱,b.c.d质点振动都最强 C.a质点的振动始终是最弱的,b.c.d质点的振动始终是最强的 D.再过 中公教育学员专用资料 160 报名专线:400-6300-999 T / 4 后的时刻,a.b.c三个质点都将处于各自的平衡位置,因此振动最弱 5.如图是观察水面波衍射的实验装置,AC和BD 是两块挡板,AB 是一个孔,O 是 波源。图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻波纹(图中曲线)间的距离 表示一个波长,则波经过孔之后的传播情况,下列说法中正确的是( )。 A.此时能明显观察到波的衍射现象 B.挡板前后波纹间距离相等 C.如果将孔AB扩大,有可能观察不到明显的衍射现象 D.如果孔的大小不变,将波源的频率增大,将能更明显地观察到衍射现象学员专用 请勿外泄 第五章 光学 第一节 几何光学 一、光的直线传播 c 1.光在真空中的传播速度 c=3×108 m/s,光在介质中的传播速度为:v ,(n 为 n 介质的折射率),光在同一种均匀介质中沿直线传播。 举例:小孔成像、影的形成,日食和月食都是光的直线传播的例证。 2.日食和月食 人位于月球的本影(图 1中区域 3)内能看到日全食,位于月球的半影内(图 1 中 区域2、4)能看到日偏食,位于月球本影的延伸区域(即“伪本影”,图1中区域5) 能看到日环食;当月球全部进入地球的本影区域(图2中区域3)时,人可看到月全食, 月球部分进入地球的半影区域(图2中区域2、4)时,看到的是月偏食。 图1 日食 图2 月食 中公教育学员专用资料 161 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 二、光的反射 光线入射到两种介质的界面上时,其中一部分光线在原介质中改变传播方向的现象。 1.光的反射定律 反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居于法线两侧, 反射角等于入射角。(简记:共面、法线两侧、等角) 2.反射的类型:漫反射、镜面反射 3.应用:平面镜成像 成像特点:等大、正立的虚像,物、像关于镜面对称。 三、光的折射和全反射 光由一种介质射入到另种介质时,在两种介质的界面上将发生光的传播方向改变的 现象叫做光的折射。 1.光的折射定律 折射光线、入射光线和法线共面、折射光线和入射光线分居法线两侧、且光路可逆。 2.折射率:光从真空射入某种介质,入射角的正弦与折射角正弦之比为定值,其值 叫做介质的折射率,表示为 中公教育学员专用资料 162 报名专线:400-6300-999 n s s in in 1 2 c v 补充:影是光被不透光的物体挡住所形成的暗区。影可分为本影和本影,在 本影区域内完全看不到光源发出的光,在半影区域内只能看到光源的某部分发出 的光。点光源只形成本影,非点光源一般会形成本影和半影,本影区域的大小与 光源的面积有关,发光面积越大,本影区域越小。 镜面反射是入射光线是平行光线时,反射到光滑的镜面,又以平行光线出 去。 漫反射是,入射光线是平行光线时,反射到粗糙的物体,反射光线向各个 方向出去。 光疏和光密:两种介质相比较,折射率 n 较大的介质称为光密介质,n 较小的介质 称为光疏介质。(从一种介质进入另一种介质,如果折射光线相较于入射光线偏向法线, 即从光疏进入光密。)学员专用 请勿外泄 3.全反射 (1)全反射现象:光从光密介质入射到光疏介质时,在界面处一部分光被反射回原 介质中,一部分光被折射到另一种介质中,随着入射角的增大,折射角逐渐增大,且折 射光线越来越弱,反射光线越来越强,当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时, 折射光线完全消失,只剩下反射光线。 (2)临界角:折射角等于90°时的入射角,某种介质的临界角用C表示, 。 (3)全反射发生的条件 ①光由光密介质射向光疏介质;②入射角≥临界角。 例 1.两束平行的单色光 a,b 射向长方形玻璃砖,光从上表面入射,恰好从下表面 重叠射出,如图7所示。下面关于这两种单色光说法正确的是( ) A.玻璃中a光的传播速度比b光的大 B.玻璃中a光的折射率比b光的大 C.在相同条件下,做双缝干涉,a光产生的条纹间距比b光窄 D.将a,b光以相同的入射角从玻璃射向空气,若b光能发生全反射,则a光也一定 能发生全反射 例2.如图所示,空气中有一折射率为 2的玻璃柱体,其横截面是圆心角为90°, 中公教育学员专用资料 163 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 半径为 R 的扇形 OAB,一束平行光平行于横截面,以 45°入射角照射到 OA 上,OB 不 ⌒ 透光,若只考虑首次入射到圆弧上的光,则AB 上有光透出部分弧长为( ) A. 中公教育学员专用资料 164 报名专线:400-6300-999 1 6 π R B. 1 4 π R C. 1 3 π R D. 1 5 2 π R 四、光的色散 白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱。 红光波长最长 紫光频率最高 (1)色散的实质是同一介质对不同色光的折射率不同,从红光到紫光,折射率依次 增大。 (2)单色光的颜色是由频率决定的,红光的频率最小,紫光的频率最大,不同介质 中光的频率不变。 (3)不同频率的色光在真空中的传播速度相同,同一介质中,红光的速度最大,紫 光的速度最小。学员专用 请勿外泄 补充:频率取决于振源,波速取决于介质,波长取决于频率和 介质。 偏折角指的是折射光线与原来的入射光线的延长线之间的夹角 (如上图所标注的角)。 从红光→紫光,总结以下六个结论: 1.频率依次增大; 2.同一介质中的传播速度, 依次减小; 3.同一介质中的波长,依次减小; 4.经过三棱镜的偏折角,依 次增大; 5.同一介质中的折射率,依次增大 6.同一种介质的临界角依次 减小。(临界角越小,从光密进入光疏越容易发生全反射,紫光最 容易发生全反射。) 总结:以上结论中三个减小、三个增大,灵活记忆。 例3.雨后,太阳光入射到大气中的水滴发生色散而产生彩虹。设水滴是球形的,图 2 中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在此截面的平面内,a、b、c、d代表四条不 同颜色的出射光线,则他们可能依次是( ) A.紫光、黄光、蓝光、红光 B.紫光、蓝光、黄光、红光 C.红光、蓝光、黄光、紫光、 D.红光、黄光、蓝光、紫光 中公教育学员专用资料 165 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第二节 波动光学 一、光的干涉 1.波的干涉:频率相同的两列波叠加时,空间某些区域的振幅加强,某些区域的振 幅减弱。 2.双缝干涉 (1)亮条纹与暗条纹 光屏上某点到双缝的路程差(光程差)为波长的整数倍时,该点出现亮条纹。 Δr=nλ(n=0、1.2.3……) 光屏上某点到双缝的路程差(光程差)为半波长的奇数倍时,该点出现暗条纹。 Δr=(2n+1)λ/2(n=0、1.2.3……) (2)条纹间距: 中公教育学员专用资料 166 报名专线:400-6300-999 x L d 补充:形成相干波源的方法有两种:1.利用激光(因为激光发出的是单色性 极好的光);2.设法将同一束光分为两束(这样两束光都来源于同一光源,因此 频率必然相等)。 注:L>>d 例1.某同学用单色光进行双缝干涉实验。在原上观察到如图甲所示的条纹,仅改变 一个实验条件后,观察到的条纹如图乙所示,他改变的实验条件可能是( )学员专用 请勿外泄 A.减小光源到单缝的距离 B.减小双缝之间的距离 C.减少双缝到光源之间的距离 D.换用频率更高的单色光源 二、光的衍射 1.光的衍射:光在传播过程中,遇到障碍物或小孔时,光将偏离直线传播的途径而 绕到障碍物后面传播的现象,叫光的衍射。 2.单缝衍射与双缝干涉对比 单缝衍射 双缝干涉 条纹宽度不等,中央最宽,两侧逐 条纹宽度 条纹宽度相等 渐变暗 不 不 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 同 点 同 亮度 中央最亮,两边变暗 清晰条纹,亮度基本相同 点 相同点 都是波的特有现象,属于波的叠加;都有明暗相间的条纹 例2.关于衍射,下列说法正确的是( ) A.衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果 B.双缝干涉中也存在衍射现象 C.一切波都很容易发生明显的衍射现象 D.影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实 E.入射波的波长越大,越容易观察到明显的衍射现象 中公教育学员专用资料 167 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 三、光的偏振 1.自然光:包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿各个方向振动 的光波强度相同。 2.偏振光:振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振,只沿着某个特定方向振动 的光叫偏振光。 3.偏振是横波特有的现象,它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志。 实验现象:自然光通过偏振片P后,只有振动方向与偏振片的透振方向一致 的光波,才能通过,再通过一偏振片Q,若Q的透振方向与P的透振方向相同则 有光线通过,若旋转偏振片Q,随着二偏振片透振方向的夹角增大,透过光线越 来越暗,当透振方向垂直时,无光线透过。 中公教育学员专用资料 168 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 能力提升 1.当月球绕地球旋转时,正好转到太阳和地球之间,在地球上某些地方便发生日食, 下列说法正确的是( )。 A.在月球背面的本影区区域将发生日全食 B.在月球背面的半影区区域将发生日偏食 C.发生日环食时月球距地球比发生日全食时月球距地球近一些 D.发生日环食时月球距地球比发生日全食时月球距地球远一些 2.如图所示,两束不同的单色光P和Q射向半圆形玻璃砖,其出射光线都是从圆心 O点沿OF方向,由此可知( ) A.Q光穿过玻璃砖所需的时间比P光短 B.P光的波长比Q光的波长小 C.P、Q 两束光以相同的入射角从水中射向空气,若Q 光能发生全反射,则 P 光也 一定能能发生全反射 D.如果让 P、Q 两束单色光分别通过同一双缝干涉装置,P 光形成的干涉条纹间距 比Q光的大 3.对于自然光和偏振光,以下认识正确的是( ) A.从太阳、蜡烛等普通光源直接发出的光是自然光 B.自然光通过一个偏振片后成为偏振光,偏振光再通过一个偏振片后又还原为自然 光 C.电灯光透过偏振光,偏振片旋转时看到透射光的亮度无变化,说明透射光不是偏 振光 D.自然光只有在通过偏振片后才能成为偏振光 4.在水下同一深度有两个不同颜色的点光源P、Q,在水面上P光出射光的区域大于 Q光出射光的区域,以下说法正确的是( ) 中公教育学员专用资料 169 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 A.P光对水的折射率小于Q光对水的折射率 B.P光在水中的传播速度小于Q光在水中的传播速度 C.P光恰能使某金属发生光电效应,则Q光不能使该金属发生光电效应 D.用P和Q发出的光分别照射同一双缝干涉装置,P光条纹间距小于Q光条纹间距 中公教育学员专用资料 170 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第六章 近代原子物理 第一节 光电效应 波粒二象性 一、黑体辐射 1.热辐射:一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关,所以叫做热辐 射。 2.黑体:如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,这种 物体就是绝对黑体,简称黑体。 3.黑体辐射:黑体辐射电磁波的强度只与黑体的温度有关。 二、量子化理论 1.能量子:振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍,带电微粒 辐射或吸收的能量也是以这个最小能量值为单位一份一份的进行的,这个不可再分的最 小能量值叫能量子。 公式: 中公教育学员专用资料 171 报名专线:400-6300-999 h (是电磁波的频率,h是普朗克常量,h=6.626×10-34J·s) 2.能量量子化:在微观世界中,能量不能连续变化,只能取某些分立值,这种现象 叫做能量量子化。 三、光电效应及其实验规律 1.光的电磁说(麦克斯韦)学员专用 请勿外泄 例1.下列电磁波光子能量最强的是( ) A.紫外线 B. X射线 C. 可见光 D. 红外线 2.光电效应(电磁理论无法解释) (1)光电效应现象 照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出的现象,叫做光电效应,发射 出来的电子叫做光电子。由于光电效应在电路中形成的电流叫光电流。 光电流的大小与什么有关? 实验结论: ①当入射光的频率较低时,无论光多么强,照射时间多长,光电管都不会发射光电 子,不能产生光电流。 ②当入射光的频率达到某一值 ν 时,才会有光子逸出,产生光电流,这个频率称 0 为极限频率(每一种金属对应一种极限频率)。 ③光电流的大小与入射光强有关。 中公教育学员专用资料 172 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 ④当入射光的频率超过极限频率时,无论光照怎样微弱,光照同时立即产生光电流 (瞬时性),无需能量累积。 解释:光照强度指单位面积上所接受可见光的光通量。光强=nhν,n 是光子数。 增加光强,即增加了光子数n,一个光子能量被一个电子吸收后,该电子逸出。故逃 出的光电子数n' 与光子数n有统计关系,即光子数n越多,电子数n’也越多,即光 电流越大。 例2.(多选)在光电效应实验中,用频率为ν的光照射光电管阴极,发生了光电效 应,下列说法正确的是( ) A.增大入射光强度,光电流增大 B.减小入射光的强度,光电效应现象消失 C.改用频率小于ν的光照射,一定不发生光电效应 D.改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大 (2)饱和电流和遏止电压 ①饱和电流 饱和光电流和光强有关 例3.利用光电管研究光电效应的实验电路如图所示,用频率为 中公教育学员专用资料 173 报名专线:400-6300-999 0 加正向电压时,无光:无Ι;增大光频率, U↑,Ι↑ 阴极跑出的电子全部被阳极吸收时,无 论U如何增大,电流都不再变化,此时的光 电流称为饱和光电流。 的可见光照射阴极 K,电表中有电流通过,则( )学员专用 请勿外泄 A.只用紫外光照射K,电流表中不一定有电流通过 B.只用红外光照射K,电流表中一定无电流通过 C.频率为 中公教育学员专用资料 174 报名专线:400-6300-999 0 的可见光照射K,变阻器的滑片移到A端,电流表中一定无电流通过 D.频率为 0 的可见光照射K,变阻器的滑片向B端滑动时,电流表示数可能不变 ②遏止电压 加反向电压,电场阻碍光电子的运动 遏止电压/最大初始动能的大小与什么有关? 电子逸出的初动能来自光子,光子的能量由频率决定(频率越大能量越大,越危险)。 故遏止电压/最大初始动能由入射光频率决定。 (3)光电效应的四条基本规律 ①当入射光的频率达到某一值ν 时,才会有光子逸出,产生光电流,这个频率称为 c 极限频率(每一种金属对应一种极限频率) ②光强决定逸出光电流的大小 ③光频率决定遏止电压和最大初动能的大小 ④光电效应不需要时间积累,具有瞬时性 3.爱因斯坦光电效应方程 (1)爱因斯坦光子假说 受到普朗克的启发,爱因斯坦于1905年提出:在空间传播的光也不是连续的,是以 光速C 运动的粒子(称为光子)流,是一份一份的,每一份叫做一个光子。一个光子的 能量为E = hν。 (2)光电效应方程 1 表达式:h mv2 w 2 max 0 e U 0 1 2 m v 2m a x 可见,光电子的最大初始动能与遏止 电压成正比。学员专用 请勿外泄 由于原子外层价电子受到原子核的束缚,所以电子要脱离束缚逸出金属表面,就需 要克服这种阻碍做功,是电子脱离某种金属所做功的最小值,叫做这种金属的逸出功, W 用W 表示。逸出功对应金属的极限频率: 0 。 0 c h 4.光电效应中的图像问题 (1)E -ν曲线:光电子的最大初动能E 随入射光频率ν的变化曲线。 k k 由于hW E ,横轴截距即为该种金属的极限频率,纵轴的截距是金属逸出功 0 k 的负值,斜率为普朗克常量。 (2)I-U图:光电流强度I随光电管两极板间电压U的变化曲线。 I :饱和光电流,由光照强度决定 m Uc:遏止电压,由光电子的最大初动能决定( 中公教育学员专用资料 175 报名专线:400-6300-999 1 2 m v 2m a x e U c ),而光电子的最大 初动能取决于入射光的频率。 例 4.爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得 1921 年的诺 贝尔物理学奖.某种金属逸出光电子的最大初动能E 与入射光频率ν的关系如图所示, km 其中ν 为极限频率.从图中可以确定的是(填选项前的字母)( ) 0学员专用 请勿外泄 A.逸出功与ν有关 B.E 于入射光强度成正比 km C.ν<ν 时,会逸出光电子 0 D.图中直线的斜率与普朗克常量有关 例5.研究光电效应的电路如图所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空 管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流。 下列光电流I与A、K之间的电压U 的关系图象中,正确的是( ) AK 四.康普顿效应 1.内容:光在介质中与物质微粒发生相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象 叫做光的散射。康普顿在研究石墨对X射线的散射时,发现在散射的X射线中,除了与 入射波长 中公教育学员专用资料 176 报名专线:400-6300-999 0 相同的成分外,还有波长大于 0 的成分,这个现象称为康普顿效应。学员专用 请勿外泄 2.康普顿效应的意义 ①证明了爱因斯坦光子说的正确性 ②证明了光不仅具有能量,还具有动量 ③揭示了光的粒子性的一面 ④证实了在微观粒子的单个碰撞事件中动量守恒定律和能量守恒定律依然成立 3.光子的动量: 中公教育学员专用资料 177 报名专线:400-6300-999 p h 推导:根据爱因斯坦质能方程 E m c 2 一个光子能量为 h 则 m c 2 h ,质量 m h c 2 由于动量 p m c h c 又由于 c ,所以 p h 五、光的波粒二象性 1.不可把光当成经典观念中的波,也不可把光子当成经典观念中的粒子。 波动性:干涉、衍射(泊松亮斑) 粒子性:光电效应、康普顿效应 2.光在传播过程中表现为波动性,在与物质相互作用时表现为粒子性; 3.大量光子产生的效果表现为波动性,个别光子产生的效果表现为粒子性; 4.频率越低的光子波动性越明显,频率越高的光子粒子性越明显。 例6.关于物质的波粒二象性,下列说法中不正确的是( ) A.不仅光子具有波粒二象性,一切运动的微粒都具有波粒二象性 B.运动的微观粒子与光子一样,当它们通过一个小孔时,都没有特定的运动轨道 C.波动性和粒子性,在宏观现象中是矛盾的、对立的,但在微观高速运动的现象 中是统一的学员专用 请勿外泄 D.实物粒子的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性 中公教育学员专用资料 178 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第二节 原子结构 一、原子的核式结构模型 1.电子的发现 (1)阴极射线 真空玻璃管中有金属板制成的阴、阳极,在两极间加有高压时,阴极会发出一种射 线,这种射线叫做阴极射线。 (2)电子:组成阴极射线的粒子称为电子,是原子的组成部分。 电子的电荷量 中公教育学员专用资料 179 报名专线:400-6300-999 e 1 . 6 0 1 0 1 9 C ;电子的质量 m e 9 .1 1 0 3 1 k g 2.汤姆生的原子模型学员专用 请勿外泄 在汤姆生的原子模型中,原子是一个球体;正电核均匀分布在整个球内,而电子镶 嵌在内。 3.原子核式结构模型 (1)α粒子散射实验 实验现象 绝大多数:α粒子穿过金箔后,基本上仍沿 原来的方向前进。 少数:α粒子(约占八千分之一)发生了大角 度偏转 极少数:超过了90°,也就说几乎被“撞了回 来” 结论: 绝大多数α粒子穿过金箔不偏移——原子内部绝大部分是空的 少数α粒子发生较大偏转——不可能是与电子碰撞导致的,原因是具有原子大 部分质量的带正电部分对α粒子产生了较大的斥力 极少数α粒子被弹回——作用力很大(电量集中),质量很大(质量集中) (2)卢瑟福核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核。原子的全部正电荷和几乎全部质量都 集中在原子核里。带负电的电子在核外空间绕着核旋转。 中公教育学员专用资料 180 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 例1(. 多选)英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔,发现了α粒子的散射现象.图 中O 表示金原子核的位置,则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨 迹的图是( ) A. B. C. D. 二、玻尔理论 1.能量量子化假说(定态假设):原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这 些状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。这个状态叫定态。 2.能级跃迁假设:当原子从一种定态跃迁道另一种定态时,它要发射(或吸收)一 定频率的光子.光子的能量由这两个定态的能量差决定,即hv= E - E 初 末 高能级向低能级跃迁,放出能量;低能级向高能级跃迁,吸收能量。 3.轨道量子化假设:原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。 原子的能量状态是不连续的,因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。 中公教育学员专用资料 181 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 能级:原子的各个定态的能量值就叫做它的能级 基态:在正常状态下,氢原子处于最低的能级E (n=1),这个最低能级对应的定 1 态称为基态。 激发态:当电子受到外界激发时,可从基态迁到较高的能级E ,E …上,这些能级 2 3 对应的定态称为激发态。 处于激发态的原子是不稳定的,它会向较低的能级跃迁,跃迁时释放出来的能量以 光子的形色向外辐射,这就是氢原子发光的现象。原子辐射出的光子的能量等于两能级 间的能量差。 三、氢原子能级 理解: (1)处于基态的原子是稳定的,处于激发态的原子不稳定; (2)原子的能量与原子轨道半径相对应,轨道半径大,能量大,半径小,能量小; (3)注意直接跃迁与间接跃迁:原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时,有 可能是直接跃迁,有可能是间接跃迁,两种情况辐射(或吸收)光子的频率不同。氢原 n(n1) 子跃迁过程产生的光子种类有C2 种。 n 2 (4)使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到 n=∞时,称为电离,所需的能 量为电离能。 (5)使原子能级改变的两种粒子——光子与实物粒子 中公教育学员专用资料 182 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 原子若是吸收了光子能量而被激发,其光子能量必须等于两能级的级差,否则不被 吸收; 原子还可以吸收外来实物粒子(如自由电子)的能量而被激发只要入射粒子的能量 大于或等于两能级的能量差值,就可以使原子发生能级跃迁。 例2.(多选)如图为氢原子的能级示意图,锌的逸出功是3.34eV,那么对氢原子在 能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是( ) A.用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应 B.一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时,能放出3种不同频率的光 C.一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时,发出的光照射锌板,锌板表面所发出 的光电子的最大初动能为8.75eV D.用能量为10.3eV的光子照射,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 E.用能量为14.0eV的光子照射,可使处于基态的氢原子电离 中公教育学员专用资料 183 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第三节 原子核 一、天然放射现象 1.概念:放射性元素自发的发出射线的现象叫做天然放射现象。 2.三种射线: ①射线:实质是氦原子核,带正电,穿透能力很差,电离作用很强。 ②射线:实质是电子,带负电,穿透能力较强,电离能力较弱。 ③射线:实质是光子,不带电,穿透能力最强,电离能力最弱。 例1.放射性元素放出的射线,在电场中分成A、B、C三束,如图所示,其中( ) A.C为氦核组成的粒子流 B.A的电离能力最强 C.B的穿透能力最弱 D.B为比X射线波长更长的光子流 二、原子核的组成及衰变 (一)原子核的组成 1.原子核由质子和中子组成,质子和中子统称核子,质子带正电,中子不带电。 中公教育学员专用资料 184 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 2.原子核符号: AX ,其中 X 为元素符号,上角标 A 表示核的质量数,下角标 Z Z 表示核电荷数(即原子序数) 3.基本关系:①质子数(Z)=核电荷数 =元素的原子序数=核外电子数;②质量数 (A)=核子数=质子数+中子数 (一)原子核的衰变 (1)定义:原子核放出粒子或粒子,由于核电荷数变了,它在元素周期表中 的位置就变了,变成了另一种原子核,我们把这种变化称为原子核的衰变。 (2)衰变与衰变 衰变 衰变 衰变方 程 中公教育学员专用资料 185 报名专线:400-6300-999 AZ X AZ 42 Y 42 H e AZ X Z A 1 Y 01 e 2个质子和2个中子结合成一个整体射 衰变实 出 质 2 11 H 2 10 n 42 H e 中子转化为质子和电子 10 n 11 H 01 e 衰变规 电荷数守恒,质量数守恒 律 (3)射线经常是伴随射线与射线产生的。 (三)半衰期 1.定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间,叫这种元素的半衰期。 2.特点: ①放射性元素衰变的快慢由核内部自身的因素决定,跟元素所处的化学状态和外部 条件无关。 ②半衰期具有统计意义,只对大量放射性元素的原子核有意义,对少量或个别原子 核没有意义。 例2.原子核 29 30 4 T h 表示( ) A.核外有90个电子 B.核内有234个质子 C.核内有144个中子 D.核内有90个核子 三、核力与结合能学员专用 请勿外泄 1.核力:核子之间的相互作用力叫做核力,核力是很强的短程力,核力只存在于相 邻的核子之间。 2.结合能和比结合能 (1)原子核是核子结合在一起构成的,要把他们分开,也需要能量,这就是原子核 的结合能。 (2)结合能与核子数之比叫做比结合能,也叫平均结合能。比结合能越大,表示原 子核中核子结合的越牢固,原子核越稳定。 3.质量亏损与质能方程 (1)质量亏损:原子核的质量小于组成它的核子质量之和,这个现象叫做质量亏损。 (2)质能方程:原子核释放能量时,要产生质量亏损,物体的能量和质量之间存在 着密切的联系。 爱因斯坦质能方程: 中公教育学员专用资料 186 报名专线:400-6300-999 E m c 2 或 E m c 2 例3.一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为 。 该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为 。 四、核反应 1.核反应定义:原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程,称为核反应。在 核反应过程中质量数守恒,电荷数守恒。 2.示例: ①卢瑟福用粒子轰击氮原子核,产生质子的核反应方程:14N4He17O1H 7 2 8 1 ②查德威克发现中子的核反应方程:9Be4He12C1n 4 2 6 0 3.核裂变 (1)定义:核物理中把重核分裂成中等质量的原子核,释放出核能的反应叫核裂变。 (2)铀核的典型裂变方程: 2 3 5U 9 2 10 n 1 4 1B 5 6 a 9 2 3 6 K r 3 10 n E 4.核聚变 (1)定义:两个轻核结合成质量较大的核,这样的核反应叫做核聚变。 (2)典型的核聚变方程:2H4H4He1nE 1 2 2 0 例4.下列核反应中,表达正确的是( )学员专用 请勿外泄 A.238 U—235 Th+ 4 He属于裂变 92 90 2 B.9 Be+4 He—12 C+1 n属于人工转变 4 2 6 0 C.235 U+1 n—141 Ba+92 Kr+3 1 n属于衰变 92 0 56 36 0 D.3 H+2 H—4 He+1 n属于聚变 1 1 2 0 5.人工转变 卢瑟福发现质子的核反应方程: 中公教育学员专用资料 187 报名专线:400-6300-999 1 47 N 42 H e 1 78 O 11 H 查德威克发现中子的核反应方程: 94 B e 42 H e 1 26 C 10 n 6.质能方程 爱因斯坦的相对论指出:物体的能量和质量之间存在着密切的联系,它们的关系是: E = mc2,这就是爱因斯坦的质能方程。 质能方程的另一个表达形式是:ΔE=Δmc2。学员专用 请勿外泄 能力提升 1.氢原子从 n=4 的激发态直接跃迁到 n=2 的激发态时,发出蓝光,当氢原子从 n=5 的激发态直接跃迁到n=2的激发态时,可能发出的是( )。 (1)红外线(2)红光(3)紫光(4)γ射线 A.(3) B.(4) C.(3)(4) D.(1)(2) 2.关于原子和原子核,下列说法中正确的是( ) A.处于激发态的氢原子放出光子后,核外电子运动的加速度将增大 B.氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减少, 原子总能量增大 C.查德威克发现了质子,卢瑟福发现了中子 D.天然放射现象的发现使人类认识到原子是可以再分的 3.可见光光子的能量在1.61 eV—3.10 eV范围内。如图所示,氢原子从第4能级跃 迁到低能级的过程中,根据氢原子能级图可判断( ) A.从第4能级跃迁到第3能级将释放出紫外线 B.从第4能级跃迁到第3能级放出的光子,比从第4能级直接跃迁到第2能级放出 的光子频率更高 C.从第4能级跃迁到第3能级放出的光子,比从第4能级直接跃迁到第1能级放出 的光子波长更长 D.氢原子从第4能级跃迁到第3能级时,原子要吸收一定频率的光子,原子的能量 增加 4.关于核衰变和核反应的类型,下列表述正确的有( )。 中公教育学员专用资料 188 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 A. 中公教育学员专用资料 189 报名专线:400-6300-999 2 3 8U 9 2 2 39 4 T0 h 32 H e 是α衰变 B. 1 47 N 42 H e 1 78 O 11 H 是β衰变 C. 21 H 31 H 42 H e 10 n 是轻核聚变 D. 8 2 3 4 S e 8 2 3 6 K r 2 01 e 是重核裂变 5.氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为v ,从能级n跃迁到能级k时 1 吸收紫光的频率为v ,已知普朗克常量为h,若氢原子从能级k跃迁到能级m,则( ) 2 A.吸收光子的能量为hv + hv B.辐射光子的能量为hv + hv 1 2 1 2 C.吸收光子的能量为hv - hv D.辐射光子的能量为hv – hv 1 2 2 1学员专用 请勿外泄 第二部分 大学物理 第一章 大学物理常用高数微积分公式 一、基本导数公式 中公教育学员专用资料 190 报名专线:400-6300-999 c 0 x x 1 s i n x c o s x c o s x s i n x t a n x s e c 2 x c o t x c s c 2 x e x e x a x a x l n a l n x 1 x l o g a x x 1 l n a a r c s i n x 1 1 x 2 a r c c o s x 1 1 x 2 a r c t a n x 1 1 x 2 a r c c o t x 1 1 x 2 x 1 1 x 2 x 二、微分公式与微分运算法则 dc0 d x x 1 d x dsinxcosxdx d c o s x s i n x d x d t a n x s e c 2 x d x dcotxcsc2 xdx d e x e x d x d ax axlnadx d l n x 1 x d x 1 d log x dx 1 1 a xlna darcsinx dx darccosx dx 1x2 1x2 duvdudv dcucdu duvvduudv学员专用 请勿外泄 中公教育学员专用资料 191 报名专线:400-6300-999 d u v v d u v 2 u d v 三、基本积分公式 k d x k x c x1 xdx c 1 d x x l n x c a x d x l a n x a c e x d x e x c c o s x d x s i n x c s i n x d x c o s x c c o 1 s 2 x d x t a n x c s i 1 n 2 x c o t x c 1 dxarctanxc 1x2 1 1 x 2 d x a r c s i n x c学员专用 请勿外泄 第二章 力学 第一节 质点运动学 一、运动的描述 1.运动方程:质点的位置随时间变化的函数方程 中公教育学员专用资料 192 报名专线:400-6300-999 r r ( t ) 在直角坐标系中: r x ( t ) i y ( t ) j z ( t ) k 2.轨迹方程:质点在运动过程中描出的曲线方程 在运动方程中消去t 就是轨迹方程y = y(x) 3.位移:位移是表示质点位置变化的物理量。在时间∆t内,质点位置的变化 可用它的位移表示 r r ( t t ) r ( t ) 4.速度:速度是表示质点位置变化快慢和变化方向的物理量。将质点的位移与完成 位移所需的时间的比值称为质点在该段时间内的平均速度,用 v 表示, r r(t t)r(t) v t t 平均速度是矢量,其方向与r 的方向相同。 物体的瞬时速度,也称速度,以v 表示 r dr v lim t0 t dt 速度是矢量,其方向与 r 的极限方向一致,即为运动轨迹上该点的切线方向。 反映质点运动瞬时快慢的物理量称为瞬时速率(简称速率),它是∆t→0时平均速率 的极限值,即 s ds v t0v t dt学员专用 请勿外泄 质点所经历的路程与完成这段路程所需时间之比称为质点在该段时间内的平均速 率,以v 表示 中公教育学员专用资料 193 报名专线:400-6300-999 v s t 平均速率为标量。在一般的情况下,平均速度的大小并不等于平均速率。 5.加速度:加速度是描述质点速度随时间变化快慢的物理量。 a v t v ( t t ) t v ( t ) t 0 a d d v t d d 2 t r 2 6.坐标分解: 平面运动: 直角坐标系: a x d d v x t d d 2 t x 2 a y d d v y t d d 2 t y 2 dv 自然坐标:切向a t dt v2 法向a (为曲率半径) n 圆周运动: d v 角速度w ,角加速度 dt R d d w t dv 切向:a t dt v2 法向:a Rw2 n R 二、质点运动学两类问题学员专用 请勿外泄 1.已知加速度a,求速度v=v(t): 中公教育学员专用资料 194 报名专线:400-6300-999 a d d v t d v a d t 积 分 d v a d t 得 v v ( t ) C (1) C为任意常数,由速度的初始条件确定 将初始条件: t t 0 , v v 0 ,代入(1)式得 C 1 v 0 v ( t 0 ) 即: v v 0 v ( t ) v ( t 0 ) = v 0 + t t0 a ( t ) d t 2.已知速度v,求位矢x(t): dx v dxvdt 积分dxvdt dt 得x x(t)C(2) C为任意常数,由速度的初始条件确定 将初始条件: t t 0 , x x 0 ,代入(2)式得 C 1 x 0 x 0 ( t ) 即: x x 0 x ( t ) x 0 ( t ) 所以, x x 0 t t0 v ( t ) d t 质点位移为: t x xx v(t)dt 0 t 0 三、规律总结 质点运动这类题,首先看求什么,其次看已知什么。 1.求运动函数,已知条件为a=f(t),先求出v(t),再求x(t),即: dv a=f(t) f(t) f(t)dt dvv F(t);再由 dt F ( t ) = d d x t ,分离 变量积分可求解。 2.求位移x与速度v的关系时,无论条件给的a=f(x)还是a=f(v),都用: dv dv dx dv a v ,然后分离变量,积分,得解。 dt dx dt dx学员专用 请勿外泄 四、典型习题 1.一质点沿 x 轴运动,其加速度与位置的关系为 中公教育学员专用资料 195 报名专线:400-6300-999 a 3 4 x ( m / s 2 ) 。已知质点在 x0m处速度 v 0 3 m / s ,则质点在x5m处的速度为多少? 2.质量为 m 的物体,最初静止于 x 0 处,在力 f k x 2 (k为常量)的作用下,沿 直线运动,则物体在x处的速率为多少? 3.运动会上跳水运动员自10m跳台自由下落。入水后因受水的阻碍而减速,自水面 向下取坐标轴oy,其加速度为 k v y 2 ,k=0.4m-1。求运动员速度减为入水速度的1/10时, 运动员入水深度。学员专用 请勿外泄 第二节 功和功率 一、功 1.定义:力对空间的积累效应表现为功。 2.公式: 恒力的功:A F r N b b 变力的功:AF r N,r0 dA Fdr i i a a i1 3.平面直角坐标系中的功 中公教育学员专用资料 196 报名专线:400-6300-999 F F x i F y j r x i y j 则 d A F d r (Fi F j)( dxi dyj) FdxF dy x y x y 4.功是标量,但有正负,与力和位移的夹角有关;功是力对空间的积累,是过程量, 与路径有关。 二、功率 1.定义:力在单位时间内所做的功。 2.平均功率: P Δ Δ A t 3.瞬时功率: P lΔ i mt 0 Δ Δ A t d d A t F d d t r F v 三、保守力与非保守力 (1)保守力:做功与路径无关,只与相互作用的始末相对位置有关的力。即一质 点相对于另一质点沿闭合路径移动一周时,他们之间的保守力做功必然为零。 表达式: F ( r ) d r 0 万有引力、重力、静电场力、弹力等都是保守力。 (2)非保守力:力所做的功与质点所经路径有关。 表达式: F(r)dr 0学员专用 请勿外泄 若 中公教育学员专用资料 197 报名专线:400-6300-999 F ( r ) d r 0 ,则该力为耗散力,如摩擦力。 四、典型习题 1.一个质点同时在几个力作用下的位移为: r 4 i 5 j 6 k ( S I ) ,其中一个力为 恒力F 3i 5j9k(SI),则此力在该位移过程中所作的功为()。 A. 6 7 J B. 9 1 J C. 1 7 J D. - 6 7 J学员专用 请勿外泄 第三节 刚体力学 一、角动量守恒 1.角动量 (1)物理意义:描述物体的转动特征的物理量 (2)定义:一个动量为 p 的质点,它对惯性参考系中某一固定点 O 的角动量 L 用 下述矢量叉积定义: 中公教育学员专用资料 198 报名专线:400-6300-999 L r p r m v 其中 L 是质点对参考点的动量矩(角动量), r 是参考点指向质点的矢量。 (3)大小和方向:根据叉积的运算法则,角动量大小为 L = r p s i n 其中为 r 、 p 之间的夹角。方向用右手螺旋定则判定,即用右手四指从 r 经小于 1 8 0 角转向P,则木质的指向为L的方向。 (4)单位:kgm2/s量纲:ML2T1 (5)质点的角动量还取决于它的矢径,因而取决于固定点位置的选择。同一质点, 相对于不同的点,它的角动量有不同的值。 2.力矩学员专用 请勿外泄 (1)定义:M rF 其中 中公教育学员专用资料 199 报名专线:400-6300-999 r 为参考点指向质点的位置矢量。 (2)大小: M r F s i n (3)方向:右手螺旋定则判断。 (4)单位:N·m量纲:ML2T-2 (5)对力矩的理解:力矩的概念其实并不生疏,初中学习的杠杆原理中:力F对一 个支点O的力矩的大小等于F和力臂 r 0 = r s i n 的乘积。力臂指的是从支点到力的作用 线的垂直距离。 (6)质点受多个力共同作用时,总力矩为各力对参考点的力矩的矢量和: M rF rF rF 1 2 N r F i 3.角动量定理 dL (1)公式:M dt (2)物理意义:质点所受的合外力矩等于它的角动量对时间的变化率(力矩和角 动量都是对于惯性参考系中同一固定点而言) (3)证明:角动量对时间的导数: d d L t d d (t r p ) d d r t p r d d p t dr 由于 v, dt p = m v dr ,所以 p等于0 dt dL d p 得 r rF M dt dt 4.角动量守恒 (1)内容:如果对于某一固定点,质点所受的合外力矩为零,则此质点对该固定 点的角动量矢量保持不变。 (2)证明:如果 M 0 ,则 d d L t = M 0 ,因而 L =常矢量。 (3)注意:力矩M=rF为零这一条件,可能是质点所受外力为零,也可能是外 力不为零。但在任意时刻,r、F 平行。学员专用 请勿外泄 二、刚体转动 1.刚体的描述 (1)刚体模型:是受力时不改变形状和体积的物体。是一种理想模型。 (2)刚体的平动:刚体在运动中,联结体内两点的直线在空间的指向总保持平行, 这样的运动叫平动。 特点:刚体平动时,其上各点具有相同的速度、加速度及相同的轨迹,可用一个质 点的运动代替刚体的运动。 (3)刚体的定轴转动:刚体运动时,其上各质元都绕同一直线作圆周运动,这种运 动称转动。该直线称为转轴,若转轴不动,称定轴转动。 特点:①刚体上各点都在垂直于固定轴的平面内(转动平面)做圆周运动,其圆心 都在一条固定不动的直线(转轴)上。 ②刚体上各点到转轴的垂直线,在同样的时间内所转过的角度都相同,因而用角量 描述刚体的运动。 2.定轴转动的描述 (1)角速度 公式: 中公教育学员专用资料 200 报名专线:400-6300-999 lΔ i mt 0 Δ Δ t d d t ,在定轴转动中,转向只可能有两个方向,取逆时针转动 >0,顺时针转动< 0。 单位: r a d / s (2)角加速度 Δ d d2 公式: lim ,可正可负,当与同号时,转动加快,异号 Δt0 Δt dt dt2 时减慢。 (3)刚体定轴转动与匀变速直线运动对应公式 当匀变速转动 =常量 t 0 1 t t2 0 2 2 2 2() 0 0学员专用 请勿外泄 (4)线量与角量的关系 线量——质点做圆周运动的位移r、速度v、加速度a 角量——描述刚体转动整体运动的、、 大小关系: 弧长: 中公教育学员专用资料 201 报名专线:400-6300-999 s r 线速度:vr 切向加速度: a t r 法向加速度: a n v r 2 2 r 3.转动惯量 (1)物理意义:转动惯量是转动惯性的量度。 (2)设刚体绕Oz 轴转动,刚体角动量在z 轴的投影 L z i L iz = i m vi iz r i ( i m ri 2i ) v iz r i 我们定义转动惯量 J m ri 2i ,单位:kgm2 刚体对z 轴角动量 L z J 刚体对z 轴总外力矩 M z d L d t z J d d t J 由上式可以看出,刚体所受的总外力矩M 一定时, z J 越大,就越小。意味着越 难改变其角速度。 (3)转动惯量大小的决定因素: ①刚体的总质量 ②质量的分布 ③给定轴的位置 线dmdl 质量连续的刚体的转动惯量:J r2dm面dmdS ,其中、、分别为质 体dmdV 量的线密度、面密度和体密度。 (4)几种典型形状的刚体的转动惯量。学员专用 请勿外泄 (5)刚体的平衡方程: 刚体平衡的充要条件有二:无平动 中公教育学员专用资料 202 报名专线:400-6300-999 F i 0 ;无转动 M i 0 (对某定点如A) 当两条件满足时,外力对任何定点的力矩的矢量和也为零 4.质点和刚体的比较 质点 刚体 F m a m d d v t M J J d d t t2 t1 F d t P 2 P 1 t2 t1 M d t L 2 L 1 F 0Pmv 恒矢量 i外 i i i i i M i 0 L i J i i 外 恒 矢 量 三、典型习题 1.求作用于圆锥摆质点m上的重力,拉力及合力的力矩。(摆长r ) 0学员专用 请勿外泄 2.对一个绕固定水平轴O匀速转动的转盘,沿如图所示的同一水平直线从相反方向 射入两颗质量相同、速率相等的子弹,并留在盘中,则子弹射入后转盘的角速度应为 ( )。 A.增大 B.减少 C.不变 D.无法确定 3.一轻绳绕在固定在水平轴上的定滑轮上,滑轮的转动惯量为 中公教育学员专用资料 203 报名专线:400-6300-999 J ,绳下端挂一物体。 物体所受重力为P,滑轮的角加速度为,若将物体去掉而以与P相等的力直接向下拉 绳子,滑轮的角加速度将( )。 A.不变 B.变小 C.变大 D.无法判断学员专用 请勿外泄 中公教育学员专用资料 204 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 能力提升 1.一质点沿x 轴正方向运动,其速度按 中公教育学员专用资料 205 报名专线:400-6300-999 v k x 的规律变化,式中k 是正常数。当 t=0时,质点位于原点O处。求该质点的速度及加速度随时间t的变化规律。 2.质量为m的跳水运动员从10m高的跳台跳下,当他离开跳台时的初速度为零,在 水中所受浮力与其自身所受重力正好抵消,所受阻力大小为 v 2 ,为比例系数,不考虑 身高,忽略空气阻力。取重力加速度g=10m/s2 (1)求跳水运动员入水时的速率V ; 1 (2)若其入水后里面下沉,以入水点为坐标原点,里面向下建立 X 轴,求下沉速 率V与下降深度X的关系。 3.确定物体绕某个轴的转动惯量,可以由理论计算也可通过实验测定。 (1)用积分计算质量为M,半径为R的匀质薄圆盘绕其中心轴转动惯量。 (2)如图,该圆备用质量未知,则可用如图9所示的实验方法测得该圆盘绕中心轴 的转动惯量。左圆盘的边缘绕有质量不计的细绳,绳的下端挂一质量为m的重物,圆盘 与转轴间的摩擦忽略不计。测得重物下落的加速度为a,求圆盘绕其中心轴的转动惯量。学员专用 请勿外泄 中公教育学员专用资料 206 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第三章 电场 第一节 静电场及叠加 一、电场 电场强度 1.电场:电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。 2.电场强度:不同的带电体系具有不同的电场,同一电荷体系的电场在空间具有一 定的分布。为了定量的描述电场中各点电场的性质,引入一新的物理量——电场强度。 二、电场叠加原理 给定电荷分布电场强度的计算 q 1.点电荷的电场强度:E r 4r3 0 2.点电荷系的电场强度的计算: 中公教育学员专用资料 207 报名专线:400-6300-999 E 4 1 0 i q r i3i r i 3.连续分布电荷的电场强度计算: 任意带电体的电荷可以看成是很多极小的电荷元dq的集合,每一个电荷元dq在空 间任意一点P所产生的电场强度,与点电荷在同一点产生的电场强度相同。整个带电体 在P点产生的电场强度就等于带电体上所有电荷元在P点场强的矢量和,如果点P相对 于电荷元dq的位置矢量为r,则电荷元dq在P点产生的电场强度,进而整个带电体在P 点产生的电场强度为: 1 dq 1 dq dE r 求积分E r 4 r3 4 r3 0 0学员专用 请勿外泄 应该注意,上式都为矢量式。实际应用中多用标量式(投影式),如 E 沿 X 轴的 投影式为 dq E dE cos x x 4r2 0 式中表示r 与 X轴的夹角。 三、典型习题 1.有一均匀带电细直棒,长为L,所带总电量为q .直棒外一点P到直棒的距离为a, 求点P的电场强度,并讨论棒为半无限长和无限长的情况下,点P的电场强度。 2.求均匀带电细棒中垂面上的场强分布,设棒长为 L,带电总量为 q(q>0)。并讨 论 中公教育学员专用资料 208 报名专线:400-6300-999 x L 和 x L 的情况。学员专用 请勿外泄 3.均匀带电圆板,半径为R,电荷面密度为求轴线上任一点P的电场强度。 中公教育学员专用资料 209 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第二节 静电场的通量、高斯定理 一、电场线 1.定义:在电场中作一系列有向曲线,使曲线上每一点的切线方向与该点的场强方 向一致,这些有向曲线称为电力线(又称电场线),简称E线。(首先由法拉第引入) 2.物理意义:形象地描绘出电场中的电场强度分布状况的线。 3.为了表示出场强的大小,我们规定:电场中任一点场强的大小等于在该点附近垂 直通过单位面积的电力线数,即 中公教育学员专用资料 210 报名专线:400-6300-999 d d N S E ( 电 场 线 密 度 ) 按此规定,电场强度的大小E就等于电力线密度,电力线的疏密描述了电场强度的 大小分布,电力线稠密处电场强,电力线稀疏处电场弱,匀强电场的电力线是一些方向 一致,距离相等的平行线。 4.电力线的性质: (1)电力线起自正电荷(或来自无穷远),终止负电荷(或伸向无穷远),但不 会在无电荷的地方中断,也不会形成闭合线。 (2)因为静电场中的任一点,只有一个确定的场强方向,所以任何两条电力线都 不可能相交。 二、电场强度的通量 1.定义:通过电场中某一个曲面的电力线数称为通过该曲面的电通量 。 e 2.大小: e E E S S E c o s d S E S ( ( ( a b c ) ) ) 图 学员专用 请勿外泄 若对封闭曲面,并规定面元法向n的正向为从面内指向面外,则上式可表示为: 中公教育学员专用资料 211 报名专线:400-6300-999 e S E d S 0 0 从 从 闭 闭 面 面 穿 穿 出 出 的 的 电 电 场 场 线 线 数 数 大 小 于 于 穿 穿 入 入 闭 闭 面 面 的 的 电 电 场 场 线 线 三、高斯定理 在真空中通过任意闭合曲面的电通量等于该曲面内电荷电量的代数和除以 0 ,这便 是高斯定理。其数学表达式为: S ' E d S 1 0 n i 1 q i 写 成 q 0 应当注意,高斯定理说明了通过封闭面的电通量,只与该封闭面所包围的电荷有关, 并没有说封闭曲面上任一点的电场强度只与所包围的电荷有关,封闭面上任一点的电场 强度应该由激发该电场的所有场源电荷(包括封闭面内、外所有的电荷)共同决定。 高斯定理证明: 以点电荷 q 所在点为中心,取任意长度r为半径,作一球面S包围这个点电荷 q , 据点电荷电场的球对称性知,球面上任一点的电场强度 E 的大小为 4 q 0 r 2 ,方向都是 以q为原点的径向,则电场通过这球面的电通量为: e S E d S S 4 q 0 r 2 d S 4 q 0 r 2 S d S q 0 0 0 此结果与球面的半径r无关,只与它包围的电荷有关,即通过以 q为中心的任意球 面的电通量都一样,均为q/ ,用电力线的图象来说,即当 q >0 时, > 0 ,点电 0 e学员专用 请勿外泄 荷的电力线从点电荷发出不间断的延伸到无限远处;q<0 时, < 0 ,电力线从无限远 e 不间断地终止到点电荷。 四、典型习题 1.求无限大均匀带电平面的电场分布.已知带电平面上面电荷密度为σ。 中公教育学员专用资料 212 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 2.设有以无限长均匀带电直线,单位长度上的电荷,即电荷线密度为,求距直线 为r处的电场强度。 中公教育学员专用资料 213 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第三节 静电场环路定理 一、电场的环流定理 静电场的环流定理:在静电场中,电场强度E沿任意闭合路径的线积分为零。 即为: 中公教育学员专用资料 214 报名专线:400-6300-999 l E d l 0 二、静电场是保守场 电势能 静电场环路的功: l q E d l 0 特点:保守力与路径无关 电势能:静电场是保守力场,所以在静电场中也可以引入势能的概念,称为电势能。 若选b点为电势能零点,即 W b 0 ,则场中任一点a的电势能为 A a b b a q 0 E d l ( W b W a ) ( E p B E p A ) E p A W a q 0 b a E d l 三、电势 1.定义:我们定义此比值为电场中a点的电势,用 V a 表示,即 V a W q a 0 a E d l 2.电势叠加原理:在真空中有 N 个点电荷,由场强叠加原理及电势的定义式得场中 任一点P的电势为 V Edl E dl E dl V P i i i r r r i i i 上式表示,在多个点电荷产生的电场中,任意一点的电势等于各个点电荷在该点产 生的电势的代数和.电势的这一性质,称为电势的叠加原理. 3.电势的计算 (1)已知电场,求电势:学员专用 请勿外泄 (2)已知电荷,求电势: 设第i个点电荷到点P的距离为 中公教育学员专用资料 215 报名专线:400-6300-999 r i ,P点的电势可表示为 V P i V i 4 1 0 N i 1 q r i i 不同分布情况下的电势: dV 体分布 4 r V 0 dq dS V 面分布 P 4 r 4 r 0 S 0 dl 线分布 4 r L 0 四、典型习题 1.电量为 q 的电荷任意的分布在半径R 的圆环上,求圆环轴线上任一点P的电势。学员专用 请勿外泄 2.如图,A点与B点间距离为2l,0CD是以B为中心,一l为半径的半圆路径。A、 B两处各放有一点电荷,电量分别为+q和-q。若把单位正电荷从O点沿OCD移到D点, 则电场力所做的功为_________;把单位负电荷从 D 点沿 AB 延长线移到无穷远,则电 场力做的功为_________。 中公教育学员专用资料 216 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第四章 磁场 第一节 磁感应强度 一、电流 电流密度 1.电流大小 定义:在单位时间内通过导体截面的电荷量。 定义式: 中公教育学员专用资料 217 报名专线:400-6300-999 I d d q t (大小) 2.电流密度( j ) 电流密度是矢量,方向与该点正电荷运动的方向一致,大小等于通过垂直于电流方 向的单位面积的电流。记作: j d d I S 通过一个封闭曲面S的电流强度可以表示为 I jdS S 根据 j 的意义可知,上式表示净流出封闭曲面的电流强度,也就是单位时间内从封 闭面内向外流出的正电荷的电量。 3.恒稳电流 (1)恒稳电流是指导体内各处的电流密度都不随时间变化的电流。稳恒电流也叫 直流电。 (2)通过任一封闭曲面的稳恒电流为零,即学员专用 请勿外泄 中公教育学员专用资料 218 报名专线:400-6300-999 S j d S 0 4.恒稳电场 (1)在恒稳电流的情况下,导体内电荷的分布不随时间的改变而改变,分布不随 时间改变电荷产生不随时间改变的电场,这电场就叫恒稳电场。 (2)由恒稳电场的性质可知,导体内稳定的不随时间改变的电荷分布就像固定的 静止电荷分布一样,所以恒稳电场跟静电场有许多相似之处,如它们都服从高斯定理和 场强环路积分为零的规律。 二、电源电动势 定义:电源的电动势等于把单位正电荷从负极经电源内移到正极所作的功。为标量。 三、磁感应强度 1.磁感应强度 B 作为定量描述磁场中各点特性的基本物理量,其地位与电场中的电 场强度E相当。(与高中物理中的无异)。 大小: B F q m v 方向:由正电荷所受磁场力F 的方向,按右手螺旋定则,四指沿小于 180 度角转 m 向正电荷运动速度 v 的方向,大拇指所指的方向为磁感应强度B的方向。 单位: 1 T = 1 N / ( A m ) 2.磁感应线 (1)定义:跟电场线相似,我们画出一条条闭合曲线,这些曲线与闭合电流相互 套链,使曲线上任一点的切线方向与该点处的磁场方向一致,这些曲线称为磁感应线。 (2)物理意义:形象地描绘出磁场中磁场感应强度的分布。 (3)为了表示出磁感应强度的大小,我们规定:通过磁场中某点处垂直于B的单 位面积的磁感应线数就等于该点的磁感应强度。 按此规定,磁场较强的地方,磁感应线较密;反之,磁感应线较稀疏。 3.磁感应线的性质: (1)磁感应线为无头无尾的闭合曲线,没有起始点。学员专用 请勿外泄 (2)因为磁场中的任一点,只有一个确定的磁感应强度方向,所以任何两条磁感 应线都不可能相交。 四、磁通量 1.定义:在磁场中,通过一给定曲面的总磁感线数,称为通过该曲面的磁通量,用表 示。 匀强磁场的磁通量: BS BScos 一般磁场的磁通量: 中公教育学员专用资料 219 报名专线:400-6300-999 s B d S 2.高斯定理 内容:对于一个闭合的曲面,一般规定取向外的指向为正法线的方向,这样,磁感 应线从闭合面穿出处为正,穿入处的为负。即: S B d S 0 解释:由于磁感应线是闭合线,因此穿入闭合曲面的磁感应线数必然等于穿出闭合 曲面的磁感应线数,所以通过任一闭合曲面的总磁通量为零。 说明:磁场是无源场;电场是有源场。 五、磁感应强度的计算 1.毕奥—萨伐尔定律 电流元 I d l 在空间任一点P处所激发的磁感应强度 d B 的为: Idl e dB 0 r 4 r2 式中的r是从电流元所在点到P点的位矢的大小,dB的方向垂直于Idl与r组成的学员专用 请勿外泄 平面,方向用右手螺旋定则判断。 4107Tm/A,称为真空磁导率。 0 则任意线电流所激发的总磁感应强度为: Idl e B dB 0 r L 4 L r2 运动电荷产生激发的磁感应强度为: 中公教育学员专用资料 220 报名专线:400-6300-999 B q d d B N 4 0 L q v r 2 e r 六、典型习题 模型一:长直导线的磁场 1.设有长为z的载流直导线,其中电流为I,计算距离直导线为r 的P点的磁感应强 0 度。 模型二:载流圆线圈轴线上的磁场 2.如图所示,半径为R的圆形线圈,通以电流I,计算垂直线圈平面轴线上的P点的 磁感应强度。学员专用 请勿外泄 中公教育学员专用资料 221 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第二节 安培环路定理 一、安培环路定理 1.内容:在稳恒电流的磁场中,磁感应强度 中公教育学员专用资料 222 报名专线:400-6300-999 B 沿任何闭合回路L的线积分(环流), 等于穿过这回路的所有电流强度代数和的 0 倍,数学表达式: l B d l 0 i I i 2.意义: B 的环流 l B d l 只和穿过环路的电流有关,而与未穿过环路的电流无关, 但是环路上任一点的磁感应强度 B 却是所有电流(无论是否穿过环路)所激发的场在该 点叠加后的总磁感应强度。 3.有旋场和无旋场 (1)磁感应强度 B 的环流并不恒等于零,通常把磁场叫做有旋场。 (2)静电场强度 E 的环流恒等于零,所以把静电场叫做无旋场。 4.静电场与稳恒磁场关于高斯定理和环路环路定理的比较: 高斯定理 环路定理 静电场 q Edl 0 EdS in l S 0 保守场、无旋场 有源场 稳恒磁场 BdS 0 Bdl I 0 i S l 穿l 无源场 非保守场、有旋场学员专用 请勿外泄 二、安培环路定理的应用 1.公式: Bdl I 0 i l 穿l 2.运用磁场的安培环路定理求解具有对称性的磁场分布: (1)分析磁场的对称性:根据电流的分布来分析; (2)通过场点恰当选取合适的闭合积分路径; (3)规定积分回路的正绕向,确定回路内电流的正负; (4)列安培环路定理方程,求出B。 中公教育学员专用资料 223 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 能力提升 1.半径为R,电荷线密度为的半圆弧,在其圆心处产生的场强大小为( )。 A. 中公教育学员专用资料 224 报名专线:400-6300-999 4 0 R B. 2 0 R C. 4 0 R 2 D. 2 0 R 学员专用 请勿外泄 第五章 热学 第一节 气体动理论 考点梳理 一、理想气体方程 1.准静态过程(平衡过程):气体从一个状态不断地变化到另一状态,如果过程进 展得十分缓慢,使所经历的一系列中间状态都无限接近平衡状态,这个过程叫准静态过 程或平衡过程。 2.理想气体状态方程 当质量为m,摩尔质量为M的理想气体处于平衡态时,状态方程为: 中公教育学员专用资料 225 报名专线:400-6300-999 p V m M R T 式中R为普适气体常量,R=8.31 J / ( m o l K ) m = m 0 N 、 M m 0 N A ,代入状态方程,则 p N V N R A T 则理想气体状态方程可改写为: p n k T 式中 n N V ,为单位体积内气体分子数量; k N R A = 1 . 3 8 1 0 2 3 J / K ,为玻尔兹 曼常数。 3.理想气体的压强公式 2 1 p n 其中 m v2为分子的平均平动动能。(该规律属于统计规律, 3 k k 2 0 不是力学规律) 4.理想气体的温度公式 1 3 m v2 kT k 2 0 2 5.理想气体的内能 (1)分子的自由度 单原子气体分子自由度为 3;双原子气体分子自由度为 5;三原子及三原子以上的 气体分子自由度为6。 (2)能量按自由度均分定理学员专用 请勿外泄 1 气体分子任一自由度的平均动能都等于 kT ,如果气体分子有i个自由度,则每个 2 分子的总平均动能就是 中公教育学员专用资料 226 报名专线:400-6300-999 i 2 k T (3)理想气体的内能(刚性分子): 质量为m(摩尔质量为M)的理想气体的内能: E m M i 2 R T 由此可知,一定量的理想气体的内能只由分子运动的自由度 i 和气体的热力学温度 T,而与气体的体积和压强无关。 例1.估算在标准状态下,每立方厘米的空气中有多少个气体分子。 例2.关于温度的意义,有下列说法正确的是( )。 A.气体的温度时分子平均平动动能的量度 B.气体的温度时大量气体分子热运动的机体表现,具有统计意义 C.温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同 D.从微观上看,气体的温度表示每个气体分子的冷热程度学员专用 请勿外泄 第二节 热力学定律 考点梳理 一、热力学第零定律 如果两个物体都与处于确定状态的第三物体处于热平衡,则该两个物体彼此处于热 平衡。 二、热力学第一定律 1.气体膨胀做功 中公教育学员专用资料 227 报名专线:400-6300-999 d A p S d l p d V 2.热力学第一定律 (1)内容:外界对系统传递的热量,一部分是使系统的内能增加,另一部分是用 于系统对外作功。 Q E E A 2 1 (2)当气体经历一个状态变化的准静态过程时,上式可写成: V QE E 2 pdV 2 1 V 1 (3)实验证明,内能的改变量只决定于初末两个状态,而与所经历的过程无关。 但系统由一个状态变化到另一个状态时,所作的功不仅取决于系统的初末状 态,而且与所经历的过程有关。 3.第一定律的应用 (1)等体过程 ①在等体过程中, d V 0 ,所以 d A 0 ,则有 d Q V d E (下标V表示体积不变) ②为了计算气体热传递的热量,我们引入摩尔热容概念。同一种气体在不同过程中, 有不同的热容。 摩尔定体热容:指 1mol 气体在体积不变而且没有化学反应与相变的条件下,温度 改变1K或者1 C ,气体所吸收或放出的热量,用C 表示,其值由实验测定。 V,m 这样,质量为 m 的气体在等体过程中,温度改变 dT 时所需的热量为: m dQ C dT V M V,m学员专用 请勿外泄 m 则有dE C dT(因为气体的内能只能温度有关,所以该式在任何过程中都 M V,m 成立) 又 中公教育学员专用资料 228 报名专线:400-6300-999 E m M i 2 R T 可得 C V , m = i 2 R 由上式可知,理想气体的摩尔定体热容只与分子自由度有关。 (2)等压过程 ①在等压过程中,压强不变,则 d p = 0 。如果气体体积由 v 增加到vdv,温度从 T增加到 T d T m ,根据理想气体状态方程,则气体所作的功为:dA pdV RdT M 根据热力学第一定律,系统吸收的热量为: d Q P d E m M R d T 对上式积分,则得整个过程中传递的热量为: Q p E 2 E 1 m M R ( T 2 T 1 ) ②摩尔定压热容:指1mol气体在压强不变而且没有化学反应与相变的条件下,温 度改变1K或者1 C ,气体所吸收或放出的热量,用 C ,p m 表示,其值由实验测定。 同等体一样推导可得 d Q p m M C ,p m d T m 又因为E E C R(T T) 2 1 M V,m 2 1 则C C R(迈耶公式) p,m V,m ③摩尔热容比(绝热指数):摩尔定压热容 C ,p m 与摩尔定体热容C 之比,用 V,m 表示: C C p V m m i i 2 , , (3)等温过程 等温过程中, pV pV ,系统对外做功为: 1 1 2 2学员专用 请勿外泄 中公教育学员专用资料 229 报名专线:400-6300-999 A V 2 V 1 p d V V 2 V 1 p V1V 1 d V p V1 1 l n V V 2 1 p V1 1 l n p p 1 2 根据气体状态方程 A m M R T l n V V 2 1 m M R T l n p p 1 2 又等温过程,气体内能不变,吸收的热量和它所作的功相等,则有 Q T A m M R T l n V V 2 1 m M R T l n p p 1 2 (4)绝热过程 在绝热过程中, d Q 0 ,根据热力学第一定律,有 dE pdV 0 E A 质量为m的理想气体由温度 T 1 在绝热过程到T ,则气体作功为: 2 m A(E E ) C (T T)三、卡诺循环 2 1 M V,m 2 1 1.卡诺循环是由两个准静态的等温过程和两个准静态的绝热过程组成。上图为理想 气体卡诺循环的p—V图,其中ab和cd表示温度不同的两条等温线,bc和da是两条绝 热线。完成一个循环后,气体的内能回到原值不变。 (对上图的理解,在abc膨胀的过程中,气体对外作功A 为曲线abc下面的面积; 1 在cda压缩的过程中,外界对气体作功A 是曲线cda下面的面积。因为A > A ,所以气 2 1 2 体对外作的净功为闭合曲线abcda的面积。) 2.卡诺热机的效率 T 1 2 (T 为高温热源温度,T 为低温热源的温度) T 1 2 1学员专用 请勿外泄 3.对卡诺循环的理解 (1)完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源。 (2)卡诺循环的效率只与两个热源的温度有关。高温热源的温度越高,低温热源 的温度越低,卡诺循环的效率越大。(也可以说两热源间温差越大,从高温热源吸收的 热量利用价值更大。) (3)卡诺循环的效率总是小于1 4.卡诺制冷机的制冷系数 中公教育学员专用资料 230 报名专线:400-6300-999 c T 1 T 2 T 2 四、热力学第二定律 开尔文表述:不可能制成一种循环运作的热机,只从一个热源吸取热量,使之全部 变为有用的功,而不产生其他影响。 克劳修斯表述:热量不可能自发地从低温物体传向高温物体。 五、卡诺定理 1.可逆过程与不可逆过程 设一个过程,使物体从状态A 变为状态 B。对它来说,如果存在另一过程,不仅使 物体进行反向变化,从状态B回复到状态A,而且当物体回复到状态A时,周围一切也 都各自回复原状。则从状态A到状态B的过程为可逆过程。 相反不能使物体和外界回复到原来状态而不引起其他变化的过程,为不可逆过程。 2.卡诺定理 (1)在同样高低温热源(高温热源的温度为 T 1 ,低温热源为 T 2 )之间工作的一切 T 可逆机,不论用什么工作物,效率1 2 。 T 1 (2)在同样高低温热源之间工作的一切不可逆机的效率,不可能高于可逆机,即 T 1 2 。 T 1 例 1.一定量的理想气体,分别经历如图(1)所示的 abc过程,(图中虚线ac为等 温线),和图(2)所示的def过程(图中虚线df为绝热线)。下列选项正确的是( )。学员专用 请勿外泄 A.abc过程吸热,def过程放热 B.abc过程放热,def过程吸热 C.abc过程和def过程都吸热 D.abc过程和def过程都放热 例2.理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(图中阴影部分)分别为S 1 和S ,则二者的大小关系( )。 2 A. S > S B. S =S C. S < S D.无法确定 1 2 1 2 1 2 中公教育学员专用资料 231 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第三部分 课程标准及物理教学论 第一章 《普通高中物理课程标准》 第一节 课程理论 一、课程性质 高中物理是普通高中科学学习领域的一门基础课程,与九年义务教育物理或科学课 程相衔接,旨在进一步提高学生的科学素养。 高中物理课程有助于学生继续学习基本的物理知识与技能;体验科学探究过程,了 解科学研究方法;增强创新意识和实践能力,发展探索自然、理解自然的兴趣与热情; 认识物理学科对科技进步以及文化、经济和社会发展的影响;为终身发展,形成科学世 界观和科学价值观打下基础。 二、基本理念 (一)在课程目标上注重提高全体学生的科学素养 高中物理课程旨在进一步提高学生的科学素养,从知识与技能、过程与方法,情感 态度与价值观三个方面培养学生,为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠 定基础。这正体现了时代对新一代人才终身发展的要求和勇于挑战的素质的培养。 解读:高中物理课程标准在阐述课程理念时,首先提出“高中物理课程旨在进一步提 高学生的科学素养,从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个方面培养学 生,为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础”。 这一理念指出,高中教育阶段的物理课程目标的基本定位是“提高全体学生的科学素 质",它不是面向少数学生的精英教育,而是面向全体学生的大众教育、素质教育。 (二)在课程结构上重视基础,体现课程的选择性 普通高中教育仍属于基础教育,应注重全体学生的共同基础,同时应针对学生的兴 趣、发展潜能和今后的职业需求,设计供学生选择的物理课程模块,以满足学生的不同 学习需求,促进学生自主地、富有个性地学习。 中公教育学员专用资料 232 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 解读:普通高中物理课程标准在阐述课程理念时,提出“普通高中教育仍属于基础教 育,应该注重全体学生的共同基础,同时应该针对学生的兴趣、发展潜能和今后的职业 的需求,设计供学生选择的物理课程模块,以满足不同学生的不同学习需求,促进学生 自主地、富有个性地学习”。 这一理念指出,高中物理课程仍然是基础教育课程,因此,基础性非常重要,构建 高中物理课程时应该考虑全体高中学生的基本需求,开设基本的必修课程。然而,高中 物理课程不同于义务教育阶段的物理课程或科学课程。它不仅应考虑到全体学生的共同 发展,还应根据学生的学习兴趣、发展潜能和今后的职业需求,构建不同类型的选修课 程,以满足学生不同的学习需求,为学生提供选择的空间,促进学生自主、有个性地学 习和发展。 (三)在课程内容上体现时代性、基础性、选择性 高中物理课程在内容上应精选终身学习必备的基础知识与技能,加强与学生生活、 现代社会及科技发展的联系,反映当代科学技术发展的重要成果和新的科学思想,关注 物理学的技术应用所带来的社会问题,培养学生的社会参与意识和对社会负责任的态度。 解读:普通高中物理课程标准在阐述课程理念时,提出“高中物理课程应加强与学生 生活、现代社会及科技发展的联系,反映当代科学技术发展的重要成果和新的科学思想, 关注物理学的技术应用所带来的社会热点问题,培养学生的社会参与意识和对社会负责 任的态度。” 这一理念指出,高中物理课程内容需要加强与社会进步、科技发展的联系,应反映 科技进步带来的诸如环保、能源、可持续发展等社会热点问题,体现课程的时代性要求。 另外,还应注重课程内容的基础性,注重让学生学习对其终身发展有用的基础知识、技 能、方法和科学思想,养成必要的科学态度与科学精神。课程的选择性不仅体现在课程 结构上,而且体现在课程内容上,要给学生一定的自由空间,让其选择学习自己感兴趣 的物理内容。 (四)在课程实施上注重自主学习,提倡教学方式的多样化 高中物理课程应促进学生自主学习,让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于 思考。通过多样化的教学方式,帮助学生学习物理知识与技能,培养其科学探究能力, 使其逐步形成科学态度与科学精神。 解读:普通高中物理课程标准在阐述课程理念时,提出“高中物理课程在精选终身学 习必备的基础知识与技能,关注物理学与其他学科的联系,培养学生基本能力的同时, 中公教育学员专用资料 233 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 应促进学自主学习,让学生积极参与,乐于探究,勇于实验,勤于思考。通过多样化的 教学方式,而助学生学习物理知识与技能,培养其科学探究能力,使其逐步形成科学态 度与科学精神”。 这一理念指出,高中物理课程的实施要注意自主学习,提倡教学方式多样化。因为 教学方式和学习方式对学生素质的养成具有重要作用,传统的教学方式偏重于知识的灌 输和传授,学生学习主要是接受知识和存储知识,这种教学方式对知识的传承具有一定 的作用,但对学习兴趣、创新意识、探究能力、科学方法、科学精神的培养作用甚微。 所以高中物理课程实施在教学方式和学习方式上需要创新,要给学生更多的空间,让学 生较独立地进行科学探究,培养学生的自主探究、自主学习、自己解决问题的能力。课 堂教学应该注重多种教学方式的结合,注意通过多样化的教学方式,让学生学习物理知 识与技能,获得一定的科学探究能力,养成一定的科学态度与科学精神。 (五)在课程评价上强调更新观念促进学生发展 高中物理课程应体现评价的内在激励功能和诊断功能,关注过程性评价,注意学生 的个体差异,帮助学生认识自我,建立自信,促进学生在原有水平上的发展。通过评价 还应促进教师的提高以及教学实践的改进等。 解析:普通高中物理课程标准在阐述课程理念时,提出“高中物理课程应体现评价的 内在激励功能和诊断功能,关注过程性评价,注意学生的个体差异,帮助学生认识自我、 建立自信,促进学生在已有水平上发展。通过评价还应促进教师的提高以及教学实践的 改进等”。 这一理念指出,为保证课程改革的顺利进行,把新课程理念落到实处,必须构建新 的评价体系。摒弃以甄别和选拔为主要目的的评价观念,建立能促进学生、教师和物理 课程不断发展的评价体系。评价的目的是为了促进学生发展,而不仅仅是检查学生的学 习结果。课程评价还应始终围绕课程目标进行,不仅评价学生掌握的知识与技能,而且 还应评价学生经历的学习过程与学得的方法,评价学生形成的情感态度与价值观等。注 重评价内容的多元化,评价方式的多样化,促进学生发展。 能力提升 中公教育学员专用资料 234 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 1.《课程标准》在课程性质中指出,高中物理课程有助于学生继续学习基本的物理 知识与技能,体验科学探究过程,了解________;增强创新意识与实践能力,发展 ________;认识物理学对科学进步以及文化、经济和社会发展的影响;为终身发展,形 成科学世界观和科学价值观打下基础。 中公教育学员专用资料 235 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第二节 课程目标 一、课程总目标 学习终身发展必备的物理基础知识和技能,了解这些知识与技能在生活、生产中的 应用,关注科学技术的现状及发展趋势。 学习科学探究方法,发展自主学习能力,养成良好的思维习惯,能运用物理知识和 科学探究方法解决一些问题。 发展好奇心与求知欲,发展科学探索兴趣,有坚持真理、勇于创新、实事求是的科 学态度与科学精神,有振兴中华,将科学服务于人类的社会责任感。 了解科学与技术、经济和社会的互动作用,认识人与自然、社会的关系,有可持续 发展意识和全球观念。 二、课程具体目标 (一)知识与技能 1.学习物理学的基础知识,了解物质结构、相互作用和运动的一些基本概念和规律, 了解物理学的基本观点和思想。 2.认识实验在物理学中的地位和作用,掌握物理实验的一些基本技能,会使用基本 的实验仪器,能独立完成一些物理实验。 3.初步了解物理学的发展历程,关注科学技术的主要成就和发展趋势以及物理学对 经济、社会发展的影响。 4.关注物理学与其他学科之间的联系,知道一些与物理学相关的应用领域,能尝试 运用有关的物理知识和技能解释一些自然现象和生活中的问题。 (二)过程与方法 1.经历科学探究过程,认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法研究物理问 题,验证物理规律。 2.通过物理概念和规律的学习过程,了解物理学的研究方法,认识物理实验、物理 模型和数学工具在物理学发展过程中的作用。 3.能计划并调控自己的学习过程,通过自己的努力能解决学习中遇到的一些物理问 题,有一定的自主学习能力。 中公教育学员专用资料 236 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 4.参加一些科学实践活动,尝试经过思考发表自己的见解,尝试运用物理原理和研 究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题。 5.具有一定的质疑能力,信息收集和处理能力,分析、解决问题能力和交流、合作 能力。 (三)情感态度与价值观 1.能领略自然界的奇妙与和谐,发展对科学的好奇心与求知欲,乐于探究自然界的 奥秘,能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。 2.有参与科技活动的热情,有将物理知识应用于生活和生产实践的意识,勇于探究 与日常生活有关的物理学问题。 3.具有敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神,具有判断大众 传媒有关信息是否科学的意识。 4.有主动与他人合作的精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,敢于坚持正确观 点,勇于修正错误,具有团队精神。 5.了解并体会物理学对经济、社会发展的贡献,关注并思考与物理学相关的热点问 题,有可持续发展的意识,能在力所能及的范围内,为社会的可持续发展做出贡献。 6.关心国内、外科技发展现状与趋势,有振兴中华的使命感与责任感,有将科学服 务于人类的意识。 中公教育学员专用资料 237 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第三节 课程内容 一、高中物理课程结构 本高中物理课程由12个模块构成,每个模块占2学分,其中物理1和物理2为共同 必修模块,其余为选修模块。学生完成共同必修模块的学习后,可获4学分,接着必须 再选择学习一个模块,以便完成6个必修学分的学习任务。在获得6个必修学分后,学 生还可以根据自己的兴趣、发展潜力以及今后的职业需求继续学习若干选修模块。课程 结构框图如下。 在本课程的必修与选修模块设置中,有以下基本思考。 1.在共同必修模块物理 1 和物理 2 中,学生通过对物体运动规律、相互作用、能量 等核心内容及相关实验的深入学习,进一步体会物理学的特点和研究方法,了解自己的 兴趣和发展潜能,为后续课程的选择和学习做准备。 2.本课程不仅通过选修模块体现了课程的选择性,而且还在必修模块中为学生有个 性地发展提供了机会。学生完成共同必修模块学习后,已获4个必修学分,余下的2个 必修学分可以通过选学后续课程获得。 3.完成必修学分的学习后,学生可以根据学习兴趣、发展潜能和今后的职业需求选 学有关内容。学生最好参照“高中物理课程结构框图”的顺序选择课程,以便循序渐进, 中公教育学员专用资料 238 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 为今后发展奠定基础。学生也可以跨系列选学相关模块,根据需要决定学习某系列模块 的先后顺序。 4.本课程是为大多数高中学生发展设置的国家课程,为了让学有所长的学生更充分 地发展,我们建议学校根据具体情况开设相关的课程,如“物理实验专题”、“物理专题研 修”等,以便进一步提高学生的实验素养,增强学生的创新意识,发展学生的自主学习能 力和独立研究能力等。 二、课程模块说明 共同必修——物理 1、物理 2:这是全体高中学生的共同学习内容。在该模块中, 学生通过学习运动描述、相互作用与运动规律、机械能和能源、抛体运动与圆周运动、 经典力学的成就与局限性等物理学的核心内容,经历一些科学探究活动,初步了解物理 学的特点和研究方法,体会物理学在生活和生产中的应用以及对社会发展的影响,同时 为下一步选学模块做准备。 选修系列——选修1-1、选修1-2:本系列课程模块以物理学的核心内容为载体, 侧重物理学与社会的相互关联和相互作用,突出物理学的人文特色,注重物理学与日常 生活、社会科学以及人文学科的融合,强调物理学对人类文明的影响。 选修系列——选修 2-1、选修 2-2、选修 2-3:本系列课程模块以物理学的核心 内容为载体,侧重从技术应用的角度展示物理学,强调物理学与技术的结合,着重体现 物理学的应用性、实践性。 选修系列——选修3-1、选修3-2、选修3-3、选修3-4、选修3-5:本系列课 程模块侧重让学生较全面地学习物理学的基本内容,进一步了解物理学的思想和方法, 较为深入地认识物理学在技术中的应用以及对经济、社会的影响。 无论哪一组模块,不仅含有物理学概念、规律和实验,而且含有物理与社会发展、 物理与技术应用、物理与生活等方面的内容。 能力提升 1.《普通高中物理课程标准(实验)》规定,高中物理课程由共同必修模块和选修 模块构成。其中,选修模块涉及的内容,学生可根据兴趣和发展需要选择学习。若某同 学希望学习“机械振动”和“机械波”,他应选学的模块是( )。 中公教育学员专用资料 239 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 A.选修3-2 B.选修3-3 C.选修3-4 D.选修3-5 中公教育学员专用资料 240 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第四节 实施建议 一、教学建议 教学过程是体现课程理念、实现课程目标的一种创造过程。根据《普通高中物理课 程标准》的课程理念和课程目标,结合中学教学的实际情况,提出以下教学建议。提出 建议不追求全面,而是有针对性地强调教学中值得注意的几个问题。 (一)从课程目标的三个维度来设计教学过程 本《普通高中物理课程标准》在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个 维度上,提出高中物理课程的具体目标。在教学中,课程目标的这三个维度不是相互孤 立的,它们都融于同一个教学过程中。在设计教学过程时,需要从三个维度来构思教学 内容和教学活动的安排。例如,在匀变速直线运动的教学中,教师可以让学生提出自己 的实验方案来验证对自由落体运动快慢的猜想,提高他们制定科学探究计划的能力;可 以用打点计时器研究自由落体运动,在获得知识的同时提高对实验数据的处理能力;可 以讨论伽利略对自由落体运动的研究方法,体会科学研究方法对科学发展的意义;可以 展示人类在月球上所进行的有关实验照片,激发学生科学探究的热情,领略自然规律的 普适性;还可以通过对打桩的重锤下落和高台跳水运动员等自由落体运动实例讨论,增 强学生将物理知识应用于生活和生产的意识。 应该对学生在高中阶段的物理课如何实现课程目标有一个总的思考。与初中相比较, 高中物理的课程无论在知识的深度和广度上,还是学习方法上都有很大的不同,要增强 学生学好物理学的自信心,让学生有一个逐步适应和学会学习的过程。教师应帮助学生, 使他们在独立获取物理知识、探索物理规律、解决物理问题等方面获得具体的成果;让 学生得到成功的体验,享受成功的愉悦,激发学习的热情和责任感。 (二)提高科学探究的质量,关注科学探究学习目标的达成 通过初中课程的学习,学生对科学探究的过程有了一定的体验,并具有了初步的科 学探究能力。高中阶段的物理课,应该在这个基础上更加关注学生在科学探究过程中的 学习质量,进一步加深对科学探究的理解,提高科学探究的能力。 科学探究的课题有的是与教学内容、教学进度相吻合的。在课堂教学中,有些探究 的物理问题是由教师和教科书直接提出,虽然其中不乏关于问题背景的介绍,但很少有 让学生主动发现和构思问题的机会。在高中阶段,教师有必要对一些探究的物理问题创 中公教育学员专用资料 241 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 设一些情境,让学生在观察和体验后有所发现、有所联想,萌发出科学问题;或者创设 一些任务,让学生在完成任务中运用科学思维,自己提炼出应探究的科学问题。 要提高学生制定探究计划的能力,就要是学生学会把探究的课题分解为几个相对独 立的小问题,会思考解决每个问题的不同方法,根据现实条件选择、优化有关方法,从 而形成探究的方案;学会从原理、器材、信息收集技术、信息处理方法、操作程序等不 同方面来构思探究的计划;学会在制定探究计划时查询相关资料;学会在相互交流中完 善探究计划。教师应该在教学中尽量为学生提供学习制定探究计划的机会。 在指导学生收集信息和分析、处理信息时,教师不要预先设定表格,让学生“照方抓 药”。在收集信息时,要注意培养学生客观的思维品质,不要只把注意力集中在与探究假 设相符的物理事实上,同样需要观察和收集那些与预期结果相矛盾的信息。在通过一定 的科学探究之后,应该让学生学会依照物理事实运用逻辑判断来确立物理量之间的因果 关系,树立把物理事实作为证据的观念,形成根据证据、逻辑和现有知识进行科学解释 的思维方法。 在教学中应重视学生对科学解释的评估。为此,可以让学生提出并比较不同的解释, 看看所收集的证据究竟更支持哪种解释。学生之间的公开讨论、评议是提高评估能力的 有效方法。关于科学探究的交流和表达,教学中应该让学生从以下两个方面关注自己表 达能力的提高:一是交流内容的组织,包括课题的提出、探究计划框架、信息收集的过 程和数据整理、基本论点和对论点的解释、存在的问题和新发现等,应学会根据课题特 点有所侧重;二是陈述的形式,包括文字、表格、图像、公式、插图等,学会根据内容 选择恰当的形式进行交流。在此基础上,教学中要提供学生当众交流的机会,让学生准 备有条理的讲稿,并进行准确和丰富有逻辑的发言。 学生在科学探究的各个环节所发展的能力往往是不平衡的:有的学生在某些环节的 探究行为中自主性较强,与这些环节相对应的探究能力得到很好的发展;而在另外一些 环节中,教师需要作必要的引导和指导,让学生在这些方面得到锻炼。因此,教师在设 计、实施科学探究教案时,应该对不同案例的具体教学目标进行认真分析,以便了解学 生探究经历中的薄弱环节,及时采取改进措施。 (三)使物理贴近学生生活、联系社会实际 家庭、学校、社会都有大量学生感兴趣的物理问题:如家庭中新型电器、炊具中的 物理原理;公共交通设施、交通工具中某些新装置的物理原理;新型通信工具等等。 中公教育学员专用资料 242 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 教师应选择与学生生活联系密切的素材用于教学。课堂教学中,教师可以使用可乐 瓶、易拉罐、饮料吸管、胶带纸等生活中的常见物品来做物理实验。学生的课后作业也 应该因地制宜地引导学生关注周围的生活,例如:游乐场中的物理;车站、码头上的物 理;超级市场中的物理等。把这些与学生的生活密切相关的事物引入物理课,就会增加 学生对物理课的亲切感。物理学与社会的联系可以分别从资源(能源)、人口、环境和 生态、交通、居住等方面,结合本地的社会现象进行讨论。恰当地采用照片、图表、模 型、幻灯、电影、录像、光盘等视听媒体,鼓励学生在课堂上发表通过自己收集信息所 形成的有关见解。开展跨学科的研究活动,鼓励学生把物理知识与其他学科知识结合起 来研究周围的生活和社会现象。 例如:进行小型水电站调查,学生从能量转化的估算发电和配电设备、发电功率跟 当地用电需求的关系等物理知识;从水电站建设对当地生态环境影响等生物知识;从水 电站周围的地质结构、水电站对周边地区的经济影响等地理知识来综合思考研究主题。 在研究中提高学生科学与经济、社会互动作用的认识,增强将科学服务于人类的社会责 任感和使命感。 (四)突出物理学科特点,发挥实验在物理教学中的重要作用 物理实验是高中物理教学中的重要内容。共同必修模块中的物理实验,是《普通高 中物理课程标准》对高中学生最基本的实验要求。在必修和选修模块中,都程度不同地 体现了对物理实验的进一步要求。可以指导对物理实验有兴趣的学生在校本课程中,选 修具有更高要求的物理实验专题。 在高中物理教学中,应该重视学生对物理实验的理解。在观察演示实验时,不仅要 学生关注所观察的现象,同时要让学生理解该物理现象是用来说明什么问题和怎样说明 问题的。应该尽量让学生了解实验装置的工作原理。在进行学生实验时,应该让学生在 明确实验目的、理解实验原理的前提下独立操作实验。 重视学生实验技能的提高,使学生能正确使用高中物理实验项目中的仪器和工具, 获得较准确的实验信息,但要避免进行刻板的技能训练,因为随着科技进步,对技能的 要求也在不断地变化。 实验是了解、研究自然规律的重要方法,它的作用不只是为了获取信息。应该让学 生认识到实验操作是在相关原理的指引下进行的,学会把实验获得的信息演绎、归纳成 结论,只动脑不动手和只动手不动脑都是不正确的。 中公教育学员专用资料 243 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 学生实验是学生探究并获取知识与应用知识过程中的一个有机组成部分,应该在合 理的环节和预定的计划中去完成。 教师应该积极开发适合教学的实验项目,充分利用实验资源做实验。鼓励教师将电 子计算机等多媒体技术应用在物理实验中,同时提倡使用身边随手可得的普通物品做物 理实验。 实验室是培养学生科学态度和科学作风的场所,教师应培养学生对实验严肃认真的 态度,对实验结果实事求是,如实记录实验数据。并把实事求是的作风带到平时的学习 和生活中去。 二、评价建议 高中物理课程标准是高中物理课程评价的依据。评价应该落实课程标准的目标和理 念,在内容和形式上应该关注以下几个方面。 1.强调评价在促进学生发展方面的作用,不强调评价的甄别与选拔的功能。 2.重视学习过程的评价,不以考试的结果作为唯一的评价依据。 3.学生在活动、实验、制作、探究等方面的表现纳入评价范围,不以书面考试为唯 一的评价方式。 4.倡导客观记录学生学习过程中的具体事实,不过分强调评价的标准化。 5.教师要转变在学生学习评价中的裁判员角色,要成为学生学习的促进者、合作者, 学习评价的指导者,学习潜能的开发者。提倡评价的多体性。 6.学生要参与学习过程的评价,进行自我评价和同学之间的互评。 (一)评价目的 评价的目的是为了提高学生的科学素养和教师的教学水平,为学校实施素质教育提 供保障。充分发挥评价的促进发展的功能,使评价的过程成为促进教学发展和提高的过 程。 物理课程的评价应帮助管理者、教师、学生、家长等了解高中物理教学情况;促进 学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观方面的全面发展;发现学生潜能, 了解学生需求;使学生能看到自己在发展中的长处和不足,增强学习物理课程的自信心; 激励、引导学生发展;形成生动、活泼、开放的教育氛围。评价应该鼓励学生发展自己 的特长和爱好。例如,激励他们在理论学习、物理实验、科学制作、社会调查等方面或 某一方面有比较突出的发展。 中公教育学员专用资料 244 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 (二)评价内容 评价内容要多元化,要为学生有个性、有特色的发展提供空间。物理课程的评价应 从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三方面进行。注重适应时代发展需要的 基础知识和基本技能,强调知识和技能在生活、生产中的应用。评价要有助于学生对科 学过程和物理知识的理解;有助于学生发展科学探究和实验能力;有助于学生运用物理 知识、科学探究方法、实验技能解决学习、生活中的问题;有助于学生发展科学的思维 能力;有助于学生保持好奇心与求知欲。发展科学探索兴趣;有助于培养学生坚持真理、 勇于创新、实事求是的科学精神。 评价中,应该关注学生对概念、原理、规律的理解和应用,提高物理实验的基本技 能,对物理学基本思想和观点的了解等。测验和考试命题应该注重理解和应用,要研究 并设计有利于学生思维发展、联系生活和社会的开放性试题;不宜过多考查记忆性内容, 不应该在枝节问题上纠缠,故意设置误区,使学生对学习物理产生畏惧心理。 应重视评价学生的科学探究能力、实验能力、分析和解决问题的能力,以及在科学 探究与学习过程中,应用物理学研究方法、数学工具的能力。提倡客观记录学生提出的 问题以及在理论学习、物理实验、小论文、小制作和科学探究等活动中的表现,关注学 生的观察和实验的能力、提出问题的能力、做出猜想和假设的能力、收集信息和处理信 息的能力、交流的能力等。学生应该参与评价活动,通过记录学习过程,记录有代表性 的事实,展示自己学习的进步。 要注意形成性评价与终结性评价的结合,即不仅要关注学生获得了什么,而且应该 记录学生参加了哪些活动、投入的程度如何、在活动中有什么表现和进步等情况。动态 观察学生在学习过程中的表现,细心了解其内心活动的变化,记录学生的每一点进步, 并与过去相关的记录进行比较。 (三)评价形式 倡导评价方式的多样化。要对形成性评价和终结性评价给予同等重视,使发展变化 过程成为评价的组成部分。物理教师要在教育、教学的全过程中采用多样的开放式的评 价方法,如采用笔试、实验操作、课题研究、行为观察、成长记录档案、活动表现评价 等方式评价学生。物理教师与学校要积极探索科学、简便易行的评价办法。 提倡建立学生学习记录档案。要通过学生的成长记录全面反映学生的发展情况,收 集和分析能够反映学生学习过程、结果的资料,是客观、公正地评价学生学习的关键。 在学生学习档案中,要收录物理学习的重要资料,例如:遇到的疑难问题及思考;在探 中公教育学员专用资料 245 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 究活动中最出色的表现;被否定过的观点;通过努力最后解决的难题;设计巧妙的小发 明、小制作;考试和测验的信息;优秀的小论文、典型的作业、学习中的观察记录、社 会调查与实践活动记录、教师和同学的观察与评价、来自家长的信息等。提倡记“课堂日 志”和“现场笔记”,把教学中发生的重要事情如实记录下来,客观描述、评价学生在活动 中的表现。学校和教师要对收集的资料进行分析,形成对学生发展情况的分析报告,客 观描述学生的成绩、优势和不足。提倡多主体评价,评价者可以是教师、家长,也可以 是学生。 提倡评价方式的多元化。要根据学生的学习档案、笔试、实验操作技能的考核等多 方面的表现,综合评定学生的学习与发展的水平。提倡一部分笔试采取开卷的形式,不 能把考试成绩作为给学生分类的标签。 (四)关于学分管理、学习等级评定及高考的建议 所有学生要达到高中毕业水平,都必须完成物理1、物理2的学习,必须从选修1-1、 选修2-1、选修3-1系列中选学一个选修课程模块,即完成6个必修学分的物理课程学习。 接着,学生可以根据自己的兴趣、发展潜能以及今后的职业需求再从选修1、2、3系列 中选学若干个物理选修课程模块。 根据学生在相应课程模块的学习中评定的综合等级,决定学生是否获取相应课程模 块的学分。在高中阶段物理课程的学习中,应允许学生跨年级、跨组选修,允许学生重 修、重考任一课程模块。 报考高等学校的学生,考试内容应包含共同必修课程物理1、物理2,以及部分选修 模块。选修模块考试内容的选择,应根据报考学校的类别与专业的需要确定。学生的成 长记录等形成性评价结果应该是高校录取学生的依据。特别强调高考招生的改革应与本 课程标准的实施配套。 中公教育学员专用资料 246 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第二章 物理教学的基本理论 第一节 中学物理教学原则 为了正确有效地进行物理教学工作,不断提高物理教学质量,必须正确认识和理解 中学物理教学的特点和规律,理解和掌握中学物理教学原则。只有这样,才能使我们的 教学符合客观规律,符合物理学科和中学生的特点,才能合理地分析和处理教材,正确 地选择、恰当地运用物理教学方法和手段,顺利地安排、组织教学活动,以全面地完成 物理教学的目的和任务。 根据新课程对物理教学的要求和物理教学过程的规律性,结合中学生的年龄、心理 特征以及学习物理的认知特点,参照国内专家的研究成果,总结得出五条物理教学原则。 一、科学性、教育性与艺术性相结合的原则 (一)物理教学的科学性 在物理教学中,必须坚持教学的科学性。强调教学的科学性,最基本的就是向学生 传授的物理知识是准备无误的,即教学生规范的物理实验操作,向学生准确地描述物理 现象,正确讲授物理概念、物理规律、物理定理、物理原理、物理例题和习题等。 坚持物理教学的科学性,要求教师科学地实施教学。为此,在教学过程中需要注意 以下三点: 1.要正确地运用物理语言 师生的活动是以语言为中介的。教师语言素养的高低以及物理语言的准确性,直接 影响着物理教学效果的好坏。这就要求教师对物理教学内容一定要表述正确,表达准确, 即物理语言要符合科学性。 【案例】讲光的反射定律时,不能把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”; 讲物质比热容时不能把“物质的比热容”说成“物体的比热容”;讲质量时,不能把“物质的 量”说成“物体的量”;讲物体的受力分析时,不能把“物体所受的力”说成“物质所受的力” 等。 2.结合学生实际和课程标准要求科学地把握和处理教学内容 中公教育学员专用资料 247 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 在中学阶段,限于学生的认知水平和心理特点,有些物理概念、物理规律在教材中 的呈现是循序渐进、呈螺旋式上升的,针对这些内容要正确处理教材,教师既要做到讲 准确、讲清楚,又不要一次把一个问题讲深、讲透、讲全。 【案例】初中物理和高中物理中都涉及“力”的内容,但二者对“力”的内容要求层次是 完全不同的;在初中物理讲“重力”时,只讲到地球上一切物体都受到地球的吸引。由于 地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。至于重力的进一步分析,在此阶段就不要再加 深了。 3.教给学生物理学研究方法与学习物理学的方法 坚持物理教学的科学性,除了教给学生科学准确的物理知识之外,还要教给学生物 理学研究方法,分析、处理、解决物理问题的正确方法以及科学的学习物理的方法,引 导并帮助学生掌握物理知识的基本结构。 (二)物理教学的教育性 教学具有教育性是由教学规律决定的。 教学的最终目的是培养人,教书和育人始终是不可分离的,物理教学也不例外。这 就决定了在物理教学中必须强调和重视教学的教育性,把教育性渗透到物理教学过程的 各个环节。物理教学的教育性主要表现在对学生进行思想品德教育和培养学生的科学素 养方面。结合教学帮助学生形成科学精神,使学生相信科学、热爱科学、学习科学、追 求科学,养成实事求是的科学态度。 【案例】结合教学帮助学生树立科学发展观,形成人与自然和谐相处、节约能源、 保护水资源、保护自然等环境意识;树立世界是物质的,物质是运动的,运动是有规律 的,能的转化与守恒等基本观点,使学生能够用辩证唯物主义观点分析解决问题;结合 教学帮助学生树立正确的人生观、世界观和道德观,了解科学与社会的关系。形成关心 他人、关心社会、关心集体、团结协作的品德以及把科学服务于人类的高尚情操。 (三)物理教学的艺术性 教学的艺术性,实质上是指教师为了突出教学重点,取得良好的教学效果,达到育 人的目的,创造性地应用教学方法,把科学性和教育性巧妙结合的方式和手段。 二、突出物理学科特点,注重观察实验的原则 任何学科的教学都与本学科的特点有关,物理教学也不例外。物理学是一门以实验 为基础的自然科学,学习物理首先要认识物理现象和物理事实,建立相关的感性认识, 中公教育学员专用资料 248 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 而实现这种认识的有效方式之一就是观察和实验,这也是提出在物理教学中注重观察和 实验的重要依据。突出观察实验,对中学物理教学具有如下重要作用。 1.创设物理学习环境 突出观察实验有利于创设符合学生认知规律的学习物理的环境,使学生形成对物理 学的感性认识,这一点符合学生的认知规律。 2.激发学习物理的兴趣 实验具有直观、形象和可操作性等特点,中学生具有强烈的好奇心和求知欲。突出 观察实验,能够有效地激发学生学习物理的动机和兴趣。这一点符合中学生的心理发展 特点。 3.有利于物理方法的教育 实验即是物理学的基础,又是物理学的重要内容和研究方法。突出观察实验,有利 于在物理教学中渗透物理学方法教育。 4.培养科学态度 从一定意义讲,物理实验是物理学中的事实材料。要成功进行物理实验,就必须具 备科学的态度,尊重客观事实。因此,突出观察实验,有利于培养学生尊重事实,实事 求是的科学态度。 5.培养物理思维能力 学生在学习物理过程中,实验并不仅仅是简单的动手操作,真正的实验离不开思维 的参与和物理理论的指导,也只有在积极的思维参与和正确的理论指导下,实验才是真 正意义上的高水平实验。 突出观察实验有利于使学生既动手又动脑、手脑并用、理论联系实际。同时,突出 观察实验,绝不能轻视理论对实验的指导作用和实验过程中对学生思维能力的培养。 三、注重物理思想方法教育的原则 从认识论的角度看,学习物理是从感性认识开始的,感性认识是基础,但是,如果 只停留在物理事实材料的感性认识阶段,不可能达到对物理学的真正认识。因为对于感 觉到的物理事实并不一定能够真正理解它。只有对物理现象、物理事实上升到理性认识 阶段,即理解了,才能更深刻地感觉它。 【案例】只有观察和实验,人们不可能得出牛顿第一定律的认识,而理解了牛顿第 一定律才可能更加深刻地感觉到力与运动的关系、惯性等。要真正地深刻理解物理现象 和物理事实,就必须在教学中使学生形成物理学思想,掌握物理学的研究方法。 中公教育学员专用资料 249 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 四、注重科学探究的原则 科学探究是物理课程的重要内容,它既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之 一。将科学探究列入内容标准,旨在将学习重心从过分强调知识的传授和积累向知识的 探究过程转化,从学生被动接受知识向主动获取知识转化,从而培养学生的科学探究能 力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。学生在科学探究活动中,通过经历科 学家进行科学探究时的相似过程,学习物理知识与技能,体验科学探究的乐趣,学习科 学家的科学探究方法,领悟科学的思想和精神。 在物理教学中实施科学探究有以下几点好处: (1)有利于改变单一的教学方式与学生被动的学习方式,使学生的学习方式更加多 样化; (2)由于科学探究没有固定的模式,在实施探究的过程中学生更有利于发挥其特长、 潜能和创造性,从这一点看,科学探究的引入有利于培养学生的个性及创新精神和能力; (3)科学探究要求学生亲自实践,实践能使学生获得多种体验,经历科学研究的过 程,运用科学探究的方法。 可见,实施科学探究的过程有利于学生理论联系实际,养成科学态度,信息科学研 究方法,形成解决问题的实践能力。 五、贴近学生生活、联系社会实际的原则 物理学与人类生产、生活和社会有极为密切和广泛的联系。学生在日常生活中随时 随地都能接触到物理问题,其中有些能引起学生的关注和兴趣。面对这些问题学生必然 想解开疑团,求得问题的答案,从而产生求知的欲望和学习的动力。 活中与物理有关的疑问,那么,随着疑团的解开,学生的心理得到极大的满足,同 时体会到物理有用,体会到物理学就在自己的生活中,从而消除对物理学的神秘感,激 发学生学习物理的兴趣,培养学生理论联系实际,把物理知识应用于生产生活,解决实 际问题的意识和能力。因此,搞好物理教学,一定要坚持贴近学生生活、联系社会实际 的原则。 【案例】例如,为什么高大的桥要造很长的引桥?为什么铁路的弯道外铁轨要高于 内铁轨?为什么游乐场的过山车可以底朝上在圆形轨道上运行,而游客却不会掉下来? 等等。 中公教育学员专用资料 250 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第二节 中学物理教学模式 一、教学模式的含义 教学模式在一定的教学思想或理论指导下,在实践中建立的相对稳定的教学过程框 架结构和活动程序。教学模式体现了人们对学生学习规律的认识。从不同角度发现、总 结的学生建构知识、发展能力的规律,指导着人们建立各种组织教学的模式化程序,为 广大教师开展常规教学提供可遵循的一般范式。教学模式一般包含理论基础、教学目标、 实施条件与操作程序四个要素。 目前中学物理教学中常用的教学模式有:启发引导模式,自学一讨论模式、探究模 式、课题研究模式和合作学习模式。 二、几种常见的物理教学模式及案例 (一)启发—引导模式 这一教学模式强调教师在学生建构知识、发展能力过程中的主导作用,认为教师有 必要给予学生适当的启发、引导,这样可以使学生少走弯路,从而加快知识学习的进程, 也可以为学生自主建构知识提供示范。 启发—引导模式追求的教学目标是:引领学生积极主动地建构知识,为学生的未来 发展奠定坚实的知识基础;渗透、明示物理学研究方法,引导学生领悟分析、解决问题 的思路;激发学生认识自然奥秘的求知欲和运用物理知识于个人生活、国家建设、人类 发展的意识。 要启发、引导学生建构知识的过程,教师必须对所教知识本身及其来龙去脉、认识 方法有清楚的认识。学生不是被动接受知识的容器,而是具有主观能动性的人,要实现 有效教学,教师还必须研究学生的认知规律,使知识的传授过程符合并促进学生的认知 发展。因此,要取得好的效果,关键在于教师对教学过程的计划与组织。 启发—引导模式的操作程序一般可以概括为: 激发动机—引导观察—启发思维—练习运用—巩固深化 第一,要激发学生学习新知识的动机。教师要通过各种手段创设能引起学生求知欲 的问题情境,使学生明了问题,集中注意,为学习新知识做好准备。 中公教育学员专用资料 251 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第二,要引导学生观察、实验,获得丰富的感性认识,这是学生进行下一步思维加 工必不可少的基础。教师要用语言唤醒学生已有的经验,或者通过实验丰富学生对物理 现象的感知,引导学生对物理现象、事实进行细致、全面地观察,发现现象之间的联系 与规律性。 第三,要引导学生的思维加工过程,对观察到的现象进行分析、推理,然后表述认 识的结果,建立概念、总结规律。 第四,要让学生学会运用新知识解决问题。教师通过安排适当的练习与作业,引导 学生尝试运用新知识解决问题,从而加深对新知识的理解,并学会运用新知识的方法。 第五,要让学生巩固新知识,将新知识与已有知识建立起联系,纳入自己的认知结 构。 运用这一教学模式,教师一方面要研究教学内容,认识教学内容的内在逻辑,另一 方面要分析学生,理解学生的认知规律与心理活动,从而将两者有机结合,整体把握启 发、引导的起点与目标,与学生的认知需要合拍。 启发—引导模式的优点是使学习者少走弯路,从而节省时间,提高教学效率;习得 的知识已经经过人类集体智慧的检验,更接近真理。有利于高效传递人类已经获得的、 可以言传的显性知识。不足之在于学习者处于较被动的地位,主动思考的空间受到较大 的限制,不习惯超越,容易迷信权威;认识过程被人为地简化,难以真正体验人类探求 真知过程的艰辛与曲折,也就难以形成探究的精神与能力。启发—引导模式的适用条件 较为宽泛,在正确认识这一模式优势与不足的基础上,既适用于新知识教学,也可以用 于学习知识的应用,以及复习已有知识、总结知识结构。 (二)自学—讨论模式 这一教学模式强调学生的自主性,教师创设一定的主题学习环境,学生在教师的指 导下通过自学与讨论的方式,理解前人的研究过程与成果,在自己原有认识的基础上完 成认知建构。 自学—讨论模式的主要教学目标除了学习新知识,更重要的是学会学习。 教师指导学生以知识为载体,以自学提纲、讨论题为线索,搜集资料、阅读理解、 表达交流、理性判断,从而扩大知识面,深化、活化对知识的理解,提高信息素养和与 人类交流的能力。 自学—讨论模式可以用于课堂教学的一段时间,也可以把自学扩展到课外,课堂上 集中进行讨论交流。一般的操作流程可以概括为: 中公教育学员专用资料 252 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 提出问题或明确主题—指导自学—讨论交流—成果总结 问题或主题是自学的起点。问题必须能够激发学生的学习兴趣。 【案例】一位教师在讲“大气压”一节时,先演示把玻璃管插入广口瓶水中,用嘴一 吸,水便沿着管进入嘴里。然后,把广口瓶装满水,用塞子把瓶口塞紧,玻璃管穿过瓶 塞插人水中,请学生来吸,却怎么也吸不出水来。此时学生七嘴八舌,有的埋怨做实验 的同学不会吸,有的跃跃欲试,也有善于观察的同学指出,瓶口塞了塞子所以吸不上来。 教师追问:为什么加了塞子就吸不上来了?大家都答不出来。这时教师说:要了解这一 现象的原因,请大家阅读教材。这样教师通过实验设置了问题情境.激发起学生的求知欲 学生带着问题即可较好地进入自学环节。 主题则是提出一个自学的范围。 【案例】各种各样的能源、牛顿第一定律、动量守恒等。对于“各种各样的能源”, 可能包含能源的概念、分类,具体每一种能源的特点,人类开发利用的历史、现状与未 来发展的可能性。“牛顿第一定律”和“动量守恒”则需要学生了解与之相关的现象与应用、 科学家们的认识过程与方法,深入理解相关的概念与规律。 自学是“自学—讨论模式”的基础性、标志性环节,如果没有学生的自学作基础,即 使后边有非常成功的讨论,也不能称其为“自学—讨论模式”。自学环节需要教师根据学 生的实际情况予以恰当的指导。对于较少自学经历、尚不会自学的学生,教师可以提供 阅读材料,发放自学提纲,引导学生在阅读中找到相关的概念、事实,必要时进行一些 小实验,思考某些问题,按照一定的线索对阅读材料进行归纳总结。课堂上,还可以进 行巡视指导,及时发现自学中出现的问题,启发学生克服困难,深入理解。随着学生自 学能力的增强,教师可以逐渐放手让学生自主学习,自己选择适合自己的学习材料;自 己理解判断,对重要的内容做读书笔记;自己想办法获取相应的感性认识,或进行小实 验检验书中的结论。 每个学生有了自己独立的学习成果,就可以围绕适当的话题展开交流、讨论,甚至 是辩论。讨论交流是对自学成果的检验,也是自学环节的一种延伸。通过讨论,各种观 点相互碰撞,个人学习成果可以惠及全体同学,同时也能够启发学生发现个人认识的局 限甚至错误,想得更深、更广,这样对自学方法也是进一步的指导。 最后是成果总结。包括师生共同梳理学习的内容,达成基本的共识,明确需要进一 步探讨的问题,也包括自学、讨论中涉及的态度与方法。更深刻地总结还可以作为交给 学生回去进一步完成的任务 ,写出小论文、研究报告等。采用自学讨论模式的条件:一 是学生需要有一定的能力基础,二是需要有充足的学习资源,包括网络图书馆、适合学 中公教育学员专用资料 253 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 生理解的图书资料,以及必要的实验器材。在现有的物质基础条件下,广大教师可以积 极创造实施这一教学模式的条件,包括营造广泛阅读、经常交流、讨论的氛围,自建主 题网站,为学生集中提供一批适当的学习资源等。 (三)探究模式 这一教学模式更强调学生真实的研究经历,让学生经历类似于科学家们的研究过程, 让他们参与到探究活动中来,发现问题,提出猜想,收集证据,交流论证,得出结论。 在亲自发现科学概念、原理的过程中,理解科学的本质,发展对自然的认识,掌握探究 的技能。 探究模式可以概括为: 创设问题情境—发现和表述问题—猜想与假设—证据、论证、结论—评估与应用 新知识的发现一定是始于问题。要让学生探索发现,必须首先让学生发现问题,产 生探究的欲望。而大家都知道,发现问题往往比解决问题还要难,在课堂上引导学生发 现与教学计划相关的问题则更难,需要教师创设有利于学生发现问题的情境。根据学生 发现问题的能力水平,教师的引导程度可以不同,但最终都应该使学生认识到问题的存 在,感受到探索新知识的必要,产生探究的欲望,并能明确地把问题表述出来。 提出猜想、假设,为验证猜想或假设设计实验方案、收集证据、分析论证,最后得 出结论,这是探索新知的一种方法。其中,“猜想假设”、“设计实验方案”、“收集证据”、 “分析论证”等都是探究的要素,在探究过程中相互交错进行,促使探究者的认识螺旋式 上升。例如,问题情境可能是前一次的实验,因为在实验中各组学生获得的数据差距很 大,分析原因的结果即提出猜想,于是开始新一轮的探究。又例如,猜想既需要开阔思 路,也需要有一定的根据,不能提倡胡猜乱想,于是可以追问“为什么”,这一过程既是 猜想环节的深入,同时也是为猜想提供证据的论证过程。细致区分的话,假设与猜想还 有一些差异需要教师予以注意。这主要表现在理性思维的参与程度上,提出假设比提出 猜想需要更多基于理性的思考。 为验证自己的猜想、假设寻找证据,展开论证,得出结论是探究过程的核心环节, 教师应做好学生探究活动的支持者、组织者和引导者。包括情感上鼓励学生战胜困难, 欣赏学生的智慧,分享探究成功与失败带来的喜怒哀乐;智力上,洞察学生思维的走向, 及时、恰当地予以引导;物质上,给学生提供必要的工具、设备。 中公教育学员专用资料 254 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 对结论进行评估及其拓展应用也是探索发现必不可少的环节。教师应组织学生回 顾、反思探究过程,评价结论的可信度,尝试提出进一步研究的方向和改进方案。另一 方面,运用新知识解释现象、解决问题。在应用中加深认识、熟练技能、发现新问题。 探究模式的优点是学生能够亲身经历知识的探索发现过程感受科学探究的乐趣与艰 辛,学到研究问题的方法,对亲身参与探究而获得的知识有更深刻的理解。但这种模式 需要花费大量的时间,学到的知识可能不系统,并且学生是在有限的范围内进行研究, 如果接受学生阶段性的研究成果,意味着相对合理的结论可能存在较大的片面性。 因此,选择这一模式时教师必须清醒地认识到,应慎重选择适合用这种模式学习的 课题。 (1)对于希望学生深刻理解的重点知识,应该舍得多花一些时间,放手让学生探究 学习。当然,视学生的知识基础、能力发展水平不同,教师应给予不同程度的指导。而 且,为了最终学生能够自主探究,教师应将培养学生的探究能力列入长远教学计划,渗 透到每一步教学过程中。 (2)为了教给学生探究的方法,可以选择探究结论的精确程度对于中学生而言并不 重要的知识。这样更有利于教师放手让学生去探究,实事求是地作出结论,而不是为了 得到已知的正确结论而放弃探究过程的曲折、轻而易举地跨越研究中的失败与挫折。物 理教育的目标不仅仅是获得知识,对于开放性的问题的探索,更有利于学生体验探究过 程,学习探究方法,培养创新精神与实践能力。 (四)课题研究模式 所谓“课题研究”,就是首先确定一个感兴趣的问题或课题,然后通过搜集资料、制 定方案、实践探索、评估反思、得出结论、总结交流这样一个类似于科学研究的方式去 获得新知,并主动运用这些知识去解决问题的学习活动。 课题研究本质上是一种研究性学习,它们之间的关系可以用下图来表示。 中公教育学员专用资料 255 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 它的突出特点是围绕课题展开一系列的活动,通过学生的亲身参与达成课程追求的 各种目标。即课题研究的目的不是为了“研究”,而是为了培养学生的创新精神和实践能 力,培养学生综合运用所学知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能 力、语言表达能力和协作能力。因此,课题研究是实现全面提高科学素养目标的需要。 课题研究模式的实施程序一般可以概括为: 发现和提出问题—制定研究方案—实施研究—总结交流 第一阶段,课题研究需要教师引导学生发现和提出问题。发现问题是指头脑中产生 疑问,但这种疑问未必非常明确。提出问题则是指将头脑中产生的疑问明确地表达出来, 这中间往往要经历思维加工和组织语言的过程。学生的问题通常来自于他们的学习生活 与社会生活。例如,通过课内学习知道弹簧振子和单摆都做简谐运动,并且研究了单摆 的振动周期,于是产生疑问:弹簧振子的振动周期有什么规律?知道电容器的充放电过 程可以储存和释放能量,就想:有什么办法能测出这种能量变化量?下面的案例是学生 从生活中提出的一个研究课题。 在上海市某社区卫生服务中心,发生了这样一件事情:区卫生局为了改善该卫生服 务中心的硬件设施,方便病人检查身体和治疗疾病,花钱购买了一些先进的治疗设备, 但是由于这些设备在使用时有放射线,邻近的居民担心自己会受到辐射,影响身体健康, 竭力阻止卫生局安装和使用这些设备,使得这些购置的设备闲置。某高级中学高二年级 的几位学生生活在该社区,对这里发生的情况比较清楚,他们对这件事情产生了兴趣, 用这些医疗设备诊断和治疗疾病时,放射源是如何工作的?对病人的治疗是利大还是弊 大?这些医疗设备工作时会向外辐射放射线吗?会影响到邻近居民的身体健康吗? ... 他们将自己的想法告诉了任教的物理教师,教师觉得他们提出的这些问题很有意思,便 和几位学生商定作为一个研究的课题进行探讨。 由此可见,要让学生发现问题,就必须培养学生的问题意识,引导他们在课内外学 习和日常生活中做有心人。 另外,实践中也有相当一部分课题是由教师提出供学生选择的,但无论如何,课题 最终都应该成为学生感兴趣的问题,同时,问题应该是开放的,允许学生运用不同的方 法、手段,得到不同角度、不同层次的结论,生成新问题。课题又应该是学生有能力开 展研究的。 第二阶段,要制定研究方案,进行课题论证。这也是要有意识的引导学生体验科学 研究的规范程序。凡事预则立,不预则废,课题研究活动要想获得成功,必须做好前期 的准备。包括推敲课题名称,了解已有的研究,确定研究基础、明确自己要研究的具体 中公教育学员专用资料 256 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 问题与研究意义,选择研究方法,设计研究步骤与人员分工,思考保障措施等。通过课 题论证过程,形成清晰的研究思路。 第三阶段,按计划展开实质研究。多数情况下,这一阶段是以课题小组为单位开展 活动,也有一些课题是由学生独立进行研究,学生的主要工作是按研究计划收集和整理 研究资料,或不断加工、制作与改进,教师则应随时关注各个课题小组的研究进展,做 好学生课题研究的指导者合作者与促进者。因为,学生开始课题研究实践后,会出现许 许多多意想不到的问题,有知识的、方法的,也有思想情绪方面的。教师应根据不同类 型、不同性质的问题,有针对性地用不同的方式方法启发、帮助、指导他们,突破难点, 克服困难,取得成功。例如,在同学们遇到知识性障碍时,教师应首先分析这个知识障 碍是属于何种类型的,是已学过知识应用性的生疏,还是未学过的知识,或是综合运用 上的困难。对于未学过的知识,教师可以根据知识的难度和学生们的实际水平,采用介 绍参考书籍、开设辅导讲座、小组补充教学等方式,进行详细或粗略的内容学习指导。 而对于已学过知识应用性生疏或综合知识集成的困难,教师则可以采用联想、类比、借 鉴、成品分析、由浅入深、由易到难、由外到内等方法,进行启迪和引导,发展他们的 思维能力和认知应用能力。 第四阶段,课题总结,具体又包括形成报告、答辩交流、展示成果、评价反思等几 个环节。分析数据得出结论并不是科学研究的终结,课题总结阶段的任务就是要引导学 生学会报告自己的研究成果,并对研究过程进行反思。一个完整的结题报告(小论文) 应该包括题目、作者署名及单位、摘要、关键词、引言、正文、结论与相关讨论、致谢、 参考文献、附录等。 课题研究模式也可以认为是一种“基于项目”的教学模式,研究课题即“项目”,有所不 同的是,项目学习的主要目的还是在于获取知识,只是载体是“项目”,而课题研究的主 要目的不是获得有关研究内容的知识,而是经历研究过程,学习研究方法。同时这也就 说明,课题研究模式不能取代其他教学模式,课题研究更不能取代系统的知识学习,它 们是相辅相成的关系。 (五)合作学习模式 合作,是人类社会赖以生存和发展的重要动力。联合国教科文组织的报告《教育—— 财富蕴藏其中》指出:“学会合作,是面向21世纪的四大教育支柱之一。”培养学生在人 类活动中的参与和合作精神,学会共同生活是教育不可缺少的重要组成部分。在这样的 大背景下,合作学习受到了普遍的关注。 中公教育学员专用资料 257 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 合作学习相对的是“个体学习”,是指学生在小组或团队中为了完成共同的任务而展 开互助性学习,每一个成员在组内有明确的责任分工,最后共享学习成果。它有以下几 个方面的要素: (1)积极的相互支持和配合,特别是面对面的促进性地互动; (2)积极承担在完成共同任务中个人的责任; (3)期望所有学生能进行有效的沟通,建立并维护小组成员之间的相互信任,有效 地解决组内冲突; (4)对共同活动的成效进行评估,寻求提高其有效性的途径。 合作学习模式的基本教学程序包括: 异质分组—明确任务—组内合作学习—全班讨论交流—总结评价 第一,教师需在课前对学生进行分组,一般每组4-6人,尽可能使其成为多类型学 生的组合,即异质分组。通常会考虑性别、学习基础能力、性格、爱好等因素,使其在 合作完成任务时各有所长,每个人都是小组不可或缺的一分子。由于每个小组都是异质 的,所以就产生了全班各小组间的同质性,这是合作学习的一个重要分组原则—组间同 质、组内异质。组内异质为小组成员内部互相帮助提供了可能,而组间同质又为全班各 小组间的公平竞争打下了基础。 第二,下达学习任务提出明确的目标与具体的要求。应该制定任务书,向学生进行 必要的讲解说明。通常合作学习的任务都具有定的综合性、复杂性,需要学生从多角度 搜集信息,进行分析、论证,成果的展现也可能有丰富的形式。例如要求学生选择一种 新能源,了解它的能源类型、储量、现有开发利用方法、使用历史与未来前景等,学生 可以上网搜索相关信息,也可以到图书馆查阅资料,还可以去参观、实地考察;可以提 供照片、甚至找来各种实物,也可以写介绍性的文章、使用说明或小论文;可以选择口 头汇报,也可以做成展板或网页...因此,既要对任务的深度、广度提出基本要求,又要 给学生创造性的完成任务留出空间。 第三,组内合作学习。接受任务后,小组成员必须先独立思考、形成自己完成任务 的思路,然后分别说出自己的想法,大家倾听、讨论、形成集体意见,包括对进一步完 成任务的分工。接着,个人或几个人一组完成自己承担的工作,再集合成为小组共同的 学习成果。这个过程中将反复出现个人学习与组内讨论两种学习方式。每个成员认真负 责的个人准备是取得小组优异成果的基础,成员间的尊重理解、配合,不同意见的碰撞 与协调是良好的组内学习的标志。 中公教育学员专用资料 258 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第四,全班讨论交流。即当小组合作学习结束后,各小组要派出中心发言人向教师 及其他小组汇报小组活动成果,并且针对学习情形及活动结果,讨论在小组合作中所遇 到的问题心得体会。教师是全班讨论交流的组织者,应指导汇报人清楚的表达小组的研 究过程与成果指导全体同学倾听同学的汇报分享他人的学习经验,共同讨论新发现的问 题,将合作学习引向深入。 第五,总结评价。最后,教师要充分发挥教学的主导作用概括和提炼学生已取得的 成果,总结初步结论,提出进一步学习的方向或运用新知识的机会,还要及时给出促进 学生发展的评价意见。不仅要评价学生的学习成绩,还要评价合作学习中的表现,进一 步指导学生学会合作。 第三节 中学物理教学方法 一、教学方法的概述 (一)教学方法的含义 教学方法一般是指在教学过程中,教师和学生为实现教学目的、完成教学任务而采 取的教与学相互作用的活动方式的总称。 教学方法是一个有多重含义的术语。从广义上看,教学方法由指导思想、教学方式、 具体方法、教学手段等组成。从狭义上看,教学方法指具体的方法,如讲授法、谈话法、 讨论法、演示法、实验法、读书指导法和练习法等。 教学方法既包括教师教的方法,又包括学生学的方法,两者不是机械相加,而是密 切联系、相互作用的统一。教师教的方法必须依据学生学的方法,否则便会因缺乏针对 性和可行性而不能有效地达到预期的目标。另外,在教学过程中教师处于主导地位,因 此在教法与学法中,教师的教法处于引导学生学法的地位。 (二)教学方法的分类 教学方法是一个包含多因素、多层次、多环节的复杂过程。教学方法不仅由教学指 导思想、教学方式、具体方法、教学手段等要素构成,而且其运用还与教学目标、教学 内容、教学环境、学生情况等密切联系。因此在实际中,从不同的角度、按照不同的标 准、采用不同的分类方法,教学方法有不同的分类。 根据学生在教学中的认识活动方式的不同,教学方法可以划分为: (1)以语言传递为主的教学方法(包括讲授法、谈话法、讨论法、读书指导法等); 中公教育学员专用资料 259 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 (2)直观演示的教学方法(包括演示法、参观法); (3)实际训练的教学方法(包括练习法、实习法、实验法); (4)检查成效的教学方法(测验法、考试法)。 根据教学的具体组织形式不同,教学方法可以划分为:讲授法、谈话法、讨论法、 演示法、实验法、读书指导法、练习法、考试法等。 如果把教学思想、教学模式等概括到教学方法中,教学方法也有不同称谓,如探究 性教学方法、启发式教学方法、发现式教学方法、问题解决教学方法、自学辅导教学方 法等。 除此之外还有其他不同的分类法,但对众多的教学方法进行结构分析,就会发现有 些教学方法是最基本最常用的,如讲授法、谈话法、讨论法、演示法、实验法、练习法 等。 二、物理教学基本方法 (一)讲授法 1.讲授法的含义 讲授法是指教师运用口头语言进行教学的一种方法。其主要特点是通过教师的语言, 适当辅以其他教学手段向学生传递知识信息,促进学生理解,启发学生思维,发展学生 能力。 讲授法是教学中最基本的教学方法,也是中学物理教学中应用最广泛的教学方法之 一。它既适用于传授新知识,也适用于巩固旧知识;它既可以描述物理现象、叙述物理 事实,又可以解释物理概念、论证物理原理、明确物理规律,其他的教学方法一般都离 不开讲授法的配合。 2.应用讲授法的基本要求 第一,讲授的内容要具有科学性、思想性。观点正确,概念准确,对学生有积极的 思想教育作用。 第二,讲授要有逻辑性。条理清楚,层次分明,重点突出。要注意学生的认知心理, 注意从已知到未知,从感性到理性。 第三,讲授的语言要清晰简练、准确生动,尽量做到深入浅出,通俗易懂,语言抑 扬顿挫,语速适度。 第四,讲授中要注意引起学生的兴趣,调动学生的注意力。要善于提出问题,创设 问题情境,引起学生的学习动机,激发学生的思维活动。 中公教育学员专用资料 260 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第五,讲授中要经常进行阶段性的小结,使讲授内容条理清晰,便于学生抓住要领, 突破难点,把握重点和关键。 【案例】下面这个教学片段在语言的准确、简练、讲授的逻辑性与创设问题情境方 面比较到位。 教师:这节课我们讲——作用力与反作用力。大家体验一下,你们坐在座位上用力 推课桌,有何感觉? 学生:桌子也在推我,我用的力越大,身体向后仰的越厉害。 教师:你们用笔再用力写下“牛顿第三定律”这几个字。在用力握笔写字时,会发现 笔杆对手也有力的作用,有时手指的肌肉会压下一个坑,使肌肉发生形变。同学们请看 一看你们的手指……(略微停顿一会儿) 教师:你们再用力拍一下桌子。又有何感觉?为什么会这样? 学生:用力大时手也感到疼。因为在手对桌子施加力的时候,桌子对手也有力的作 用。 教师:说明力的作用是相互的。 讲授法可以在短时间内传授大量知识,且讲授的知识系统性强,还能够有效启发学 生积极思维,激发学习热情。但这种方法也有它的局限性,必须辅之以其他手段才能更 好的发挥作用。 (二)讨论法 1.讨论法的含义 讨论法是在教师的指导下,学生以全部或小组为单位,围绕教材的中心问题各抒己 见,通过讨论或辩论活动,获得知识或巩固知识的一种教学方法。它可以较好地调动学 生学习的积极性和主动性,有利于培养学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题 的能力。 2.应用讨论法的基本要求 第一,讨论前做好充分准备,选择好讨论题。 第二,讨论中要对学生启发诱导,创造一个良好的讨论环境。 第三,在讨论结束时要做好讨论的小结。 【案例】下面是段有关牛顿第二定律的教学片段,教师把问题分成三个阶段让学生 进行讨论: 中公教育学员专用资料 261 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第一阶段:①上节课的实验过程中我们如何把小车理想化?②增减砝码的目的是什 么?③在牛顿第二定律中质量的含义是什么?作用力的含义的是什么?加速度的含义是 什么?学生通过回忆、分析与讨论,能够准确地回答。 第二阶段:①如果合外力发生变化时,加速度变化吗?为什么?②这反映了加速度 与合外力的什么关系?学生进行小组讨论后得出加速度与合外力之间的瞬时对应关系。 第三阶段:你能否用学过的知识对加速度与合外力之间的瞬时对应关系进行具体阐 述?小组交流后,派代表用投影仪投影结果,其他同学补充完善。 最后教师引导学生总结:合外力是产生加速度的原因,物体的运动状态由合外力决 定。 (三)谈话法 1.谈话法的含义 谈话法也叫问答法,它是教师按一定的教学要求向学生提出问题,要求学生回答, 并通过回答的方式来引导学生获取或巩固知识的方法。 2.应用谈话法的基本要求 第一,要准备好问题和谈话计划。 第二,提出的问题要明确具体。 第三,要善于启发诱导。 第四,要做好归纳、小结。 3.课堂提问 (1)物理课堂提问的原则 课堂提问是教师在物理教学过程中,以提出问题的形式通过师生间、生生间的互动, 进行交流、检查学习、巩固知识、修正错误、应用知识、促进思维的教学行为方式。为 了更大限度地发挥课堂提问的功能,使教师教的轻松,学生学得愉快,课堂提问必须遵 循定的原则,关注应用的要点,应用原则如下: ①突出重点,有的放矢。 ②难易适度,讲究科学性。 ③源于生活,讲究趣味性。 ④循循善诱,讲究启发性。 ⑤随机应变,讲究灵活性。 ⑥注重方法,讲究针对性。 中公教育学员专用资料 262 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 ⑦准确评价,反馈强化。 ⑧面向全体,照顾绝大多数学生。 (2)物理课堂提问的功能 提问是教师促进学生思维、评价教学效果、实现教学目标的基本控制手段。对教学 提问功能的全面认识,可以帮助物理教师在实践中有效地运用教学提问,并逐步达到教 学艺术的境地。物理课堂提问的功能主要表现在以下几个方面。 ①集中注意力,激发兴趣 奇异、惊奇、好奇、怀疑等都是构成问题的要素,而这些要素是引起学习活动的主 要原动力。课堂提问能够激发学生的好奇心,在好奇心的支配下,激起心智活动,很快 把心理活动定向和集中在某个特定的概念和观点上,从而激发学习动机,引发学生积极 的思维,为课堂教学活动创造了积极的条件。 【案例】在讲“动量”概念引入时,教师不妨设置如下两个问题切入课题: 案例一:递给你子弹你敢接,从枪膛发射出的同样的子弹为什么不敢接呢? 案例二:空中的气体分子具有很大的速度(可达105m/s),它们无时无刻不在撞击 着我们最珍贵的心灵窗户——眼睛,我们为什么却毫无察觉? 学生听到问题后兴致极高,迫切要寻找问题的答案。当理解动量的概念,轻松而愉 快地解决了问题。 ②启发思维,发展智力 美国心理学家布鲁纳说过,挑战性的问题,能够发展学生的智慧。有研究表明,不 同类型的问题能激发学生不同类型的思维。提问可以引导学生的思考方向、扩大思维广 度,提高思考层次。启迪思维,发展各种思维能力,是教学提问艺术最主要的功能。课 堂上,只有不断地提出问题,解决问题,学生的思维才能得到启迪,智力才能得到发展。 同时,教师提问的内容和方式,影响着学生思考问题的能力和方法。 ③反馈评价,调控教学 反馈是实行调控的必要前提,通过提问、答问,教师可以了解学生对知识的掌握情 况、思维的障碍之处及原因所在,检查教学目标达到的程度。学生通过教师对回答的反 应与评价,获得反馈信息,得到了积极的强化。这样,教与学的双方才能诊断教和学中 存在的问题,及时调整教和学的方法。当学生思维出现偏差或冷场时,教师一个导向性 的问题可及时引发学生的思维活动,借以控制教学的方向。 ④提供参与机会,发展表达能力 中公教育学员专用资料 263 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 学生语言表达能力的形成和发展,依赖于一定的语言表达情境和相应的语言活动。 苏联教育家沙塔洛夫说过,学生掌握知识的一个标志,是他能用自己的语言将所学的材 料转述出来,并能找到恰当的例子来说明原理。教学提问的目的之一,在于为学生创造 条件,使学生学会有条有理、有根有据地阐述自己的思想,锻炼语言表达的逻辑性和灵 活性,提高口头语言表达能力。另外,提问是良好交流的基础。通过提问,课堂教学信 息能由单向的传递变为双向或多向的传递,增加师生之间、生生之间的信息交流,增加 课堂中的人际互动,加深个体与班级其他成员的沟通与反应,增添课堂的动力和活力, 同时培养学生与人沟通的能力,发展其乐群的态度和合群的性格,推动他们的社会化进 程。 (3)物理课堂提问常见问题 课堂提问是课堂教学常用的手段,在物理教学中,有些教师不太注意课堂提问的艺 术,不注意课堂提问的技巧,使课堂教学效果不好。课堂提问常见问题有以下几种。 ①模糊不清、内容没有针对性和目的性 提问问题模糊不清,就很难让学生展开思维,不确切的问题必然使学生产生多种回 答而形成混乱。存在提问内容没有针对性和目的性,提问脱离教学重点或提问内容过于 简单等问题,虽然提问不断,课堂热闹,但只是流于形式,华而不实。这样的提问对启 发学生思维、培养学生的能力没有任何益处。 ②提问数量多,没有停顿 在物理课堂教学中,有些教师为了调动学生学习的主动性,提问多而又要节省课堂 时间,没有停顿就点名要学生回答,不给学生定时间的思考,学生回答问题往往不理想, 打击了学生学习的积极性。这样的提问很难达到提问的目的。 ③先点名后提问,忽视学生的思维过程 在教学中有些教师提问的程序颠倒,先点名后提出问题,忽视了学生思维过程,没 点名回答问题的同学就很不专心听,实际上只有被提问的学生思考。这样的提问并非面 向全体学生,不能启发学生思考,不能提高学生学习的积极性,当然也没有收到好的教 学效果。 ④提问只求正确答案,排斥学生思维 有些教师在提问时见学生回答与标准答案不致,没等学生说完就另点名学生回答, 排斥学生思维,打击学生学习的主动性和积极性。这种只注意提问结果,没有尊重学生 观点的提问会使学生消极对待教学和学习,扼杀学生的创造性思维。 ⑤只选择相同的学生提问,往往是形式上的反馈 中公教育学员专用资料 264 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 有些教师提问时往往只选择相同的成绩好的几个学生提问,忽略了差生的存在,使 他们对学习失去兴趣和积极性,也使他们掌握的知识没有得到及时的反馈。这样的提问 只是个形式,所反馈的信息也是表面的东西,不可能达到预期的教学效果。 因此,教师要避免上述问题关键在于从物理教学特点和学生实际情况出发,精心设 计课堂提问,提高课堂提问的艺术。 (四)演示法 1.演示法的含义 演示法是教师展示各种直观教具、实物图片或进行示范实验,使学生获得关于事物 的感性认识的教学方法,演示法包括实验演示,但不仅仅限于演示实验。 在物理教学中,演示可以让学生获得丰富的感性材料,加深对事物的印象,将演示 所展示的直观现象与理论讲解结合起来,能使学生形成正确的物理概念,正确掌握所学 的物理规律、原理和法则。同时,演示法还有利于激发学生的学习兴趣,集中注意力, 使学生学到的知识易于巩固。 2.应用演示法的基本要求 第一,恰当选择演示类型。 第二,演示内容清晰准确。 第三,讲演配合启发思考。 (五)实验法 1.实验法的含义 实验法在控制条件下操纵某种变量来考查它对其他变量影响的一种研究方法。实验 法的特点主要是把实验、观察与思维活动紧密结合,从而获得知识与技能,掌握实验和 观察的方法,提高学生应用实验解决问题的能力,并养成勤于动手、善于思考的习惯以 及严谨的科学态度和实事求是、勇于探索的科学精神。 2.应用实验法的要求 (1)演示实验应引导学生积极思考,或先预测实验结果,或根据实验目的设想实验 应如何设计等等,演示实验要确保实验的成功,要教给学生观察的方法,指导学生正确 操作、有效记录并分析数据,最后归纳推理得出结论。 (2)在学生动手的实验中,教师不仅要在巡视中引导学生不断明确实验的目的和要 求,利用已掌握的有关知识和经验设计实验,而且还要指导学生安装实验设备、使用仪 器等各种实际操作,要及时发现问题,防止不应有的事故,要善于根据学生实验的具体 中公教育学员专用资料 265 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 情况灵活地对学生实验中出现的问题进行有效评价,还要引导学生收集收据、处理数据 得出结论,以及写实验报告等活动,逐步培养学生的实验能力和分析问题、解决问题的 能力。 (六)练习法 1.练习法的含义 练习法是指学生在教师指导下进行巩固知识、运用知识、形成技能技巧的方法。练 习法的特点是:技能技巧的形成是以一定的知识为基础,练习具有重复性。在中学物理 教学中,练习法被广泛应用。 2.运用练习法的基本要求 第一,要使学生明确练习的目的和要求,并掌握相应的理论知识。 第二,要精选练习题,注意练习方式的多样性。 第三,要注意练习的难度、分量和系统性、经常性。 第四,及时检查和评价练习的结果。 3.练习法的作用 第一,物理练习能帮助学生巩固、熟练、活化基础知识,加深和拓展物理知识。 第二,物理练习能促进学生学会解决问题的方法,提高能力。 第三,物理练习能够启发学生理解科学、技术与社会的相互关系。 第四,物理练习是提供教学反馈的重要手段。 三、物理探究式教学方法 (一)探究式教学法的含义 探究式教学法指在课堂教学中,教师指导学生像科学家进行科学探究一样去获取知 识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。学 生在科学探究活动中,通过经历科学探究过程,学习物理知识与技能,体验科学探究的 乐趣,学习科学家的科学探究方法,领悟科学的思想和精神。 (二)物理探究式教学的一般过程及基本要求 1.提出问题。即拥有一双善于发现的眼睛,能够认真观察发现存在于日常生活、自 然现象或实验现象中的与物理有关的问题,并且能够简单表述这些问题。 2.猜想与假设。即敢于思考,大胆假设。根据生活经验或是已有的知识储备尝试对 提出的问题提出猜想,并猜测和假设可能出现的结果。 中公教育学员专用资料 266 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 3.制定计划与设计实验。根据假设与猜想制定出实验计划。初步考虑探究的方法及 选择需要的实验器材,再考虑影响猜想的主要因素,确定实验的变量问题。 4.进行实验与收集证据。在实验的过程中能够主动收集数据,通过搜集信息、资料, 可以自主评估相关信息的科学性,要求掌握一些简单实验仪器的使用方法,并且能够准 确记录实验数据。 5.分析与论证。根据所见现象描述实验数据并记录,然后对收集的信息进行简单的 比较论证,因果推理。 6.评估。根据所得结论进行评估,注意根据假设与探究结果间的差异来改进探究方 案,可以从评估中吸取经验教训。 7.合作与交流。最后写出探究报告,要求要准确表达自己的观点,同时在合作中能 听取别人的意见,以进一步改进自己的探究方案。 科学探究要素 科学探究能力的基本要求 ·能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有 关的问题。 提出问题 ·能书面或口头表述发现的问题。 ·了解发现问题和提出问题在科学探究中的意义。 ·尝试根据经验和已有知识对问题的可能答案提出猜想。 ·能对探究的方向和可能出现的探究结果进行推测与假 猜想与假设 设。 ·了解猜想与假设在科学探究中的意义。 ·经历设计实验与制订计划的过程。 ·明确探究目的和已有条件。 设计实验与制订计 ·尝试考虑影响问题的主要因素,有控制变量的意识。 划 ·尝试选择科学探究方法及所需要的器材。 ·了解设计实验与制订计划在科学探究中的意义。 ·能通过观察、实验和公共信息资源收集证据。 ·会阅读简单仪器的说明书,能按要求进行操作。 进行实验与收集证 ·会使用简单仪器进行实验,会正确记录实验数据。 据 ·具有安全操作的意识。 ·了解进行实验与收集证据在科学探究中的意义。 中公教育学员专用资料 267 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 ·经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程。 ·能对收集的信息进行简单归类及比较。 分析与论证 ·能进行简单的因果推理。 ·尝试对探究结果进行描述和解释。 ·了解分析与论证在科学探究中的意义。 ·有评估探究过程和探究结果的意识。 ·能关注探究活动中出现的新问题。 评估 ·有从评估中吸取经验教训的意识。 ·尝试改进探究方案。 ·了解评估在科学探究中的意义。 ·有准确表达自己观点的意识。 ·能表述探究的问题、过程和结果。 交流与合作 ·能听取别人的意见,调整自己的方案。 ·能坚持原则又尊重他人,有团队意识。 ·了解交流与合作在科学探究中的意义。 (三)实施探究式教学应注意的几个问题 1.制定清晰的探究目标,明确活动的指向。教师应根据探究内容在整个知识体系中 的作用、所处的位置、可以培养哪些探究能力,以及学生的学习准备情况和学习特点等 来确定具体的探究目标。 2.选择恰当的探究内容。内容选择应该符合学科和学生的特点以及教学实际,探究 内容的难度与探究时间长短应体现适度性原则;选择源于学生生活的内容,具有一定难 度和挑战性,体现趣味性原则;选择通过探究活动可以得到答案的内容,体现可操作性 原则。 3.要创设能唤起学生积极性的探究学习情境。让学生通过具体事物去寻找没有看到 的问题,产生新的疑问,激发求知的欲望;重视学生的学习情绪,让学生用自己的看法 和观点去解释事物现象、解决问题。 4.实施教师有效的引导。教师的指导要做到适时、必要、有效,通过恰当的引导, 引发学生互相质疑,使学生在不断反思自己的理解和思维过程中得到发展。 中公教育学员专用资料 268 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 能力提升 1.进行“动量”概念教学时,某教师从以下2个问题导入新课。 (1)递给你子弹你敢接,从枪膛发射出的同样的子弹为什么不敢接呢? (2)空气中的气体成分具有很大数值(可达 100 米/秒)它们无时无刻不在撞击我 们心灵的窗户——眼睛,为什么我们却毫无知觉? 问题:试分析这2个问题实现了课堂提问的什么功能? 中公教育学员专用资料 269 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第四节 物理学中的 STS 教育 STS 是科学(Science),技术(Technology),社会(Society)三个英文单词的缩 写。STS教育指的是在现实的技术和社会环境下进行的科学教育活动,STS教育是当今 世界各国科学改革的一个重要趋势,其基本意图是把学生对于自然界的理解(科学)与 人造世界(技术)和他们的日常生活经验(社会)结合起来。这种关系可由下图表示, 其中单箭头表示学生对科学、技术和社会问题的理解,双箭头表示这三个问题之间的联 系。 一、STS 教育的目的 1987年8月,在德国基尔举行的世界科学和技术教育倾向的第四届提出STS计划的 四个目的群: ①满足个人需要。理科教育计划必须为个人准备去利用科学以改进他们自己的生活 并跟上日益发展的技术世界。 ②解决社会问题。理科教育必须培养准备去负责任的研究与科学有关的社会问题的 有见识的公民。 ③为未来学习作准备。理科教育必须容许很可能在学术上和职业上致力于科学的学 生获得适合他们需要的学生知识。 ④有助于职业选择。理科教育必须给有各种能力倾向和兴趣的学生开放的、广泛种 类的科学和技术有关职业的范围和意识。 中公教育学员专用资料 270 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 显然,传统理科教育很难完成这四个目的群。特别是对“满足个人需要”、“解决社会 问题”、“有助于职业选择”是传统理科教育所忽视的,同时是STS教育所侧重和追求的。 从这个角度来看,STS教育可以看作理科教育目标的一种理性反映。 二、物理教学中实施 STS 教育 1.在物理课堂教学中有机渗透 物理学本身是和自然现象、科学技术、社会生产和日常生活紧密相联系的。物理课 堂是物理教学进行STS教育的基本形式。在物理教学中STS的渗透应结合教学内容向学 生介绍物理科学技术的新发展、新成果和新成就。如当今新兴材料的研制及应用;超导 体的获得及应用;现代航空航天技术、信息技术、通讯技术的发展状况及趋势;大型及 超大型集成电路在社会生产和生活中的应用;激光、激光全息摄影、防伪技术等等。这 样的物理课才具有时代的气息。物理课堂教学中进行STS教育不是用STS教育取代物理 教学,而是把两者有机结合起来进行STS教育。在物理课堂教育中进行STS教育,应在 立足教材和改革教法上实现STS教育的合理渗透,达到物理教育与STS教育的和谐结合。 教师备课要在讲清楚物理基本知识的同时,注意充分挖掘教材中的STS教育因素,通过 设计合理的教学过程,在教学的各个环节把STS教育与知识与技能、过程与方法、情感 志度与价值观等教学要求和谐地结合起来。 2.开设STS活动课 (1)以培养学生动手能力、创新能力为主的活动课系列。一是定期开展小制作、小 实验、小创新、小发明以及实验操作活动,例如引导学生利用废旧材料制作照相机、潜 望销、潜水船、太阳能热水器等,二是引导学生进行一系列实践操作,例如测定炉子的 效率,安装照明电路,测定太阳的直径,鉴别家里的黄金首饰等。 (2)培养学生应用知识解决实际问题为主的活动课系列。例如举办“生活用电知识 竞赛”、“惯性与交通安全知识竞赛”、“生活中的大气压知识竞赛”等。 (3)增长学生见识、扩大学生视野的科技讲座系列。例如,超导、新兴电源的发展 前景,核能的和平利用,超低温的获得及在医学中的应用,现代信息技术等。 (4)以培养学生初步的科学研究能力的 STS 报和科技小论文系列。例如举办 STS 报和开展撰写科技小论文活动等。 3.进行社会实践 社会实践课是组织学生围绕与物理(或其他学科)相关的实际问题(如能源、环保、 生态等)进行专题研讨的实践活动。这些实际问题既是科技问题又是现实的社会问题。 中公教育学员专用资料 271 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 有计划有目的地组织学生对本地、本校的这些公众关注的问题进行调查、考查、研究和 讨论,有利于培养学生关心社会的意识,学会运用多学科知识分析和解决问题的方法, 以及用正确的价值观处理问题的能力。 科技活动课和社会实践课的内容、形式和要求,要注意与学生的年龄特征、知识和 能力水平相致。例如,社会实践课在初中安排小范围(家庭、村镇、街道)的调查,调 查报告以定性分析为主,让学生初步了解调查和研究问题的基本方法,在高中则要安排 较复杂的专题,考查方案的确定,有关资料的收集,考查报告的形成等均可由学生自行 完成,以利于在较高层次上培养学生的研究能力。 中公教育学员专用资料 272 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 章末测验 一、选择题 1.某中学物理老师在课上为了向学生更加深入的了解“摩擦力与那些因素有关”的这 一知识,将班上同学进行分组讨论,结合教师教学的相关知识,这位教师该怎样分组 ( )。 A.组间同质,组内异质 B.组间异质,组内同质 C.组间同质,组内同质 D.组间异质,组内异质 2.讲授法与实验法的区别在于( )。 A.讲授法教师不用做实验;实验法教师要做实验 B.学生是否亲自做实验 C.讲授法以传递知识为主;实验法以培养学生能力为主 D.讲授法以演绎为主;实验法以归纳为主 3.在进行“电流周围的磁场”这节课的教学时,如果教师直接向学生讲授结论,二不做 实验,这种情况属于( )。 A.教学方法不当 B.科学性错误 C.教学内容处理不当 D.不能确定 4.物理教学的科学性原则不包括:( )。 A.要十分注意所教物理知识的正确性 B.注意物理教学内容的前后连贯、新旧知识的联系 C.对于物理实验的结果要实事求是 D.要充分考虑中学生的年龄特点和智力水平 二、填空题 1.为贯彻科学原理,教师在中学物理教学中, (1)讲授的物理知识做到________; 中公教育学员专用资料 273 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 (2)阐述的物理现象的物理规律要有________; (3)要注意教学方法________; (4)要注意阐述物理规律时的逻辑性。 2.中学物理教学的五条教学原则,主要有:________、________、________、注重 科学探究的原则、________。 3.试列举5种物理学研究方法:_________________________________。 4.STS教育是20世纪六、七十年代,在反思科学与技术发展所带来的消极后果和改 革传统科学教育的时代背景下发展起来的。其中 STS 教育中“STS”是指“_______、 ________、________”的缩写。 三、判断题 1.教学模式在一定的教学思想或理论指导下,在实践中建立的相对稳定的教学过程 框架结构和活动程序,具有权威性,广大教师可以完全借鉴,采用。( ) 2.演示实验的目的是激发学生的学习兴趣。( ) 3.“教学有法,教无定法”这句话中的两个“法”的含义是一样的。( ) 四、简答题 1.简述“启发—引导”教学模式的操作程序,并试着分析其优势和不足。 2.简述采用“自学—讨论”教学模式的条件。 3.简述物理教学中的提问过程要注意避免的问题。 4.简述STS教育与物理教学的关系。 五、论述题 1.简述中学物理教学中常用的几种教学方法及它们的优缺点。并说一说这些教学方 法适用于那些内容的教学?选取其中的一例来说以说这样选择的理由。 第三章 物理教学的基本课型 课型是指课的类型,是在各种课进行分类的基础上产生的。在物理教学中,如果以 教学任务作为分类依据,就可划分为:新授课、练习课、复习课、讲评课、实验课等。 新授课又可以分为概念课,规律课等。本章主要从实用性和典型性角度,对物理实验课 中公教育学员专用资料 274 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 教学、物理概念课教学、物理规律课教学、物理练习课教学与物理复习课教学等基本课 型的意义、教学要求和教学程序作简要介绍。 第一节 物理实验课教学 物理实验在中学物理教学中具有十分重要的地位和作用。物理实验不仅可以为学生 学习物理创设真实的物理环境,而且在激发学习兴趣,训练实验技能,增强探究意识, 发展实验能力方面都具有重要的意义与价值。因此,现行物理课程标准对物理实验在中 学物理教学中的作用给予了高度重视,并开设了“物理实验专题”模块,以期望通过物理 实验使学生较为深入地学习物理实验的有关理论方法和技能,进一步提高学生的实验素 养,激发学生实验探究的兴趣,增强学生的创新意识,培养学生实事求是、严谨认真的 科学态度,养成交流与合作的良好习惯。 一、物理实验在物理教学中的作用 物理实验在中学物理教学中有以下四方面的作用。 (一)物理实验为学生学习物理提供了合适的物理环境 学生在物理学习中,要形成物理概念、规律,首先要有一定的感性知识,这些感性 知识大致可分为两个来源。其一是日常生活经验,其二是实验观察。 日常生活经验的特点是真实、生动,学生感受深刻,但比较复杂,本质因素与非本 质因素交集在一起,正确经验与错误经验共存,环境因素干扰大,因此作为抽象物理概 念的感性材料具有较大的局限性。例如,在物理学发展史上,关于运动与力关系的研究, 关于物体下落的快慢的研究,就曾经得出不正确的结论。为什么?其中一个重要的原因 就是这些不正确的结论往往是人们在直接观察比较复杂的自然现象基础上直接抽象概括 出来的,缺乏有效的实验研究。物理实验可以为学生创造合适的物理学习环境,提供合 适的感性材料。它可以通过一些技术手段减少非本质因素的干扰,将本质因素突出出来。 例如,它可以将复杂现象简单化、抽象概念形象化、微小变化扩大化、瞬间过程延迟化 等。可见,物理实验在为学生提供感性认识方面具有独特的作用,可以把需要认识的某 种性质或关系以比较纯粹的形态再现出来,以便学生发现其中的规律。 (二)物理实验可以激发学生学习物理的兴趣 在中学物理教学中,中学生学习物理的兴趣大致可以分为四种类型,直觉兴趣、操 作兴趣、因果认识兴趣、概括认识兴趣。物理实验是有目的的操作行为,其现象真实、 中公教育学员专用资料 275 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 直观、生动、可控,通过物理实验创设学习环境,极易唤起学生的直觉兴趣和操作兴趣。 由于物理实验的现象中含着某种必然的规律性,教师可以通过设问、制造悬念等方法创 设问题情境,从而激发学生探究规律的因果认识兴趣甚至概括认识兴趣。可见,物理实 验可以激发学生学习物理的兴趣和求知欲望,让教学达到事半功倍的效果。 (三)物理实验可以帮助学生学习和掌握科学研究方法 物理实验不仅能够帮助学生获得丰富的感性认识,激发学习兴趣,从而为建立物理 概念,总结物理规律奠定基础。而且,实验过程可以让学生亲历物理实验的方案设计、 操作实施、过程记录、数据处理、合作交流、得出结论等系列过程,体验物理学获得科 学规律的研究过程和研究方法(包括分析、归纳、演绎、抽象、概括、推理、假设、验 证等),从而培养和提高学生的观察能力、实验动手能力、逻辑思维能力和创造能力。 (四)物理实验可以培养学生严谨的科学态度和工作作风 物理实验是一项严谨的科学探究活动,要想获得成功,必须一丝不苟,要有实事求 是的科学态度和工作作风。正如一位科学家所说“实验室工作,体现着诚实,因为用实物 而不是用言辞表达自我,你无法用模棱两可的手法掩饰自己的无知和含糊”,所以,实验 室是培养实事求是的科学态度的合适场所。另外,教师在实验中科学规范的操作,实事 求是的记录,处理数据的严谨,也为学生起着示范作用。总之,实验教学可以培养学生 严谨的科学态度和实事求是的工作作风。 二、物理实验教学的类型及教学要求 在实验教学中,物理实验的分类尚没有一致的认识。例如,根据实验性质不同,可 以分为验证性实验与探究性实验;根据实验的主要操作者不同,可以分为演示实验和分 组实验;根据实验活动的时间不同,可以分为课内实验和课外实验;根据实验精度要求 不同,可以分为定性实验和定量实验等。根据最广泛的分类方式,下面将分别对演示实 验、随堂实验、学生分组实验和课外实验的教学进行较为详细的阐述。 (一)演示实验教学 演示实验是以教师为主要操作者的表演示范性实验。它往往以配合讲授或课堂讨论 的方式把所研究的物理现象展现在学生面前,启发学生观察思考,帮助学生建立概念, 认识规律。 1.演示实验的作用 中公教育学员专用资料 276 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 (1)演示实验有利于激发学生的好奇心和学生的学习主动性。实验具有真实、直 观、生动的特点,可以唤起学生对学习内容的直接兴趣。因此,教师在教学中尤其是引 入课题时,如果能选择一些生动、有趣、新奇或让学生感到意外的演示实验,就可以创 造愉悦的学习物理的环境,为他们积极主动的获取知识创造条件。 (2)演示实验有利于帮助学生建立概念,认识规律。在物理教学中,特别是新知 识的教学中,教师利用演示实验可以展现物理现象和过程,尤其是学生在生话中难以见 到的或者与经验相悖的物理现象和过程,让学生获得丰富的感性认识,形成鲜明的物理 表象,为建立概念,认识规律奠定基础。另外,通过演示实验,教师可以将教学中一些 难以用言语叙述的物理现象或复杂关系加以展示,从而化解、突破教学难点。 (3)演示实验能够为学生提供示范,培养学生的观察和实验能力。演示实验不仅 仅为学生学习物理知识提供物理情景。在演示实验过程中,教师可以把实验的设计、仪 器的选择、变量的控制、规范的操作和正确的观察,有意识地向学生展示,为培养学生 的观察和实验能力提供示范。同时,教师在演示过程中情感的流露、思维的严谨、技能 的娴熟、实事求是的作风,也潜移默化地影响着学生的科学态度、情感和价值观。 2.演示实验的教学要求 为了充分发挥演示实验在中学物理教学中的作用,提高教学质量,教师在演示实验 时要符合以下四方面的要求。 (1)实验目的要明确 演示实验要根据教学目的的需要设计。如果演示实验的目的是激发学生好奇心和课 题学习的兴趣,那么演示实验就应该突出物理现象和过程的新异性和趣味性,以便为学 生探究知识制造悬念;如果演示实验是为学生形成物理概念和认识物理规律提供感性认 识,那么演示实验就应该突出物理现象和过程的本质特征及特征要素之间的关系,为学 生提供抽象物理概念和发现物理规律的思维素材;如果演示实验的目的是创设应用知识 解决问题的情景,那么演示实验就应该突出实验的思考性,突出物理现象和过程与相关 知识、方法的关联性,为学生解决问题提供有效的背景信息。 (2)实验现象要明显 演示实验是要把物理现象和过程在课堂上展现出来,让学生通过观察来获取信息, 因此,衡量演示实验效果好坏的最基本依据就是实验现象是否明显、直观,能否被全体 同学清楚地观察到。因此,教师对演示实验的尺寸大小、摆放位置、色彩对比、演示背 景、操作快慢等各方面要进行周全考虑,必要时还应借助机械放大、声放大、光放大、 中公教育学员专用资料 277 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 电放大等手段,充分调动学生的视觉、听觉、触觉等感官协同作用,以加强对有用信息 的感受,做到实验现象的明显、直观。 【案例】例如要观察U形玻璃管压强计中水面的升降,可以将水染红,并在压强计 的背后用画有横线的白屏来衬托。 有些演示实验为了放大现象,借助机械、光电等方法。教师可以通过必要的教学媒 体手段来加强演示实验的效果,比如投影放大,播放录像视频,运用动画模拟不能实际 操作的演示实验。 【案例】演示光的全反射,不要一开始就同时呈现入射角不同的几条光线,其中有 的发生折射,有的发生全反射。最好利用一束光线,逐渐改变它的入射角,就可以看到 折射光线的方向逐渐在相应地发生变化,直到发生全反射。 (3)实验要安全可靠 教师要在课前做好充分的准备,熟练实验操作技能,了解实验准确程度,估计实验 所需时间,以免实验失败或耗时过多。课堂演示时,教师一定要严格遵守操作规程,认 真细致,确保师生和设备安全。对实验中出现的失败,教师要尽快查找原因,排除故障。 对不能及时排除故障而失败的实验,教师要以实事求是的态度向学生说明情况,绝不允 许搪塞、编造数据、弄虚作假。 (4)要引导学生观察思考。 在演示实验的过程中,教师要适当配合讲解,帮助学生抓住观察的重点,启发学生 思考。例如,在演示实验之前,教师要向学生介绍仪器结构,明确观察目的,做好观察 准备。在演示过程中,教师要突出观察对象,教给学生观察方法,引导学生从整体到局 部,再从局部到整体地进行观察。在指导学生有目的观察的同时,教师可以以提问的方 式启发学生思考。有经验的教师往往用“看到了什么,说明了什么,得出了什么”来启发 学生思考,指导学生透过现象看本质,训练学生思维能力。 (二)学生分组实验教学 学生分组实验是学生在教师的指导下,利用整节课时间在实验室里分组进行实验的 课堂教学形式。学生分组实验要求学生设计方案、选择器材、操作实验、观察测量、记 录数据、分析处理数据、得出结论,并对实验结果进行分析、评估和交流。学生分组实 验是学生学习物理知识、运用物理知识、掌握科学方法的重要教学环节,是培养学生实 验能力和解决问题能力,形成良好科学素养的重要途径。 1.学生分组实验的类型 中公教育学员专用资料 278 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 从教学目的角度划分,学生分组实验大致可以分为四种类型。 (1)基本练习性实验。这类实验的目的主要是使学生学会使用一些基本的实验仪 器,如通过练习学会刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、电流表、多用电表、滑线 变阻器的正确使用方法。 (2)测定性实验。这类实验的目的是通过物理量或物理常数的测量,帮助学生理 解物理概念和物理量的意义,学会物理规律的应用,以及学习间接测量的方法。如应用 自由落体定律测重力加速度,用伏安法测电阻,用油膜法估测分子大小等。 (3)验证性实验。这类实验的主要目的是让学生通过实验验证由已知物理理论推 出的新结论的正确性,从而加深对物理知识的理解,并训练学生实验技能,如验证机械 能守恒定律。 (4)探究性实验。这类实验的主要目的是让学生经历提出问题—假设与猜想—设 计实验—实施实验-分析评估—获得结论的探究过程,来构建物理概念和认识物理规律, 同时训练探究技能。探究性实验让学生经历类似于科学家探究物理世界的过程,不仅可 以让学生学到新的物理知识,也让他们领悟到科学探究的艰辛和喜悦,学习到一些科学 思想和科学精神。 2.学生分组实验教学的一般过程和要求 根据实验类型的不同,学生分组实验的教学过程也会有所不同。概括的讲主要包括 准备、实施和总结三个阶段。 (1)准备阶段。准备阶段的主要任务是让学生明确实验目的,理解实验原理,认 识实验仪器,掌握实验方法,做好实验准备。在准备阶段,教师要引导学生认真阅读有 关实验材料,理解实验方案,分析实验的重点、难点,应该记录的数据和实验中可能碰 到的技术困难及解决的途径,为下一步实施阶段做准备。对于探究性实验,教师要根据 科学探究的构成要素,让学生亲身经历发现问题、提出假设、制订实验方案、设计实验 步骤等过程,为探究的具体实施做准备。 (2)实施阶段。实施阶段是实施实验方案的阶段。在该阶段,学生的主要工作包 括,正确安装和使用实验仪器;控制和变化实验条件;观察、测量和记录实验数据;排 除可能出现的技术故障;在实验结束后整理好实验仪器。教师在该阶段的主要工作是, 充分发挥学生的主观能动性,通过巡视检查,指导学生进行实验操作,包括严格要求学 生遵守操作规则和程序,帮助学生解决操作过程出现的故障和困难,启发学生思考,指 导学生观察,培养学生手脑并用、有条不紊、细心观察的良好习惯。 中公教育学员专用资料 279 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 (3)总结阶段。总结阶段是学生把具体的实验结果通过自己的思考上升到理性认 识的过程。这个阶段学生需要处理数据,分析结果,相互交流,写出实验报告。教师则 应该引导学生本着实事求是的态度,处理实验数据,得出实验结论,评估实验结果。对 实验结果不理想的情况,要帮助学生分析属于错误还是误差,属于错误的要重做,属于 误差的要分析原因,特别要防止为得到一个好结果而弄虚作假、拼凑数据,要教育学生 尊重事实,培养其实事求是的科学态度和工作作风。 最后应该指出,学生分组实验是以学生活动为主的实验,应该赋予学生很强的自主 性。因此,教师不宜安排过于详细、过于具体的讲授活动,更不能让学生“照葫芦画瓢”、 “照方抓药”,要创造一个让学生有充分动手动脑的实验环境,让学生有更多的主动权。 教师更多的是启发学生主动探索问题,让他们自己设计实验,选配仪器,进行简单的故 障排除,数据处理和分析,从而逐步培养学生探究问题的能力。 3.物理探究式教学案例 闭合电路欧姆定律的实验探究 一、【观察与思考】 教师:同学们,在生活中,我们经常会发现,在傍晚时分的用电高峰与深夜相比, 家里的电灯泡要暗一些,日光的甚至启动不了。这是为什么呢? 学生甲:供电功率不够,超负荷。 学生乙:输电线路负荷过大。 学生丙:并联的用电器增多了。 教师:一般来说,供电功率和输电线路可以承受高峰期的用电负荷。学生丙说 的对,主要是因为傍晚时并联的用电器增多了。那么为什么并联的用电器增多,就 会出现这种现象呢?下面我们模拟这个生活实例,做一相似的简单实验。 我们知道,要使电器工作,必须将电器和电源连接起来,组成一个闭合电路。 在电器和电源组成的闭合电路中,加在电器上的电压和流过电器上的电流与电器本 身的电阻大小、电源的电动势及内阻有什么样的内在规律呢?如图所示 1.接通S,观察电压表指示的示数? 中公教育学员专用资料 280 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 2.依次接通,逐个增加介入的灯泡个数,电压指示的示数如何变化?灯泡量度如 何变化? 二、【讨论与交流】 1.对于给定的电源,其中电动势是一定的。为什么电源接入电路时其两端的电压 小于电动势? 2.为什么接入电路中的灯泡数增加时,灯泡两端的电压减少,灯泡变暗? 我们可以把闭合电路看作是由两部分组成的:一部分是电源外部的电路,叫做 外电路;另一部分是电源内部的电路,叫做内电路。 在以上的实验中我们已经看到,当电源接入电路,闭合电路中有电流时,外电 路、内电路的两端都有电压。闭合电路的电流发生变化,外电路两端的电压 中公教育学员专用资料 281 报名专线:400-6300-999 U 外 及内 电路两端的电压 U 内 应随之变化。 三、【提出问题】 请同学们联系前面学过的知识,思考下列问题: 反映电源特性的物理量有哪些? 哪些因素会影响闭合电路的电流大小? U 外 及 U 内 的变化遵从什么规律? 我们能不能从一般串、并联电路出发,找出闭合电路的普遍规律呢? 四、【猜想与假设】 1.电动势是反映电源特性的物理量。 2.内阻也是反映电源特性的物理量。 3.我认为,闭合电路中的电流强度与电源电动势、内阻和外电路电阻之间应该有 确定的关系。 4.根据初中学过的欧姆定律,单独的外电路和单独的内电路都是满足欧姆定律 的;那么,闭合电路呢? 5.我想也应该满足欧姆定律的规律。 6.实际上,闭合电路是由外电路与内电路串联而构成的。所以和U 应该能反映 内 闭合电路的电流规律。学员专用 请勿外泄 7.那么U 和U 与电源电动势和内阻在树枝上就应该有确定关系。 内 外 五、【制定计划与设计实验】 如图所示,我们运用控制变量法制定计划与设计并进行实验。将实验结果填入 表格 对于给定的电源,其电动势、内阻是一定的,因此,我们只需寻找电源电动势、 外电路电阻与 中公教育学员专用资料 282 报名专线:400-6300-999 U 外 和 U 内 之间的关系即可。 在电源、外电路电阻、 U 内 、U 这几个因素中,选择电源电动势E作为被控制 外 变量是比较合适的。即通过改变外电路的电阻来考察 U 外 、 U 内 的变化规律。 可供选择的仪器有:实验用电池E(电动势为1.0V)、电阻箱R、电压表V 和 1 V 、导线等。 2 六、【进行实验和搜集证据】 按照设计电路练好,在电源电动势、内阻不变的情况下。在 0 到无穷的范围内 改变外电路电阻R的阻值,测出外电路电压与内电路电压的大小,填入表格中 1 2 3 4 5 外电阻 无穷 0 U 外 U 内 U +U 外 内 七、【分析与论证】 1.根据以上实验的结果,把实验值U +U 与电源电动势E的数值大小加以比较, 外 内 你的初步看法是: 2.通过更精确的实验,我们可以概括如下: 在闭合电路里,电源电动势E等于外电阻上的电压U外与内电阻上的电压U内 之和,即EU +U 内 外 如果用I表示闭合电路中的电流强度,用R表示外电阻。用r表示内电阻,则由 初中学过的欧姆定律的规律可得E IRIr(1)学员专用 请勿外泄 由此可得到闭合电路中的电流强度为 中公教育学员专用资料 283 报名专线:400-6300-999 I R E r (2) (2)式表示:闭合电路中的电流强度,跟电源电动势成正比,跟内、外电路的 电阻成反比,这就是闭合电路欧姆定律。 八、【评估】 教师:这个结论具有普遍性吗?运用刚刚所学的闭合电路欧姆定律,我们共同 来分析本节开始时观察到的现象和还未解决的疑问。 学生甲:根据 I R E r ,当接入电路中的灯泡数增加时,外电阻R减小,故电 流I增大。 学生乙:当电流I增大时,里端电压U外=E-Ir将减小。 学生丙:由于每个灯泡消耗功率 P U R 2外 ,此时,灯泡消耗的电功率将减小, 因此,灯泡变暗。 教师:我们也可以运用上述方法来解释生活中遇到的有关现象。 教师:在公式 E U 内 + U 外 两端同时乘以电流 I,得到 I E I U 内 + I U 外 ,其中表 示电源提供的电功率,IU 表示外电路得到的电功率,IU 表示内电路消耗的电功率。 外 内 (三)随堂实验 随堂实验是穿插在课堂教学过程中的学生小实验,也可称之为边教边实验或边学边 实验。随堂实验是一种比较新型的实验教学方式,与演示实验不同,它的操作者主要不 是教师,而是全体学生。与学生分组实验也不同,它不需要按照预习、设计、操作、写 实验报告等一套完整规范的程序完成实验。它通常与教师的课堂讲解密切配合,所以, 运用随堂实验,既有利于发挥学生在学习中的主体地位,又有利于发挥教师在教学中的 主导作用。 1.随堂小实验教学基本过程 (1)教师讲解,明确目的。随堂实验通常是配合课堂讲解进程而穿插的小实验。它 或者是要验证课堂教学中提出的一个假设,或者是要探究课堂教学中提出的一个问题。学员专用 请勿外泄 因此,在实验之前,教师要通过讲解向学生明确实验目的,必要时还要向学生讲解主要 的实验步骤和实验方法,明确所要观察的现象和需要记录的数据。 (2)学生操作,观察测量。学生按照教师的要求动手实验,观察现象,记录数据, 分析思考,在这个过程中要确保实验成功和实验安全,要求学生在实验中动作要迅速, 配合要默契,记录要精确。 (3)处理数据,得出结论。学生将实验中记录的现象、数据进行整理,通过分析、 抽象、归纳、概括、论证得出结论。 (4)交流讨论,达成共识。选派学生代表向全班学生展示其实验过程和结果,让其 他学生根据自己的实验结果发表不同见解,学生之间进行讨论交流,最后教师总结,达 成共识。 (四)课外实验 课外实验一般是指按照教师布置的任务和要求,学生课外利用一些简单的仪器或自 制器具独立进行观察和实验的活动。课外实验是课堂实验教学的补充形式,它可以扩展 学生的知识领城,使学生把自己所学的理论知识联系到实际生活,也可以激发学生对物 理理论和技术学习的兴趣,培养他们独立工作的能力和运用知识的能力。 物理课外实验的常见类型有以下四种。 1.课外观察性实验 这类实验一般是教师有意识地引导学生观察大自然、日常生活和生产实践中出现的 物理现象以及与物理知识相关的事件,是学生课外学习物理的广阔课堂。如游乐园中的 过山车、雨后的彩虹、五彩晶莹的薄膜等。此类实验的重点应放在扩大观察范围和培养 兴趣上,鼓励学生写出观察和思考的结果,定期举办观察发现汇报会,介绍所观察到的 现象,并分析其中的物理道理。 2.课外小实验 这类实验是学生在没有老师亲临现场指导下,利用课外时间自己进行的实验活动。 学生需要自己设计实验方案,同时,需要自己寻找器材或自制器具来完成实验。课外小 实验研究使学生进一步理解物理概念和规律,灵活运用所学知识,训练实验技能,培养 他们独立工作能力。 3.课外小制作 物理课外小制作是让学生利用课外时间自制一些简单仪器、模型和器具等,如制作 弹簧秤、潜望镜、简易万用表、小电动机等。这类课外实验,要求学生在自制过程中有 中公教育学员专用资料 284 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 所创新、有所突破,可以深化学生对所学知识的理解,激发他们创造意识,发展他们创 造性思维能力和操作技能。 4.课外科技活动 为了让学生了解现代科技成就的发展和应用,教师可以组织学生成立科技活动小组, 有计划地进行一系列科技活动,例如,微机活动小组、无线电话动小组、航模活动小组 等。这类课外活动要求有一定的计划性,并要有一定组织形式。 需要指出的是,教师布置的学生课外实验,要想获得好的学习效果一般要考虑如下 因素:选题内容应具有科学性和探索性;方法简单、器材简便、效果明显;实验过程必 须安全可靠;注意对学生的统一要求和因材施教相结合的原则。学生课外实验成功与否 的关键还在于有效的组织安排。教师应该要求学生写出观察和实验报告,培养学生严谨 的科学态度,并且通过展览会、表演会、报告会、竞赛评比等活动对学生课外实验进行 评价,不断深化和丰富课外实验成果。 中公教育学员专用资料 285 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第二节 物理概念课教学 一、物理概念 (一)物理概念 物理概念是在观察、实验的基础上,运用科学的思维方法,排除片面的、偶然的、 非本质的因素,抓住一类物理现象共同的本质属性,加以抽象和概括而成的。 在物理概念形成的过程中感觉、知觉、表象等是基础科学思维是关键。 对于比较简单的概念,在观察、实验的基础上经过思维加工,抽象出物理事物和现 象的本质特征,就可以建立概念。 【案例】我们观察到下列一些现象:天体在运动、车辆在前进、机器在运转、人在 行走等。尽管这些现象的具体形象不同,但是撇开它们的具体形象,经过分析、比较, 就会发现其共同特征,即一个物体相对于另一个物体的位置随时间在改变。于是,我们 把这一系列具体现象共同的特征抽象概括出来,叫做机械运动。 (二)物理概念的内涵与外延 1.物理概念的内涵 物理概念的内涵即概念的本质,就是那个概念所包括的一切对象的共同的本质属性 的总和。下定义就是解释概念的内涵,亦指出它所反映的对象所共有的本质属性的逻辑 活动。 【案例】单位体积某种物质的质量叫做这种物质的密度,描述物体疏密程度的物理 量,这是密度的内涵,其大小可用公式来量度,它决定于物质本身的性质,而与物体的 形状,质量,体积无关。可见,掌握物理概念的内涵,就是理解物理概念的本质属性。 2.物理概念的外延 物理概念的外延就是适合于那个概念的一切对象范围。 【案例】重力、弹力、摩擦力、静电力、洛伦兹力、浮力、压力、支持力、下滑力 等等这些对象的全体,就是“力”这一概念的外延。同样在“机械运动”这一概念的外延中, 包含着一切类型的机械运动,如匀速直线运动、匀变速直线运动、竖直上抛运动、平抛、 斜抛、圆周运动、振动等。 (三)物理概念的特点 中公教育学员专用资料 286 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 要进行物理概念教学,首先要认识物理概念的特点。 1.物理概念是观察、实验和科学思维相结合的产物 物理概念是人们在观察与实验基础上,经过思维加工,逐步揭示出现象的物理本质 属性而形成的。 【案例】“力是物体之间的相互作用”这个概念就是人们在观察诸如“人提水”、“手拍 球”“磁铁之间吸引”等力的现象基础上,经过分析、比较抽象概括等科学思维的加工而形 成的。我们观察到下列一些现象:天体在运动、车辆在前进、机器在运转、人在行走等。 尽管这些现象的具体形象不同,但是撇开它们的具体形象,经过分析、比较,就会发现 其共同特征,即一个物体相对于另一个物体的位置随时间在改变。于是,我们把这一系 列具体现象共同的特征抽象概括出来,叫做机械运动。 可见物理概念的形成,是在观察、实验基础上在分析、比较、抽象、概括等思维方 式的基础上形成的。 2.大量的物理概念具有定量的性质 许多物理概念用定量的方法来描述客观事物的本质属性,如速度、加速度、电场强 度、电阻、电压等,这类物理概念称为物理量。 【案例】以速度为例,它是描述物体某时刻运动的快慢和方向这一属性的,物体运 动的快慢程度只有用一个量才能准确地描述出来,例如某人某时步行的速度是 5m/s 向 东,这就能准确地描述出这个人走的快慢和方向。 由于物理量有确定的量的性质,因此总是可以跟数学和测量联系起来。 物理量按照它描述客观事物属性的性质来分,可分为: (1)状态量和过程量 状态量是描写状态的物理量。研究对象的状态一定,它就有确定的量值。如速度和 位置坐标是从运动学角度描写物体状态的物理量;动量、机械能(动能和势能)是从动 力学角度描写运动状态的物理量。压强、体积和温度是描写气体状态的参量,也是状态 量。状态量往往可以用态函数来表示。 过程量是描写过程的物理量。力学中的位移、功、冲量,热学中的热量等,都是过 程量。一般说来,不同的过程,具有不同的量值。 (2)性质量和作用量 性质量是描写物质或物体的某种性质的量,如密度、劲度系数、比热容、电阻、电 场强度,介电常数、磁感应强度电容等。作用量是描写物体间相互作用的量,如力、力 矩、功、冲量等。 中公教育学员专用资料 287 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 (3)微观量和宏观量 微观量是描述单个微观粒子的量量,如原子的质量、电量、平均速率等。宏观量是 描述宏观物体或系统的性质或状态的量,其中有些宏观量是指大量分子、原子,或大量 基本粒子运动所表现出来的宏观性质。 (4)矢量和标量 有些物理量既有大小,又有方向,且符合特定的运算规则,是矢量,如力、速度、 加速度、动量、电场强度等。矢量的运算应遵循平行四边形法则。只有大小、没有方向 的量,是标量,如时间、质量、功、能、电势、电流等。标量的运算遵循代数学法则。 (5)相对量和绝对量 凡与选择参照物或坐标系有关的物理量都是相对量,如位移、速度、动量、势能、 电势等。凡与参考系的选择无关的物理量都是绝对量,如各种普适恒量,再如在两个惯 性参考系符合伽利略变换的条件下,力、加速度、质量等。 (6)物理量按国际单位制又可划分为基本物理量和导出物理量 基本物理量是人们根据需要而选定的。基本物理量不是用其他物理量来定义的。基 本物理量的数目是能够融洽一致地描述物理学中所有各量所必需的最小数目。目前,国 际单位制(SI)中采用的基本物理量有7个,即长度、质量、时间、电流、热力学温度、 发光强度和物质的量。它们的计量单位分别是米、千克、秒、安培、开尔文、坎德拉和 摩尔。导出物理量是以基本物理量为基础,按照某种定义或根据有关公式推导出来的物 理量。因此,一切导出物理量都可以用基本物理量的组合方式来表达。对于某些SI导出 单位,国际计量大会通过专门的名称和符号来表示,使它们的运用更加方便、明确,如 力的单位是 中公教育学员专用资料 288 报名专线:400-6300-999 k g m / s 2 ,为了纪念牛顿,就把 k g m / s 2 称为“牛顿”,用符号“N”表示。 3.物理概念是不断发展变化的 物理概念随着人们对自然界认识的不断深入而不断发展和变化。 【案例】质量的概念就经历了以下发展过程: 第一,物体所含物质的多少叫做物体的质量,这种提法通俗易懂,容易为初中生所 接受。 第二,质量是物体惯性大小的量度,这是由牛顿运动定律得出的,反映了物体的一 种属性——惯性。 第三,质量是物体产生引力和受引力场作用能力大小的量度,这是万有引力定律指 出的,表明物体的这种能力大小是用引力质量表征的。学员专用 请勿外泄 第四,根据狭义相对论,运动物体的质量与速度有关,物体以速度v运动时的质量 m与静止时的质量m 之间有如下关系 0 中公教育学员专用资料 289 报名专线:400-6300-999 m 1 m 0 v c 2 。 第五,质量与能量有关,爱因斯坦创立的狭义相对论得出了物体的质量与能量的关 系E=mc2,这就是著名的爱因斯坦质能方程。 二、前物理概念 (一)前物理概念的定义 所谓前物理概念是指学生在正式学习有关的物理知识之前,头脑中也已存在着一定 的原有认识和该认识赖以形成的思维方式,我们统称为前概念,他们在很大程度上决定 着学生对新知识的理解。 前物理概念有些是正确的,它有助于学生在物理学习中形成概念和掌握规律,是学 生进行物理学习的基础。但是,前物理概念毕竟是生活经验,是在观察和思考的基础上 自发形成的,没有经过严密的科学分析与实验证明。所以,前物理概念多数是很肤浅、 很模糊、带有片面性的,有的甚至是错误的。 因此,这就形成了前物理概念与掌握物理知识之间的矛盾,而这种矛盾正是学生进 行物理学习这一心理活动发展的重要动因。 【案例】几何光学方面,他们早从最初的明暗感觉很快感知到光的色彩;早有照镜 子、看到筷子在水中呈弯曲形状等体验…… 热学方面,他们早从最初的冷暖感觉具备形成温度概念的体验;早有做饭、取暖中 热的传导和辐射、燃料燃烧放出光和热、冬天搓手能让手感觉暖和等体验。 力学方面,他们已观察到物体的平动、转动、振动、直线运动、曲线运动等不同的 运动形式,并对轻度失重、超重、离心现象等有一定的感受…… 电磁学方面,他们做过大量的观察并产生浓厚的兴趣。像摩擦起电、磁铁的吸引和 排斥、天空的雷电、灯泡的发光发热、电扇的转动等都能激起他们以极大的好奇心去观 察去提问,从而形成了最初的电和磁的概念以及电流能做功等概念。无线电广播和电视 更使他们对看不见的电磁波产生丰富奇妙的想象…… (二)前物理概念的特点学员专用 请勿外泄 目前关于概念教学的心理学研究成果比较丰富,且不同的流派观点各不相同,但是 对于前概念的认识已经在以下几个典型特征上达成一致。 1.广泛性:前概念广泛地存在于学习者头脑中包罗万象,学生在各学科及其分支中 都存在有前科学概念、不同地区甚至不同国家的各个层次的学生,都具有前概念。 2.顽固性:前概念是学习者在一定的生活经历基础上,经过推理和对相关现象的印 证而形成的,一旦形成,就会具有一定的“稳定性”、“牢固性”,也就是说学习者对其深信 不疑。很难用传统的教学方法让学习者改变这些前概念。 3.迁移性:前概念对新的知识结构的建立往往会产生重要影响。 4.共存性:学生学习科学概念后,前概念还会对学生产生作用,与科学概念共存。 错误的前概念很难在有限的学习时间里彻底消除,即使在学习中被纠正过,也很容易反 复出现。 5.情境性:前概念往往与某些特定的情境相联系。 (三)前物理概念对物理教学的意义 对于有些物理问题,即使学生从没接触过,也没有现成的可以借鉴的经验,但是一 旦新问题出现,学生往往基于过去的经验,依据现有的认知能力,对新问题给以解释或 提出假设,构建新的认知图示。这时,前概念对学生的再学习,既有积极作用,也有消 极影响。正迁移作用成为科学物理概念形成的基础,可促进他们尽快掌握新的知识。反 之负迁移影响新知识的学习,增加新知识学习的难度。 前物理概念与正确的物理概念间的冲突主要表现在以下几个方面: 1.由表面现象的观察所得到的经验与物理知识不一致。 【案例】例如,学生常常认为“力是使物体运动的原因”,“物体受力越大,速度就越 大”。要真正从概念上彻底纠正这个错误却很不容易,原因就在学生得到这个经验是有大 量“事实”做基础的。一辆静止的车子,人推它以后就动了,静止不动的树枝,风吹它以 后动了。如果不推、不吹,这些物体就停了下来。 对于这一类错误前概念,只有让学生重新正确、完整的观察现象,并做全面、深入 的分析才能克服。 2.生活中的概念和物理学上的概念纠缠不清。 【案例】生活中讲铁比木头重,这个“重”不是物重,而是密度大。平常讲这杯水比 那杯水热,这个“热”也不是热量的意思,而是指这杯水的温度比那杯水的高。结果学生 常常把密度和物重混为一谈,把热量和温度混为一谈。 中公教育学员专用资料 290 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 物理概念教学上处理这类问题,主要是交代清楚每个概念在物理学上的严格定义, 指出它们和生活中使用的区别。 3.生活中的“绝对”标准和物理学中的相对概念不适应。比较物质的性质和量的大小 是相对而言的,而生活中往往有一个公认的标准,学生带着这个标准学物理,有时也会 带来一些麻烦。 【案例】平常讲一个物理是冷还是热,常常以体温为标准,物理温度比体温高,就 说它是热的,物体温度比体温低,就说它是冷的,而且总认为只有高温物体才会放出热 量。 处理这类难点主要是强调参考物体,说明比较物理量应该是对的。在物理概念教学 中应该不断地强化这种心理倾向。 (四)利用前概念进行物理教学的基本方法 1.了解学生已有的前概念。 教师在开始讲授有关的物理内容之前应通过一定的方式,如小组讨论、提问、问卷 调查、试题测试等。去深入了解学生大脑中前概念的存在情况。 2.创设情境,引发认知冲突。 学生头脑中的前概念是自发的、隐蔽的,不在具体情境中教师难以估计,而学生又 不知道自己可能存在的错误前概念。因此,教师应该创设情境使新知识与学生的前概念 产生冲突,让学生暴露出错误观念,继而加以恰当的引导,实现错误前概念向科学概念 的转变。 3.巧设实验,纠正错误。 物理学科以实验为基础,物理实验真实可信,教师引导学生的认知冲突后,有的放 矢地安排实验,引导学生把对事物表面现象观察所得到的经验与物理知识不一致的地方 提出进行思考,促成原有知识结构的顺应,用科学的概念代替原有的错误观念。 4.变式拓展,巩固正确的科学知识。 学生掌握物理知识不可能一蹴而就,教师除了讲解概念、规律时应尽量做到准确、 透彻往外,还应加强概念和规律的变式教学,有意识地从各个不同的角度变更事物的非 本质特征,通过分析、突出事物隐蔽的本质属性,帮助学生消除对知识的一知半解,不 断完善知识结构。 三、物理概念的教学要求 中公教育学员专用资料 291 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 物理概念的教学要求应根据物理课程标准的要求、学生学习的特征和具体概念在物 理学中的地位的不同而有所区别。根据物理课程标准,对于重要的物理概念,其教学要 求应该达到“理解”与“运用”水平,对于次要的物理概念只需要达到“了解”与“认识”水平。 当然,这种划分不是界线分明的,也不是绝对的。下面主要阐述重要物理概念的教学要 求。 (一)明确建立概念的事实依据和研究方法 要使学生形成正确的物理概念,首先,应该让学生明确建立概念的事实依据,因此, 概念教学应该从学生日常生活中的物理现象、各种事例和必要的物理实验出发,使之对 有关的物理现象和过程有必要的感性认识,以建立起对研究对象正确清晰的表象,这是 形成物理概念的基础。 其次,物理概念的形成不是感性材料的堆积,而是运用物理学研究方法对感性材料 进行思维加工的产物。因此,物理概念教学还要让学生懂得建立物理概念的方法。 物理概念的建立有多种方法。在中学阶段,建立物理概念主要方法有以下两种。 1.科学抽象 在中学物理教学中,常用的科学抽象方法有以下三种: 其一,分析概括一类事物的共同本质特征(本质属性),从而抽象出物理概念。例 如,“机械运动”“力”等概念就是通过对同类物理现象的分析、比较、概括而抽象出的物理 概念。 其二,隔离物质、运动的某种属性而得到表征该物质或运动的某种性质的物理量, 如密度、速度、加速度、比热容、电阻、电场强度、磁感应强度等。 其三,用理想化方法进行科学抽象。如质点、刚体、理想气体、检验电荷、纯电阻 等。 2.逻辑推导 物理学是由概念组成的理论体系。各个概念间有着紧密的逻辑联系,一个物理概念 往往既是前面概念的发展,又是后面概念的基础。因此,抓住新旧概念之间的逻辑联系, 也是建立物理概念的方法之一。推导法就是依据概念之间的联系,从一个或几个已知概 念推导出另一个概念。例如,由速度、速度增量、加速度、力等概念就可以推导出向心 加速度。再如,类比法也是借助概念之间具有某种可比性的联系来引入和建立概念的重 要方法,如类比水压引入电压、类比光波讲物质波、类比重力势能研究电势能等。 (二)明确物理概念的内涵和外延 中公教育学员专用资料 292 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 物理概念的内涵是指概念所反映的物理现象,物理过程所特有的本质属性。在概念 教学中,必须使学生理解物理概念的内涵。 【案例】对“惯性”这个概念,教师一定要通过各种事例的分析,让学生理解任何 物体,在任何状态、任何时刻、任何地点都具有保持其原有运动状态的属性。 另外,在讲授物理量的内涵时,教师不仅要用语言文字明确它所反映的物理本质属 性,还要从量的方面分析它的内涵,给出它的定义式,所以,对物理量的理解,应让学 生把文字表述和数学表达结合起来,从质和量两个方面来理解它的内涵。 物理概念的外延是指具有物理概念所反映的本质属性的对象。通常,概念的适用范 围就是指概念的外延,说明概念反映的是哪些对象。 【案例】重力、弹力、摩擦力、磁场对电流的作用力,属于力这概念的外延。 在概念教学中,一些重要的基本概念要逐步使学生了解它的外延,使学生通过对物 理概念外延的学习,逐步深化和扩展对概念的理解。 (三)辨别新概念与相关概念的联系与区别 物理学是由物理概念组成的理论体系,不同概念之间既有联系,又有区别。在物理 教学中,揭示不同物理概念之间的联系,有助于学生加深和扩展对所学概念的理解。但 与此同时,也要通过分析、比较,让学生辨别不同物理概念之间的区别,分清不同物理 概念所反映的不同本质属性,这可以避免不同概念之间的混淆,也是学生正确理解物理 概念的重要前提。 【案例】在电学中,“电势能”与“电势”是两个既有联系又有区别的物理概念, 在物理教学中只有引导学生认真辨别它们之间的联系与区别才能正确理解这两个概念。 (四)学会概念的运用 “学以致用”是物理教学的目标之一,也是物理概念教学的基本要求。只有通过运用, 学生才能暴露出在概念理解上的缺陷与不足,以便有针对性地加以纠正、完善和深化。 只有能够运用概念解决具体问题,学生才算真正掌握了概念。在物理概念的运用教学中, 应该避免大量习题的机械训练,注重给学生提供具体、丰富、生活化的物理情境让学生 有机会运用概念分析、判断物理现象,解决生活中的物理问题。 【案例】在学习力学中的“加速度”概念之后,就可以联系生活中常见的小轿车、 自行车比大货车起动快的例子,让学生分析与判断“起动快”的运动特征是什么。通过 对这类实际物理问题的分析与判断,学生将加速度概念与生活实际联系起来,达到对概 念的深入理解与灵活迁移。 中公教育学员专用资料 293 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 四、物理概念教学的一般过程 通常,物理概念教学设计大体上可分为四个阶段:概念的引入、概念的导出、概念 的明确和概念的巩固。 (一)概念的引入 概念的引入就是为了让学生理解将要讲述的概念的重要性和引入的必要性。作为一 节课的开始,这个阶段一定要激起学生的学习兴趣或者好奇心,进而产生学习动机。一 般都是以提出问题的形式展开,让学生参与探讨,发挥他们的主体性,而这个物理问题 要根据学生已具备的知识、经验和心理认识,结合物理概念的特点选取不同的角度提出。 1.以生活实际、日常经验引入。 以大量的生活经验为基础,引导学生进行分析、对比、综合、归纳,找出同类物理 现象的共性,从而提出新概念。这种引入会使学生感觉亲切,感到原来的物理概念就在 生活中,从而提高学习兴趣,培养学生留意观察身边事物的良好习惯。 【案例】“密度”概念的引入,可以从生活中的“同体积的铁块和木块在水中的沉浮” 引入。 2.从实验现象、观察结果引入。 对于学生缺乏足够经验的物理概念,需要通过设置一些有趣的典型实验,使学生能 够形成清晰生动的感性认识,然后再从实验现象的特征出发,提出新的概念。这种引入 方式即使学生产生强烈的兴趣,又能培养观察能力、注意能力和实验能力。 【案例】在引入“惯性”前,可演示这样一个实验:将一个笔套竖直放在台面上,下 面压一张纸条,水平快速抽出纸条,笔套不倒,也可让学生尝试自己做,这样就轻松调 动了学生的学习兴趣,从而自然导入概念。 3.从理论需要、知识基础引入。 这种引入的前提是,学生具备了丰富的物理知识和感性知识或一定的物理理论基础。 可以通过复习旧知识,发现矛盾,从而提出问题,或者,在理论的基础上经过逻辑推导 后提出问题。 【案例】“加速度”概念,可以在复习速度的概念之后,提出“速度随时间均匀变化的 运动”中,“速度的变化用什么来描述”,从而引入“加速度”的概念。 (二)概念的导出 中公教育学员专用资料 294 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 从提出问题到得出结论需要一个过程,这就是解决问题的过程,对于概念讲述课而 言,这就是概念的导出过程。通常,这一过程要分如下三步进行。 1.明确问题:对引入的问题进行讨论,找到事物的主要矛盾,抓住问题的核心,把 已知的和未知的东西,提供的条件和所求的结果分开,使思维的目的明确起来,指明探 索的方向。其实,就是要在错综复杂的乱麻中找到线头。 2.提出假设:如果提出的问题不难,那么一旦明确问题后即可进行解决;若研究的 问题较为复杂,则必须根据已有的材料、事实和经验,抓住事物的某种重要特征,进行 推测。在研究物理问题的过程中,可以不断提出假设,得出结论,逐层深入。 3.检验假设:假设毕竟只是解决问题的一种推测,是否正确还需要检验。物理概念 形成的检验一般有两种方法:第一种是通过科学实验和观测证实;第二种是通过逻辑推 理的方法检验。总之,在导出的过程中要充分展示物理问题的提出、讨论和解决过程, 把它们有机地结合起来。 (三)概念的明确 导出概念之后就要将已经获得的关于反映现象和过程的本质属性用简明而准确的语 言或数学公式表示出来。这一阶段可以分为以下几步。 1.定义概念:将有关观念明确清晰地加以提炼,也就是把概念用语言精确地加以表 述的过程。例如,在“密度”研究实验后,可以从结论“某一物质,质量与体积的比为定值”, 定义“密度是某种物质单位体积的质量”。 2.构建体系:概念体系是客观事物内在联系的反映,概念不是简单的一句话就能表 达的,它还包括概念的物理意义、概念的测量、概念的运算和运算规则、概念的种类等 要素。给出了定义,并不等于学生已经明确概念的意义,还应将定义展开并构建为体系。 m 如,由密度概念的文字表述得出数学表述: 、密度的单位、物理意义等。 V 3.概念的延伸:概念的使用范围、适用条件,以及与其他概念之间的联系。每个概 念都存在它的使用条件和范围,而且它不是孤立的,必然与其他的概念存在联系。在讲 述概念的时候,如果不引导学生扩展对概念的认识,不分析它与其它概念之间的关系, 就有可能造成对概念理解的片面性,既不利于正确掌握和运用概念,也不利于培养学生 的综合能力。 中公教育学员专用资料 295 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 4.概念的巩固:从学习规律可知,巩固是教学的必要措施,尤其在概念课中特别突 出。所谓的巩固是指学生把所建立的概念牢牢保持在记忆里,不断丰富概念的内容,发 展物理概念的外延,并能顺利应用概念分析和解决物理问题。 一般的深化巩固都采用练习的方法,即针对概念给出一些习题,让学生在做练习的 过程之中,不断熟悉和巩固概念;另外,还可设计一些有趣的实验来深化巩固概念。 【案例】讲“摩擦”的概念后,可做“筷子提米”的实验;讲“沸腾”的概念后,可做“用纸 盒烧水”的实验,等等。这些有趣的实验将学生带入一个变幻的知识天地,在这些实验的 帮助下巩固和提高对概念的认识。 另外,也可以让学生用文字描述、制作表格、画流程图等多种形式,对物理概念学 习过程和学习方法进行总结,这既能帮助学生更好地巩固概念,也能培养学生的总结和 归纳能力。 【案例】生活中讲铁比木头重,这个“重”不是物重,而是密度大。平常讲这杯水比 那杯水热,这个“热”也不是热量的意思,而是指这杯水的温度比那杯水的高。结果学生 常常把密度和物重混为一谈,把热量和温度混为一谈。 五、物理概念教学案例 【案例】质点 教学过程 设计分析 一、创设情境,引发思考 课堂导入,学生自由的对运动形式进 师:请同学们观看一段录像后思考问题 行讨论和描述,尝试思考有关各种运动的 (有关运动的话题)。 问题。 (放映录像)选择有关反映物体运动的 画面播放给学生看(可搜集整电视片《科技 之光》和《动物世界》中的图像)。如:雄 鹰、小鸟在空中飞翔,飞机在天空中划过, 行星、卫星在宇宙中运行,航天员杨利伟在 宇航舱中给地球拍照,汽车在公路飞驰,轮 船在海水中搏击海浪。 师:雄鹰在空中翱翔,足球在绿茵场上 飞滚,连静静的山川也在“坐地日行八万 里”……宇宙中的一切物体都在不停地运 中公教育学员专用资料 296 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 动,无论是巨大的天体,还是微小的原子、 分子等。请大家根据刚才观看的录像片,回 顾初中学过的机械运动,提出一些关于运动 的话题。 二、新课学习 概念的引入 针对上面看过的录像,老师提出问题: 通过引导学生详细描述物体的运动 请你描述出一些运动,如果详细描述物体的 状态,学生能够体会到描述物体运动时有 运动有什么困难? 所困难,给学生一点提示,学生能够体会 足球向前球体滚动 简化思想的重要。 雄鹰向前翅膀上下 以神舟五号为例,通过展示飞船在荧 生:详细描述物体运动不容易,我们需 光屏上的显示,引导学生用“点”来表示所 要了解物体各部分运动的区别。 描述的物体,引入质点的含义。 师:可以将问题简化吗?为什么? 师:要准确描述物体的运动,特别是物 体各部分的详细运动情况,并不是一件很容 易的事。因为物体本身都有一定的大小和形 状,物体各部分的运动情况一般并不一样。 在刚才看过的录像片中,我们见到了杨 利伟,看到了“神舟”五号。据报道,“神舟”五 号飞船载人舱长7.4m,直径2.8m,用长58m、 重达480t的“长征”2号火箭发射。升空后,显 示在指挥部荧光屏上的仅是一个小小的光点. 科学家研究它在空中的位置、离开地面的高 度、飞行的速度、运动轨道等问题时,需要 考虑它本身的大小和形状吗? 生:不需要,我们可以用荧光屏上的小 光点代替这个“庞大”的飞船呀! 师:(引入质点)很好,物理学中,我 们用“质点”来代替所描述的物体,以简化并且 有针对性的描述物体运动。 师:思考一下什么样的物体能够看作质 中公教育学员专用资料 297 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 点? (学生思考,给出各类答案,教师总结 并点评) 师:用来代替物体的有质量的点为质点, 概念的导出 根据所研究问题的性质和需要,抓住问题中 教师总结质点的概念和含义,并给出 的主要因素,忽略次要因素,建立一种理想 各类案例,引导学生思考何时能够看作质 化的模型,使复杂问题得到简化,这是一种 点,何时不能看作质点。 重要的科学研究方法。乒乓球小而轻,直径 仅 4cm,质量约 2.7g。运动员研究各种旋转 球的打法时,要关注球的受力部位和受力方 向对旋转的影响。这种情况下,必须考虑到 球的大小和形状,不能把它简化为一个点。 师:地球是一个庞然大物,直径约为 12800km,与太阳相距1.5×l08km。研究地球 绕太阳的公转时,能不能把它看成质点?研 究地面上各处季节变化时,能不能把它看成 质点? 生:若研究地球绕太阳公转时,由于地 球本身的大小比地球到太阳的距离小得多, 则可以把地球看作质点;但若研究地面上各 引导学生根据上述问题的分析和判 处的季节变化时,则不能把其看作质点。 断,总结出质点的特点,明确质点的概念。 师:撑杆跳高是一项非常刺激的体育运 动项目,一般来说可以把撑杆跳运动分为如 下几个阶段:助跑、撑杆起跳、越过横杆。 讨论并思考后回答,在下列几种情况下运动 员能否被看作质点,从中体会质点模型的建 立过程。 (1)教练员针对训练录像纠正运动员的 错误时,能否将运动员看成质点? (2)分析运动员的助跑速度时,能否将 中公教育学员专用资料 298 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 其看成质点? (3)测量其所跳高度(判断其是否打破 纪录)时,能否将其看成质点? 生:(1)不能,纠正错误动作时不能忽 略运动员的姿势及动作,也就是说不能忽略 运动员的形状和大小。 (2)能,分析助跑速度时,可以忽略运 动员的姿势及动作。 师:物理中的“质点”跟几何中的点有什么 相同和不同之处? 生:相同之处为:都是没有形状和大小 的点.不同之处为:质点是实际物体的抽象, 它具有一定的物理内涵,不仅具有物体的全 部质量,而且是一个相对的概念;几何学中 的点没有质量,仅表示一个位置,而且应该 是“绝对得小”。 师:请同学们对质点进行小结: 生:对质点小结: 1.质点是一种科学抽象,是一种理想化的 模型. 2.质点是对实际物体的近似,这也是物理 学中常用的一种重要的研究方法。 3.一个物体能否看成质点,取决于它的形 状和大小在所研究问题中是否可以忽略不 计,而跟自身体积的大小、质量的多少和运 动速度的大小无关。 4.一个物体能否被看作质点,取决于所研 究问题的性质.即使是同一个物体,在研究的 问题不同时,有的情况下可以看作质点,而 有的情况可能不可以看作质点。 中公教育学员专用资料 299 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 师:(课堂探究)在下列情景中能否被 概念的巩固和深化 看成质点。 通过问题探讨、练习与课后作业,进 1.沿一个方向推动桌面上的书本,如果测 一步巩固和拓展所学知识。 量书本移动的距离,是否可以将书本视为质 点,为什么? 2.如果测定书本经过桌面上方某一定点 所需要的时间,是否可以将书本视为质点, 为什么? 3.还有什么情况下书本可以被视为质 点?什么情况下书本不能被视为质点? 生:1.沿同一个方向移动书本时,书本各 部分的运动情况完全相同,可以将它视为质 点。 2.相对桌面上方的某一定点来说,书本本 身的长度(或宽度)不能忽略,并对经过该 定点位置所需要的时间起决定作用,所以这 种情况下不能将书视为质点。 3.答案视学生提出的问题而定(根据学生 提出的各种情景,老师进行准确恰当的点 拨)。 中公教育学员专用资料 300 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第三节 物理规律课教学 一、规律教学的含义 物理规律包括定律、定理、原理和定则等,是物理现象或物理过程在一定的条件下 发生、发展和变化的必然趋势及其本质联系的反映。物理概念与物理规律的区别在于前 者是思维形式,后者是客观规律,前者是无条件的,后者是有条件的。物理规律反映相 关物理概念之间的必然联系。 物理规律是中学物理基础知识中最重要的内容,是构建中学生物理知识结构体系的 枢纽。因此,规律教学是中学物理教学的中心任务之一。 二、物理规律的特点和分类 (一)中学物理规律的特点 “物理规律是物理过程在一定条件下发生、发展、变化和必然趋势的反映,它是建立 在物理概念基础上的更深一层的物理知识,反映了物理概念间的相互联系,是物理知识 的核心。”研究表明,发现物理规律具有以下特点: 1.物理规律的实践性 物理学是一门以实验为基础的自然学科。中学物理的众多规律都是在实践、实验的 基础上建立起来的,只能发现,不能被创造。物理规律揭示了物理现象之间的因果关系; 物理规律反映了物质结构层次;物理规律是物质运动的统计解释;物理规律是物理量之 间的必然联系。发现物理规律主要有两类方法:归纳推理法和演绎推理法。无论人们是 通过哪种途径和方法发现的规律,都离不开观察、实验、思维以及数学推理等。 2.物理规律的联系性 不仅在物理规律内在的概念之间存在一定的联系,而且在物理规律现象之间也存在 一定的关系。 【案例】牛顿运动定律是一个有机联系、完备自洽的整体。牛顿第一定律首先说明 了物体不受外力时做什么运动,给出了惯性的定义,其次牛顿第一定律给出了力的定性 定义,说明力是改变物体运动状态的原因;再次,牛顿第一定律说明了力的相互性;牛 顿第二定律揭示了物体的质量、所受到的合外力与加速度之间的关系,阐述物体受力时 做什么运动,二者是从不同的角度回答了力与运动的关系。第一定律是第二定律的基础, 中公教育学员专用资料 301 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 没有第一定律,就不会有第二定律。牛顿第三定律回答了牛顿第一定律的第三层含义—— 力的相互性的定量关系:作用力与反作用力是大小相等、方向相反,而且性质相同。 3.物理规律的局限性 物理规律不是普遍适用的,任何物理规律都有一定的使用条件。学生只有明确了物 理规律的使用条件和范围,才能正确地运用规律来解决实际问题。 【案例】牛顿第二定律,定律适用对象是质点,仅于惯性参照系中适用,还仅适用 于运动速度小于光速的情况;不适用于微观粒子。动量守恒定律适用条件是系统的合外 力等于零。 4.物理规律的发展性 随着人类认识能力的发展、科学探究能力的提高、科学技术的发展,物理规律也不 断发展。物理规律不是绝对的真理,而是逐渐发展变化的,具有一定的相对性。如从经 典力学到相对论、量子力学的发展变化过程。 (二)物理规律的分类 为了认识物理规律本身,我们有必要对物理规律进行必要的分类。从物理规律获得 途径的角度来看,物理规律可分为实验规律和理论规律;从物理规律知识形式的角度来 看,物理规律可分为定律、定理、原理等类型;从过程中不同质的运动角度来看,物理 规律可分为力学规律、热学规律、电磁规律、光学规律等;从“定性—定量”维度来看, 物理规律可分为定性规律、定量规律。 物理规律在教学中通常表述为物理定律、物理定理、物理原理,以及物理法则、公 式和方程等等。这些规律可分为两大类:即物理定律和物理定理。但在实际的教学中, 有人又把物理规律分为三种类型:即实验规律、理论规律和理想规律。 1.实验规律与理论规律、理想规律 实验规律:观察和实验的基础上,通过分析归纳总结出来的规律。如:法拉第电磁 感应定律、胡克定律、光的反射定律、光的折射定律、气体的实验三定律、牛顿第二定 律、牛顿第三定律、欧姆定律、焦耳定律等等。 理论规律:以已知的事实为根据,通过推理总结出来的规律。如:动能定理是根据 牛顿第二定律和运动学公式推导出来的。又如万有引力定律是牛顿经过科学推理而发现 的。 中公教育学员专用资料 302 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 理想规律:对经验事实进行整理分析,去掉非主要因素,抓住主要因素,推理到理 想的情况下,总结出来的规律。不能用实验来证明,但是具有足够数量的经验事实。如: 牛顿第一定律、光电效应方程等等。 2.定律、定理与原理 从实验总结出来的规律称为物理定律,如:牛顿第二定律、电磁感应定律、光的折 射和反射定律等。运用数学或其他手段从定律导出的规律称为物理定理,如:动量定理、 动能定理等。带有普遍性的、最基本的,可以作为其他规律的基础的规律称为物理原理, 如:电场叠加原理。 3.定性规律与定量规律 定性规律揭示的是各物理量间的必然联系和发展趋势,即从“质”的方面揭示物理现 象的本质。比如:牛顿第一定律表明物体有保持运动状态不变的性质,即惯性。定量规 律揭示的是必然联系中“量”的相互制约关系。其具体形式为物理方程、物理图像和实验 数据等。 三、物理规律教学的一般过程 物理规律教学不仅需要考虑物理规律的特点和教学要求,还需要考虑学生认识物理 规律并发展科学素养的特点。因此,重点物理规律的教学过程,应当是学生在教师的引 导下与物理世界相互作用,去发现问题,探究规律、讨论规律和运用规律的过程。物理 规律的教学过程一般包括以下四个有序的步骤。 (一)创设物理情景,形成科学问题 教师要带领学生探究和学习物理规律,首先要引导学生在物理世界中发现问题。因 此,在教学的开始阶段,要创设好便于发现问题的物理环境。在中学阶段,一是通过观 察、实验发现问题,或者通过分析学生生活中熟知的典型事例发现问题;二是通过对学 生已有知识的分析引申和逻辑展开发现问题。在这一教学中需要注意的问题是:创设的 物理环境既要能提供探索物理规律的感性材料,又要有助于激发学生的学习兴趣和求知 欲望。 【案例】“动量定理”的教学,可以通过鸡蛋分别落在水泥地面和盛满纸屑的纸框里 的演示实验,以及跳高、跳远中起跳点和下落点硬度的不同等实例,引导学生发现问题; 也可以通过分析牛顿定律在解决碰撞问题时遇到的困难,启发学生发现问题;或者将两 种方式结合起来,从理论和实际两个角度明确“动量定理”的研究主题。 中公教育学员专用资料 303 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 (二)实施科学探究,促进知识建构 1.运用实验总结规律 (1)由对日常经验或实验现象的分析归纳得出结论。 【案例】研究影响蒸发快慢的因素,电磁现象中的左手定则、右手定则,力的平行 四边形定则,楞次定律等。 (2)由大量实验数据,经归纳总结和必要的教学处理,得到结论。 【案例】胡克定律,光的反射定律,理想气体实验定律等。 (3)先从实验现象或对实例的分析得出定性的结论,再进一步通过实验寻求严格的 定量关系,得出定量的结论。 【案例】液体内部压强,牛顿第三定律,光的折射定律等。 (4)在通过实验研究几个物理量的关系时,先分别固定某些物理量,研究其中两个 物理量的关系,然后加以综合,得出几个量的关系。 【案例】欧姆定律,牛顿第二定律,焦耳定律等。 (5)限于实验条件,先介绍前人通过实验得出的结论,再通过对实验结果的分析, 得出结论。 【案例】光电效应公式,以及近代物理中的一些规律等。 2.运用已有知识——理论推导——得出新规律 (1)先用实验或实例做定性研究,再运用理论推导得出结论。 【案例】动能定理,动量守恒定理等; (2)在观察和日常经验的基础上,研究理想实验。 【案例】牛顿第一定律,自由落体运动规律等; (3)运用已有数学知识,进行演绎推论,得出结论。 【案例】动量定理,万有引力定律,向心加速度大小; (4)运用已有的定义式或函数图像,导出物理规律的公式。 【案例】如加速度的定义式 中公教育学员专用资料 304 报名专线:400-6300-999 a v t t v 0 导出v v at ,运用 t 0 v t 图像导出 1 s v t at2等。 0 2 3.提出假说——检验和修正假说——得出结论学员专用 请勿外泄 前面我们曾经指出,物理规律并不是纯粹的实验归纳和逻辑推证,它的建立往往包 含着极富个性的创造性思维。学生学习物理规律,也会依据自己的已有观念、知识及思 维方式,对相关现象中的关系做出自己的独特的理解。尽管这些理解会存在各种各样的 问题,但是这是他们自己观察、思维、想象的结果,而且对进一步学习产生极大的影响。 因此,物理规律的探究,还可以引导学生在观察实验或分析推理的基础上进行猜想,提 出假说,然后再反复运用实验或理论加以检验,转变不正确的观念或思维,建构合理的 认识,进而修正假说,得出科学的结论。如牛顿定律、阿基米德定律、楞次定律的教学 都可采取这种方法。 无论采用哪种方法,最后都要在探究的基础上,得到物理规律的文字表述和数学表 达(初中阶段有些规律只要求文字表述)。 (三)讨论物理规律,理解物理意义 对物理规律的讨论一般从以下几个方面进行: 1.规律的物理意义。物理规律通常使用公式表示的,明确公式的物理意义是应用物 理公式的基础。所以,在进行物理规律的教学时,要特别注意搞清楚公式或图像的物理 意义 2.强调规律表述中的关键词语及公式中各字母的物理意义。规律中的关键语句是学 生理解规律和运用规律的关键。在教学中应加以强调并解释清楚。如阿基米德原理中“排 开”二字应重点强调、因为学生往往会把物体体积与排开水体积混为一谈。 3.指明公式中各个字母所代表的物理量及其单位。 4.明确规律的适用条件和范围。物理规律都是在一定条件下、一定范围内总结出来 的。如果不考虑规律的适用范围乱套公式,就会导致应用上的错误。 【案例】牛顿运动定律的使用条件是处在“惯性参考系”中的“宏观”和“低速”的物体。 5.明确这一规律与有关的概念、规律、公式间的关系,以便更深入地理解物理规律。 如动量定理跟牛顿第二定律的关系等。 (四)运用物理规律,解决实际问题 在讨论的基础上安排一些典型的例题和习题,有助于学生进一步深刻地理解规律, 并且还能训练学生运用知识解决实际问题的能力。 四、物理规律教学中应注意的问题 (一)了解物理规律的发现过程 中公教育学员专用资料 305 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 物理规律是经过观察和实验,进行归纳推理得到的;或者是由物理事实,经过合理 的推理而发现的;或者是由已知规律经过理想的推论而得到的新规律 【案例】理想气体状态方程的得出。通过实验得出实验三定律,而且不论何种气体, 只要它的压强不太大,温度不太低,都近似遵循气体实验三定律,且发现如果气体压强 越低,近似程度越高。那么在压强趋于零时,一切气体都应严格遵循实验三定律。因此, 规定凡是严格遵循实验三定律的气体叫做理想气体;这时的实验三定律则叫做理想气体 定律,把压强、温度和体积联系在一起的方程称为理想气体状态方程。 (二)深刻理解规律的物理意义 在规律教学中,应引导学生深刻理解物理规律的物理意义,以便更有效地运用物理 规律解决实际问题。如何引导学生理解物理规律的意义,避免机械记忆,防止死搬硬套, 应注意以下几个方面。 1.从理论上解释实验规律,做到从理论和实验两个方面来充分认识物理规律。 【案例】动能定理是理论规律,也可以从实验的角度出发进行解释,从而做到理论 和实验相统一 2.从物理意义上去理解物理规律的数学表达式。 【案例】欧姆定律公式 中公教育学员专用资料 306 报名专线:400-6300-999 I U R ,它表示某段电路中电流的强弱决定于加在电路两端 的电压和该段电路的电阻的大小,即电流的大小与所加的电压成正比,与电路的电阻成 U 反比。如果将此公式变换,可得到电阻的定义式R ,但不能从数学角度认为“电阻与 I 电压成正比,与电流成反比”。 3.引导学生充分认识物理规律中各个物理量的物理意义。 【案例】牛顿第二定律中的F实质物体所受的合外力;动能定理中的F则指的是合 力,而不是合外力。 (三)注意物理规律的适用条件和范围 每一个物理规律都是在一定条件下反映某类物理现象或物理过程的变化规律的。因 此,每一规律都有一定的适用条件和范围。学生只有明确规律的适用条件和范围,才能 正确地运用规律来研究和解决问题,才能避免乱用规律、乱套物理公式的现象。例如, 牛顿定律只能在宏观,低速惯性系中适用。 (四)明确物理规律与有关物理概念、物理规律之间的关系学员专用 请勿外泄 物理规律总是与许多物理概念密切联系在一起,与某些物理规律也相互关联。因此, 物理规律教学应使学生分辨清楚所学规律与相关概念、规律之间的联系与区别。 【案例】牛顿第一定律与物体的惯性有联系,但二者又有本质上的区别,不能混为 一谈。学生经常会把惯性与运动状态等同起来,把用力改变物体的运动状态说成是“打破 物体的惯性”,把物体不受外力作用而保持原来的运动状态说成是“保持物体的惯性”。有 的教师也会说外力“克服惯性而使物体运动起来”。我们知道,惯性是物体的固有属性, 物体无论是静止还是运动,无论是从静到动还是从动到静,无论受力还是不受力,任何 时候都具有惯性。在经典力学范围内,物体的质量视为不变,惯性的大小也视为不变。 物体做平动时,其惯性大小的量度就是其质量,因此不能说“打破”惯性。牛顿第一定律 是反映这些客观事实的物理规律,而惯性是反映物体属性的物理概念,二者不能混淆。 (五)学会运用物理规律说明、解释现象,分析和解决实际问题 对于重点物理规律,不仅要求学生理解,而且要求学生会灵活运用,因为掌握物理 规律的目的就在于运用它们去解决问题。运用规律的过程,是将抽象的物理规律具体化 的过程,是完成认识上的第二个“飞跃”的过程。这一过程一方面可以巩固、深化和活化 对规律的理解,另一方面可以使学生学到分析、处理实际问题的方法,发展学生分析和 解决问题的能力、运用数学解决物理问题的能力、逻辑说理和表达的能力,以及创造能 力等。 五、物理规律教学案例 【案例】牛顿第二定律 教学过程 设计分析 (一)导入新课 通过实际问题 教师活动:利用多媒体播放汽车启动、飞机起飞等录像 及现象分析,激发 资料。教师提出问题,启发引导学生讨论它们的速度的变化 学生学习兴趣,培 快慢即加速度由哪些因素决定? 养学生发现问题的 学生活动:学生观看,讨论其可能性。 能力 教师活动:提出问题让学生复习回顾: 1.物体的加速度与其所受的作用力之间存在什么关系? 2.物体加速度与其质量之间存在什么关系? 通过多媒体演 学生活动:学生回顾思考讨论。 示及学生的讨论, 中公教育学员专用资料 307 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 教师活动:(进一步提出问题,完成牛顿第二定律探究 复习回顾上节内 任务的引入)物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存 容,激发学生的学 在怎样的关系呢? 习兴趣。培养学生 学生活动:学生思考讨论,并在教师的引导下,初步讨 发现问题、探究问 论其规律. 题的能力。 (二)新课探究 教师活动:学生分析讨论后,教师进一步提出问题: 1.牛顿第二定律的内容应该怎样表述? 2.它的比例式如何表示? 培养学生发现 3.各符号表示什么意思? 一般规律的能力。 4.各物理量的单位是什么?其中,力的单位“牛顿”是如何 定义的? 学生活动:学生讨论分析相关问题,记忆相关的知识。 教师活动:上面我们研究的是物体受到一个力作用的情 况,当物体受到几个力作用时,上述规律又将如何表述? 学生活动:学生讨论分析后教师总结:物体的加速度跟 所受的外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的 方向跟合外力的方向相同。 教师活动:讨论a和F 的关系,并判断下面哪些说法不 通 过 分 析 实 合 对?为什么? 例,培养学生进行 A、只有物体受到力的作用,物体才具有加速度. 数据分析,加深对 B、力恒定不变,加速度也恒定不变。 规律的理解能力, C、力随着时间改变,加速度也随着时间改变。 加强物理与学生生 D、力停止作用,加速度也随即消失。 活实践的联系。 E、物体在外力作用下做匀加速直线运动,当合外力逐渐 减小时,物体的速度逐渐减小。 F、物体的加速度大小不变一定受恒力作用。 点评:培养学 学生活动:学生讨论分析后教师总结:力是使物体产生 生的概括和总结能 加速度的原因,力与物体的加速度具有矢量性、瞬时性和独 力。 立性。 中公教育学员专用资料 308 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 教师活动:出示例题引导学生一起分析、解决。 例题 1:某质量为 1100kg的汽车在平直路面试车,当达 到100km/h的速度时关闭发动机,经过70s停下来,汽车受 到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为 2000N,产生的 加速度应为多大? 假定试车过程中汽车受到的阻力不变。 例题2:一个物体,质量是2kg,受到互成120°角的两个 力F 和F 的作用。这两个力的大小都是10N,这两个力产生 1 2 的加速度是多大? 学生活动:学生在实物投影仪上讲解自己的解答,并相 互讨论;教师总结用牛顿第二定律求加速度的常用方法。 (三)课堂总结 教师活动:教师引导学生总结所研究的内容。 牛顿第二定律概括了运动和力的关系。物体所受合外力 恒定,其加速度恒定;合外力为零,加速度为零。即合外力 决定了加速度,而加速度影响着物体的运动情况。因此,牛 顿第二定律把前几章力和物体的运动构成一个整体,其中的 纽带就是加速度。 学生活动:学生自己总结后作答,其他同学补充。 中公教育学员专用资料 309 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第四节 物理练习课教学 物理练习是指学生在理解物理教学内容的基础上,以口头解答、书面解答,或以实 际设计、操作等形式,针对某一课题完成一定作业的过程。练习是知识运用的主要方式, 是物理学习过程不可或缺的环节,因而也是物理教学的重要组成部分。 一、物理练习在教学中的作用 在物理教学中,练习不仅能促进学生对物理知识、方法的理解和掌握,还能促进学 生技能、能力的发展,同时还能帮助教师了解学生的学习效果及心理状态,为改进教学 提供重要的参考信息。 1.物理练习能够帮助学生巩固、活化基础知识,加深和拓展物理知识。 物理学的基本概念和规律是基于大量物理现象建构而成的,不仅概括度高,而且抽 象性强。即教师在教学过程中能够引导学生经历建立概念、规律的探究过程,学生也能 理解建立概念、规律的事实基础和理论依据,但如果不让学生将新的知识反复运用于各 种不同的情境,他们就很难真正把握这一概念、规律深刻含义,就不能牢固掌握和灵活 运用基础知识。尽管可以让学生从理论上对概念的定义、规律的表述加以辨析,但这也 不足以解决问题。教育心理学研究面明,知识的学习是依赖于情境的。因此,物理概念、 规律的学习必须与丰富的物理情境联系起来。而物理练习就是进一步将新知识运用于大 量具体情境的过程。在运用知识的练习过程中,学生会不断地面对新的问题,主动地依 据自己已有的知识、观念以及思维方式来处理新问题,这就能促使学生发现并纠正自己 知识理解上的谬误和不足,巩固正确的认识,使基础知识得到熟练和强化。 由于教材内容要受到系统性和课时的限制,此与基础知识有关的、学生应该知道的 知识不可能全部编入教材。通过练习,可以帮助学生加深和扩展必要的知识。例如,高 1 一物理教材研究了竖直上抛的位移公式h vt gt2,但没有说明位移为负值的情 0 2 况。如果安排学生做有关的练习,就可以使学生对这一公式有更全面深刻的理解。再如, 物理知识在现代生产生活中的应用是十分广泛的,不可能在教材中一一列举,但可以通 过练习让学生获得更多的了解。 值得指出的是课堂教学通常只能按照课程标准的基本要求,照顾多数学生的接受程 度,很难解决部分学生“吃不饱”或“吃不消”的问题。通过物理练习,可以因材施教,使全 中公教育学员专用资料 310 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 体学生都能在不同层次上有所提高,物理练习常常要运用多项知识解决问题,因此能够 促进学生已有知识的相互联系,促进其知识结构的丰富和发展,从而加深对个别概念、 规律的认识,逐步形成理论观念和科学思想。 2.物理练习能够促进学生技能的发展 物理练习是实践性很强的学习活动,既可以有外显的动作操作,如观察、实验、作 图、制作等,又可以有内隐的心智操作,如物理过程与状态的分析、条件的判断与关系 的建立等,因此能够促进学生动作技能和心智技能的发展。 物理练习是以解决问题为核心的学习活动,不仅要运用相关知识、技能,还要运用 各种解决问题的方法。在面对新的情境问题时,学生必须进行分析与综合、判断与推理, 还要进行想象,甚至要做出创造性的决断。因此,通过教师的积极引导和学生的独立钻 研,适当而有计划的物理练习能够促进学生多方面的能力的发展。 3.物理练习能够启发学生理解科学、技术与社会的关系 学生在做物理练习时,要将学过的物理概念、规律应用到个别具体的情境中去,这 就很自然地建立了理论与实际的联系。近年来物理教学十分重视真实的情境问题的解决, 许多练习题目取材于现实的生活、生产、交通、军事以及科学技术中,使学生在加强物 理知识、方法学习的同时,还能去体会物理科学与技术、社会的关系,理性地认识和评 价科学技术的社会功能。 4.物理练习是进行教学评价的重要手段 对学生的学习情况,教师除了通过课堂上的观察、提问等方式来了解外,最主要的 是通过学生完成练习的过程进行深入考查。比如,通过一些基本概念题,可以考查学生 对有关基本概念的理解是否确切;通过综合性练习题,可以考查学生深刻理解和灵活运 用基本知识的能力;通过实验练习题,可以考查学生实验技能的掌握情况,等等。值得 关注的是,通过物理练习,还可以了解学生在物理学习方面的心理状况,如是否有自主 学习意识、是否怯学、是否焦虑等。 二、常见的物理练习形式 (一)判断、选择练习 物理判断练习就是根据物理概念和逻辑关系,对给出的几个命题做出肯定或否定结 论的练习形式。这类练习的特点是概念性、逻辑性强,常常用来辨析一些似是而非的陈 述,澄清模糊的认识,因而有助于准确地理解概念和规律,提高思维判断能力。 案例:①布朗运动就是液体分子的热运动,对吗?(不正确) 中公教育学员专用资料 311 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 ②研究对象具有动能,则它必然具有动量,这种说法是否正确?(不正确,对于单 一质点成立,非单一质点不成立。) 选择练习是指在陈述某一问题之后给出若干(通常是3~5个)备选答案,要求在这 些答案中做出选择的练习形式。这类练习不仅可以针对概念性问题,也可以针对实验性 问题、计算性问题等,因此具有更多方面的检测功能 (二)思考问题练习 创建一定的物理情境,引导学生深入思考,或发现问题,或预测结果,或解释现象 原因,这类练习即为思考问题练习。 【案例】我们知道,地球在不停地由西向东自转。那么,如果你竖立向上跳起,将 会落在原地,还是原地的西边?为什么? (三)实验设计练习 运用已掌握的基础知识和实验技,独立地进行实验方案的设计,完成给定任务的练 习,叫做实验设计练习。这类练习对培养学生的观察实验能力和创造能力是极为有益的, 在物理教学中应该提倡和加强。 【案例】请设计一个简易实验方案,估算一下,在太阳直射大地的情况下,地表面 每平方厘米、每分钟最多能接收多少太阳能。 (四)推理论证练习 在给定条件下,根据已有理论,通过逻辑推理(含数学推理),导出所要求的结论 的练习,或对可能产生的各种情况全面地进行分析、比较和讨论论证的练习,或证明给 定结论正确性的练习,叫做推理论证练习。 【案例】物体做匀加速直线运动,其加速度为a,在连续相等时间t内的位移依次为 s , 1 中公教育学员专用资料 312 报名专线:400-6300-999 s 2 ,s ……求证s s s s s s at2。 3 2 1 3 2 n n1 (五)计算问题练习 以定量计算为主解答有关物理问题的练习,叫做计算问题练习。一般可以分为简单 计算练习和综合计算练习两种。 三、练习课教学的基本要求 (一)要有计划性、目的性和连贯性学员专用 请勿外泄 首先,注意习题课的目的性,在习题课的教学中,务必做到选取习题要有的放矢, 具有针对性和明确的目标。在备课过程中教师要明确所要达到的目标。为此,所选习题 要能够精练,准确,新颖,同时具有启发性,能举一反三:切忌“题海战术”,即便是复 习同一张试卷中的问题,也应该“分门别类”,“引经据典”,突出相关习题的内涵。同时, 要引导学生掌握正确的解题思路和基本程序,教给学生分析、处理问题的基本方法和解 决某些问题的一些特殊方法;发展学生的能力和智力品质;学会排难纠错和知识的综合 运用。 其次,一个学期,一个学年,以致整体中学阶段的习题课教学要有计划,教师要做 到心中有数。例如,这一学期总共安排多少习题课,通过这些课的教学,除了巩固,运 用知识外,还要有计划、有目的地使学生逐步掌握哪些方法,训练哪些思路,发展哪些 能力。在发展学生解题能力方面达到什么水平;怎样把这些习题课连贯起来,并和其他 教学活动配合好。 (二)要精心选编练习题目 题目选择一定要精炼,具有代表性。如果随便找几道题目给学生做,很难全面完成 习题课的任务。因此,选题时应该充分考虑到例题要用到哪些物理概念和规律,题中涉 及的研究对象和物理过程的复杂程度以及涉及的条件如何(例如是否有隐含条件,多余 条件),解题时所涉及的方法和技巧,例题在物理科学、技术与社会及生活的联系方面 的价值,题目的求解是否能反映分析和处理物理问题的一般方法。 (三)要教给学生分析和解决问题的思路和方法 在物理练习教学中要防止学生死记硬背、乱套公式、凭空想当然的坏习惯,必须教 给学生分析问题和解决问题的思路和方法。例如,注重物理图像;根据问题的要求和计 算方便.确定研究对象,并把它看作是物理学中的哪个理想模型;分析研究对象所处的状 态和状态如何变化过程,一定要使学生养成科学地分析问题的习惯。 (四)充分发挥学生的主体作用,因材施教 在物理练习过程中,学生要想获得对知识的新的理解,对技能、方法的新的感悟, 都要依靠自己的亲身体验,不是教师可以直接“告知”的。因此,练习教学要立足于学生 的主体行为,要以学生的思考和操作为根本。教师不应满足于给学生讲清问题,而应力 争启发学生自己想清问题。另一方面,我们也不能搞“题海战术”,让学生疲于机械的解 中公教育学员专用资料 313 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 题操作而荒于反思。因此,有效地促使学生进行有价值的思考,才是练习教学的关键所 在。 物理练习教学还要注意针对不同程度的学生提出不同的要求,进行不同的指导。对 大多数学生而言,应注重基础性练习,夯实基础知识和基本技能:对那些成绩突出的学 生,可以尝试做些竞赛题目,以激发他们的情趣和思维。 四、练习课教学的一般程序 (一)复习相关知识 一般来讲,习题课的开始阶段要对相关的物理概念规律以及方法等进行简的复习。 复习可采用灵活的方式,或由教师概述,或提问学生,或在解题过程中适时进行。复习 要简明扼要,围绕习题课的中心目标。 (二)教师示范讲授或组织学生讨论 这个环节主要是教师给学生进行问题解决的示范性讲授,即围绕习题课的中心目标, 针对核心内容及学生实际,选择并呈现几例典型的练习题目,然后引导学生逐一解决。 一般来说,习题课选用的题目常常是有一定难度的,宜采用师生讨论或教师启发式讲授 的方式进行解决。如果题目难度偏大,或学生基础不良,则可以通过教师的讲解完成。 不论是采用讨论法,还是讲授法,教师都要有意识地展示并引导学生思考问题解决 的方法与策略,如计算题的解题程序、解决某类问题的方法等。 (三)学生独立练习或合作学习 在教师示范讲授或学生讨论的基础上,再选择和呈现几例具有相同类型但具有的不 同物理情境的练习题目,指导学生独立解决或者采用合作学习的方式解决。这时,应尽 量要求学生按照规范的程序来解题,也可以根据学生的实际练习情况,针对存在的具体 问题,提出不同的要求。比如,题目有时重点要求图示和分析题目的物理过程和状态, 有时重点要求正确地列出方程,有时重点要求解答的规范,有时重点要求对答案进行讨 论,等等。 在这一环节,教师要认真巡视。精心观察学生的练习情况,注意发现学生的不同解 法和典型的错误和问题,为后续教学提供依据。同时,还要给学生提供必要的指导,特 别是给那些学习困难的学生提供耐心的指导。 (四)反思和总结 中公教育学员专用资料 314 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 学生要通过物理练习学习各种方法、策略,发展智能、情感,反思是极为关键的环 节,所以要有意识地培养学生的反思意识和习惯。习题课教学中,除了对每一个具体题 目的解决进行反思外,还应在习题课的结束阶段,引导学生做整体的反思和总结。这样, 学生才能从自己在问题解决的种种体验中获得反思性认识,总结经验、教训,适时调控 自己的问题解决过程,提高自主学习的能力。 五、练习课教学案例 共点力平衡条件的应用 一、教学目标 【知识与技能】能运用共点力的平衡条件,解决有关力的平衡的问题;进一步 学会受力分析,正交分解等方法 【过程与方法】学会解决有关共点力作用下物体平衡的问题的思路和方法,具 有灵活分析和解决问题的能力。 【情感态度与价值观】养成具体问题具体分析的习惯。 二、教学重难点 【重点】力的合成和分解的过程 【难点】从两个角度求解习题 三、教学过程 环节一:导入新课 1.复习旧知,呈现问题: (1)如果一个物体能够保持________或________我们就说物体处于平衡机状 态。 (2)当物体处于平衡状态时: (3)物体所受各个力的合力等于________,这就是物体在共点力作用下的平衡 条件。 (4)它所受的某一个力与它所受的其余外力的合力关系是________。 2.学生回答问题后,教师进行评价和纠正。 3.引入:本节课我们来运用共点力的平衡条件求解一些实际问题。 中公教育学员专用资料 315 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 环节二:新课教学 (一)用投影片出示本节课的学习目标: 1.熟练运用共点力的平衡条件,解决平衡状态下有关力的计算。 2.进一步熟悉受力分析的方法。 (二)学习目标完成过程: 共点力作用下物体的平衡条件的应用举例: (1)用投影片出示例题: 如图所示,细线的一段固定于A点,线的中点挂一个质量为m的物体,另一端 B用手拉住,当AO与竖直方向成θ角,OB沿水平方向时,AO及BO对O点的拉 力分别是多大? (2)教师解析本题 先以物体 m为研究对象,它受到两个力,即重力和细线的拉力,因为物体处于 平衡状态,所以悬线中的拉力大小为 F=mg。再取 O 点为研究对象,该点受三个力 的作用,即AO对O点的拉力F ,细线BO对O点的拉力F ,与重物连接的细线对 1 2 O点的拉力F,如下图所示: 分的分解 (a)用力的分解法求解: 将沿F 和F 的反方向分解,得到 1 2 中公教育学员专用资料 316 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 中公教育学员专用资料 317 报名专线:400-6300-999 F 3 = m g t a n , 4 c o s mg F , 1 c o s , 2 t a n mg F F mg (b)用正交分解合成法求解: 建立平面直角坐标系,如图所示 力的正交分解 此时物体在水平方向的合力与竖直方向的合力都为0 得到: 1 1 c s o i s n 2 0 F mg F F 解得 mg F ,F mgtan 1 cos 2 环节三:巩固提高 可以参考相类似的问题,如单摆模型。 环节四:小结 结合例题总结求解共点力作用下平衡问题的解题步骤: (1)确定研究对象; (2)对研究对象进行受力分析,并画受力图; (3)据物体的受力和已知条件,采用力的合成、分解、图解、正交分解法,确 定解题方法;学员专用 请勿外泄 (4)解方程,进行讨论和计算。 环节五:作业 中公教育学员专用资料 318 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第五节 物理复习课教学 物理复习,是帮助学生巩固知识、发展能力、培养情感的一种重要的教学形式,是 物理教学的重要组成部分。它是贯穿在整个“教与学”过程中的重构与深化物理知识的认 识活动,也是提高教学质量,促进学生全面发展的重要措施。因此,要取得良好的复习 效果,必须明确物理复习在教学中的作用,必须研究物理复习的方法。 一、复习课的作用 物理复习的作用是多方面的,特别是新课程实施以来,多元化学习方式不断体现在 复习教学中,使物理复习的功能有了新的发展。概括地讲,物理复习的作用有以下几个 方面。 (一)巩固知识,强化记忆 一般来说,学生掌握知识和技能需要有领会、巩固、应用这三个既相互联系,又有 所区别的环节。其中,巩固知识这个环节是非常重要的。所谓巩固,就是通过反复的学 习,把所领会了的知识牢固地保持在记忆之中的过程。知识是否得到巩固,其标志在于 是否能够正确地、迅速地再认和重现,以至灵活地应用于解决问题。 (二)温故知新,融会贯通 复习并不是简单的重复,它实际上也是一个不断建构知识的过程,是一个知新的过 程。复习是否能达到巩固的目的,主要取决于对知识内容的重新组织和相互融合,同时 也要针对学生的实际,针对所存在的、带有普遍性的问题进行查缺补漏。在复习过程中, 要通过知识的内在联系,把零散的、片面的知识条理化、系统化,使学生对知识的理解 更深刻、更全面,达到横向拓宽知识、纵向深化知识、使所学的知识融会贯通、形成良 好的知识结构的目的。 【案例】学生初学“热量”这一概念时,往往有人理解为“物体所含的热量”。通过把热 量、温度改变、物态变化中吸热与放热、热和功等知识联系起来复习,就可能有效地帮 助学生摒弃“含热”的错误观念。 (三)综合提高,全面发展 通过概括而系统的复习,可以进一步掌握研究和处理问题的方法,有助于促进物理 知识系统与学生已有的知识体系的联系,形成新的认知结构,有助于知识向能力的转化。 中公教育学员专用资料 319 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 在复习过程中,通过教师的示范、指导和启发,使学生的概括和整理知识的能力、分析 和解决问题的能力,以及学习物理的自觉性和主动性都有较大提高。而且由于揭示了物 理知识的内在联系,促进了学生对物质世界多样性和统一性的认识等,有利于学生形成 辩证唯物主义世界观,也有利于学生更加深刻地认识科学的本质。在复习过程中,学生 可以通过自主、合作、探究等学习方式,联系生活和生产实际,综合运用所学知识解决 问题,得到科学素养的全面发展。 二、物理复习教学的基本方法 物理复习教学的方法很多,随着新课改的推进,还会有新的方法出现。这里只介绍 几种最普遍、最基本的复习方法。 (一)系统归纳复习法 系统归纳复习法就是教师引导学生对所学过的内容进行系统的归纳总结,由学生自 己构建、形成基本知识结构图,再针对重点和难点进行巩固和深化的复习方法。对于学 生来讲,容易理解和制作的知识结构形式是“树”形结构形式。树形结构的树干是复习的 纵向线索,它是各章节的主干内容,分支是联系知识点的横向线索。每章或每节知识都 可以是一棵“树”,所包含的知识点是知识树上分支的点,学生可以随时往上面添加有联 系的内容。 除了树形结构形式,还可用图表法。如电场一章,概念多而且抽象,复习时可引导 学生从力的性质、能的性质两方面浓缩成下图 中公教育学员专用资料 320 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 除了以上形式外,还有框架结构、表格结构等等。这种方法的优点是使原来比较庞 杂的知识变得条理化、系统化,形象直观,易懂易记。 (二)实验复习法 物理实验能为学生的物理知识学习提供直接经验的支持,是帮助学生理解物理知识, 发展科学探究能力的重要手段。借助实验进行复习,也是物理教学中经常采用的复习方 法。实验复习通常有两种情况。第一种是针对一些抽象的概念和规律展开的复习。有些 物理概念和规律,即使学习了很多遍,有的学生还是不理解。复习时,如果让学生亲自 动手做一遍有关的实验,就能帮助学生在观察和动手的基础上,进一步理解知识的内涵。 (三)对比联想法 对比联想复习法是指把表现形式虽然不同,但有某种联系的教学内容放在一起进行 对比分析,引起联想,加深理解的复习方法。物理上有许多概念和规律容易混淆,而许 多概念和规律又有联系,只有通过比较才能加深认识,弄清它们的区别和联系,起到很 好的复习效果。如电场和磁场、振动图像和波的图像、惯性和惯性定律、一对平衡力和 物体间相互作用的两个力、有用功和总功、氢原子的能级与地球卫星的能量关系、原子 的能级与原子核能等,都可以在教师的指导下,让学生进行对比联想复习。 中公教育学员专用资料 321 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 中公教育学员专用资料 322 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 能力提升 1.结合实例谈谈怎样在物理教学中巩固已学概念。 中公教育学员专用资料 323 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 章末测验 1.物理习题课的基本形式有( )。 A.判断、选择练习、思考问题练习 B.实验设计练习 C.推理论证练习 D.计算问题练习 2.判断:练习的作用就是为了巩固已学的知识。( ) 3.在学习“汽化”知识时,教师通常演示“水的沸腾”实验,简述利用该演示实验进行教 学时应注意哪些问题。 4.什么是物理概念?中学物理概念教学应注意哪些要求? 5.阅读下面材料,回答问题。 以下是一位教师的教学片段: 李老师:同学们,谁能说出这幅图片描述的是什么场景? 小亮:接力跑 李老师:对,如果我们坐看台上观看比赛那我们会说这些运动员在…… 小鸣:运动 李老师:对!运动员在运动,那运动员看我们,他会认为我们也在…… 小亮:运动 李老师:很好! 中公教育学员专用资料 324 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 小兰:老师,我认为不对,我们实际上是坐在看台上不运动的,怎么能说我们在运 动呢? 小亮:书上说了,这种情况在运动员看来,我们就是运动的 小兰:可我们却是静止的呀…… 问题:(1)针对以上教学片段,请判断这是哪部分知识的教学内容? (2)针对上述案例,指出学生在理解物理概念方面存在的问题。 (3)结合案例,分析“前概念”对学生学习的影响。 6.以“阿基米德原理”一课为例,简述物理规律教学的基本过程。 7.物理规律学习的思维特征是什么? 8.如何对物理规律进行分类? 中公教育学员专用资料 325 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 9.物理规律教学的一般过程是什么? 10.简述物理规律教学中应注意的一些问题。 11.物理习题课的主要程序 12.物理复习的意义是什么?物理复习的种类和方法有哪些? 13.简述物理老师上好物理复习课的要领? 中公教育学员专用资料 326 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第四章 物理教学设计 第一节 教学设计的概述 物理教学设计,就是物理教师在新课程理念和物理教学目标的指引下,根据物理新 教材提供的教学资源,对物理教学活动进行全面通盘考虑、系统规划与预先策划,并根 据实际反馈的信息不断地调整物理教学活动的过程。恰当地选择教学方式和方法,有效 地提高课堂教学效率和学生素质。 一、教案、教学片段、教学思路 1.教案:教案即课时教学方案,是物理教师在备课过程中的一种创造性劳动成果。 教案一般是由教学目标、教学重难点、教学方法、时间安排、教学内容、教学过程等综 合编成,是教师备课、上课的依据,是检查备课质量和教学效果的参考。教案要能反应 教学的主要内容和教学方法,并且能反映出师生教与学的动态过程。从某种意义上来说, 教案实际上是课程实施中的一个决策过程,教师需要回答“教什么”(教学内容)、“怎么 教”(教学方法)、“为什么教”(设计意图),并对教学过程做出整体安排。 2.教学片段:教学片段指截取某节课的某个局部的教学内容,让教师进行教学,时 间大致限定在十分钟到二十分钟不等。也就是说,教学片段只是教学实施过程中的一个 断面,执教者通过完成指定的教学任务,来表现自己的教学思想、教学能力和教学基本 功。一般来说,教学片段是教师教学过程中的一个实录,通常以师生对话的形式进行体 现。 3.教学思路:教学思路是教师讲授某个知识点的基本授课思路。教学思路通常是针 对某一重点或难点而设计的,可以以陈述的形式讲解“教什么”“怎么教”“为什么这样教”。 有时教学思路也可以采用教学片段的形式呈现。 二、物理教学设计的原则 物理课堂教学设计要坚持以下几项基本原则。 1.科学性 所谓符合科学性,就是教师要认真贯彻课标精神,按教材内在规律,结合学生实际 来确定教学目标、教学重难点,设计教学过程,避免出现科学性错误。那种远离课标, 脱离教材完整性、系统性,随心所欲、另摘一套的写教案的做法是绝对不允许的。 中公教育学员专用资料 327 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 2.创新性 物理教材是死的,不能随意更改。但教法是活的,课怎么上全凭物理教师的智慧、 经验和教学技能,尽管备课时要去学习大量的参考材料,充分利用教学资源,听取名家 的指点,吸取同行经验,但课总还要自己亲自去上,这就决定了教案要自己来写。教师 备课也应该经历一个相似的过程。从课本内容变成胸中有案,再落到纸上,形成书面教 案,继而到课堂实际讲授,关键在于教师要能“学百家,树一宗”。在自己钻研教材的基 础上,广泛地涉猎多种教学参考资料,向有经验的老师请教,而不要照搬照抄,要取其 精华,去其糟粕,对别人的经验要经过消化、吸收、独立思考,然后结合个人教学体会, 巧妙构思,精心安排,从而写出自己的教案。 3.差异性 由于每位教师的知识,经验,特长,个性是千差万别的,而教学工作又是一项创造 性的工作。因此写教案也就不能千篇一律,要发挥每一个老师的聪明才智和创造力,所 以老师的教案要结合本地区的特点,因材施教。 4.艺术性 所谓教案的艺术性就是构思巧妙,能让学生在课堂上不仅能学到知识,而且得到艺 术的欣赏和快乐的体验。教案要成为一篇独具特色的“课堂教学散文”或者是“课本剧”。所 以,开头、经过、结尾要层层递进,扣人心弦,达到立体教学效果。教师的说,谈,问, 讲等课堂语言要字斟句酌,该说的一个字不少说,不该说的一个字也不能说,要做到恰 当的安排。 三、教学设计框架 (一)教案的基本内容项目 一个完整的教案应该包含以下项目: 一、课题(本课名称) 二、教材分析【可选】 三、教学目标(三维教学目标) 四、课时【可选】 五、教学重难点 六、教学方法 七、教学准备【可选】 八、教学过程 九、板书设计【可选】 中公教育学员专用资料 328 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 (二)教案的撰写形式 1.论文式教案 一个完整教案的呈现形式可以是传统的论文形式,其基本格式是按照以上项目进行 设计和撰写。下表是论文式教案的基本框架: 《XXX》教学设计 一、教学目标 知识与技能目标: 过程与方法目标: 情感态度与价值观目标: 二、教学重难点 重点: 难点: 三、教学方法 四、教学过程 (一)新课导入 (二)新课讲授 (三)应用提升 (四)小结作业 五、板书设计(可选) 论文式教案的优点是教学设计思路清晰,教学进程直观,缺点是文字太多,教与学 互动活动反映不能够明显地体现出来。 2.表格式教案 表格式教案在内容上也是要按照以上项目进行设计,但在表格上主要是从教师活动、 学生活动、设计意图三个板块进行撰写。其框架如下: 《XXX》教学设计 1.知识与技能目标: 教学目标 2.过程与方法目标: 3.情感态度与价值观目标: 重点: 教学重难点 难点: 教学方法 中公教育学员专用资料 329 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 教学过程 教师活动 学生活动 设计意图 表格式教案的除了具有论文式教案优点,还具有文字简洁,教与学的互动活动反映 能够明显地体现出来的优点。 中公教育学员专用资料 330 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第二节 教学目标设计 一、教学目标的内涵 教学目标是指通过教学后,学习者在知识和技能、过程与方法、情感态度与价值观 方面发生的预期变化。 物理课程标准从“知识与技能”、“过程与方法”和“情感态度与价值观”三个维度提出了 课程目标。其中,知识与技能维度的目标立足于让学生学会;过程与方法维度的目标立 足于让学生会学;情感、态度与价值观目标立足于让学生乐学。“知识与技能”是实现“过 程与方法”和“情感态度与价值观”两个目标的载体,“过程与方法”是连接“知识与技能”和 “情感态度与价值观”两个目标的桥梁,而“情感态度价值观”是教学中“知识与技能”“过程与 方法”的升华。三个目标是一个有机整体。 二、教学目标的制定依据 1.课程标准 课程标准规定了学科教学的目的、任务、内容及基本要求,它是编写教材、进行教 学、评价教学质量的依据,当然,也是制定教学目标的依据。一方面,我们编制的所有 目标不应当超出课标的要求,另一方面,所编写的教学目标,也不能低于课程标准的要 求。 2.教学内容 制定教学目标必须以物理课程标准为准绳,以教材为依据,明确所教的内容在整个 物理教材中所处的地位和作用,合理确定教学目标的达成程度。结合教学实际,认真钻 研每堂课的教学内容,准确地把握教材内容,制定的教学目标才能突出重点,抓住关键 点。 3.学生实际 学生是学习的主体,脱离学生实际的教学目标没有任何实用价值。对学生年龄特点 和实际学习能力必须予以充分考虑,在重视保护学生学习积极性的同时,还要适当照顾 “两头”,即对学得较快与学得较慢的学生因材施教。 4.社会需要 中公教育学员专用资料 331 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 大纲和教材都是静态的,往往几年不变,而社会发展却是动态的,可以说教材内容 对时代进步来说,总是滞后的。在制定教学目标时应当考虑到这一点,适当地根据社会 需要,充实必要的内容。 三、教学目标的基本要素 美国学者马杰在他的《程序教学目标的编写》中提出:学习目标应该包括行为、条 件、标准三个基本要素。在学习目标的表述中首先应明确教学对象,如“高一年级学生”, 接下来要说明这些学习者通过一定的学习后,应获得怎样的能力,这种关于行为的表述 是一定学习目标中最基本的成分。在编写教学目标时,有学者建议在马杰的教学目标三 要素基础上再增加“教学对象”这一要素,这样可以从“教学对象(audience)、行为 (behaviour)、条件(condition)和标准(degree)”四个要素来说明教学目标,这一方 法也被称为ABCD法。 1.行为主体(教学对象audience) 主体必须是学生而不是老师,人们判断教学有没有效益的直接依据是学生有没有获 得具体的进步,而不是教师有没有完成任务。一般在写教学目标的时候行为主体可以省 略,但必须注意格式。一般可以采取以下的表达:“理解……”“通过……的学习,能分析归 纳……”而不是“使学生掌握……”“教会学生……”等表述方式。 2.行为条件(condition) 行为条件指影响学生产生学习结果的特定的限制或范围。如“通过收集……资料”,“通 过观看……影片”,“通过本课学习……”。 3.行为动词(行为behaviour) 行为动词必须是具体可测量、可评价的。如知道、理解、掌握、归纳、列举、参加 等等。 4.表现程度(标准degree) 指学生学习之后产生的行为变化的最低表现水平,用以评价学习表现或学习结果达 到的程度。 下面是利用上述四个基本要素编写的教学目标范例。 中公教育学员专用资料 332 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 四、教学目标的制定技巧 根据教材特点和学生情况,从“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三 个维度阐述教学目标。 1.知识与技能目标 课程标准中提供了可供选择的动词,教师可以根据这些行为动词,描述学生的行为 目标。 类型 水平 行为动词举例 了解、知道、描述、说出、 了解 列举、举例说明、说明 知识与技能目标行为动 认识 认识 词 理解 解释、理解、计算 会、会测量、会选用、会根 独立操作 据……估测,会用……测量 2.过程与方法目标 过程与方法是指具体的内在的学习思维的过程,如搜集资料的过程与方法、探究问 题的过程与方法、辨析史料的过程与方法,通过教学学生应该达到的目标是“学会如何收 集”“学会如何探究”。(这是以前教学的薄弱环节,也是以后教学必须重视的内容)。 类型 行为条件 行为动词 表现程度 经历、参加、参与、尝 了解、体 过程与方法 通过 试、寻找、讨论、交流、合 验、掌握、学习 作、分享、参观、访问、考 目标 中公教育学员专用资料 333 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 察、接触、体验 3.情感态度与价值观目标 情感态度与价值观目标属于内部心理过程或体验性目标,不需要精确陈述学习者学 习后的结果。 情感态度与价值观就是联系学生生活中的事例,让学生乐于探索日常生活中的物理 学理论,引导学生从自然走向物理,从生活走向物理,从物理走向社会。培养学生的科 学态度及科学精神。 可供选择的行为动词 类型 行为动词 认可、认同、喜欢、有兴趣; 情感态度与价值观 愿意、关心、关注,重视; 目标 形成、养成、具有、热爱、树立、建立、坚持、保持、 确立、追求等 五、教学目标的制定案例 案例1:八年级《欧姆定律》 【知识与技能】理解欧姆定律,并能进行简单计算。 【过程与方法】通过实验探究电流与电压、电阻的关系,进一步体验科学探究的过 程。 【情感态度与价值观】通过对欧姆定律的认识,体会物理规律的客观性和普遍性, 增强对科学和科学探究的兴趣。 案例2:《动能和动能定理》 【知识与技能】 1.理解动能的含义,能写出动能的表达式。 2.能够推导出动能定理表达式,并学会简单使用动能定理解决问题。 【过程与方法】 1.通过发现问题,学生主动思考探究解决方法,明确动能影响因素和表达式。 中公教育学员专用资料 334 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 2.通过使用数学中的公式变形、推导演绎,引导学生自行推导动能定理表达式。 3.总结归纳功能关系的过程,学生能加深对功能转换的理解,拓展物理思维模式。 【情感态度与价值观】 1.实验探究动能的影响因素,学生能激发出亲手操作、主动探究的积极性。 2.通过合作探究的过程,学生能提高集体协作的意识,增加与同学的交流,增进友 谊。 3.学生通过使用简单的物理器材,发现并验证较为复杂的物理定律,增强其自信心 和不畏艰险积极进取的乐观主义精神。 中公教育学员专用资料 335 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 能力提升 1.“经历科学探究过程,认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法研究物理问 题验证物理规律”。是《普通高中物理课程标准(实验)》提出的一项具体课程目标,它 属于三维目标中的哪个维度( )? A.知识与技能 B.过程与方法 C.情感、态度与价值观 D.科学探究 2.“通过实验,探究并了解焦耳定律”这一教学目标的行为主体、行为条件、行为动词 分别是( )。 A.教师、通过实验、探究和了解 B.学生、通过实验、探究和了解 C.教师、探究和了解、实验 D.学生、焦耳定律、实验 3.新课标对某三级主题表述:通过实验,认识浮力;探究浮力大小与哪些因素有关; 知道阿基米德原理,运用物体的沉浮条件说明生产、生活中的一些现象。请结合“基于课 程标准目标、教学、评价一致性”要求。写出第八章第二节“阿基米德原理”的学习目标。 中公教育学员专用资料 336 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第三节 教学重难点设计 一、教学重难点的内涵 教学重点是指课程标准中或由教师根据教学目标而确定的反映在教材中最基本,最 重要的学生应掌握的教学内容。 教学难点则包含两层意思:一是学生难以理解和掌握的内容;二是学生易错或混淆 的内容。但难点又不是绝对的概念,学生的情况不同,难点也有变化。 所以,准确的设定教学重难点对于提高教学质量有着重要的意义。 对教学重难点的确定要遵循由整体到局部,再由局部到整体的思路进行通盘考虑。 首先,要把握中学物理教学的总体目标,以及整体的重难点,然后考虑教学各部分的目 标和重难点,以及它们之间的联系和滲透,再确定各章的教学目标和重难点,最后确定 每节课的教学目标和重难点。确定完后,再次从整个中学物理课程的角度来审查每节课、 每个章节在整体中的地位和作用,以及重难点的落实情况。 二、教学重难点制定的依据 1.教材和课程标准 课堂教学过程是为了实现目标而展开的,确定教学重点、难点是为了进一步明确教 学目标,以便教学过程中能够突出重点,突破难点,更好地为实现教学目标服务。因此, 确定教学重难点首先要吃透教材和新课标。只有明确了这节课完整的知识体系框架和教 学目标,并把课程标准、教材整合起来,才能科学确定静态的教学重点难点。 2.学生实际 学生是课程学习的主体,教学重点尤其是教学难点是针对学生的学习而言的。因此, 我们要了解学生,研究学生。要了解学生原有的知识和技能的状况,了解他们的兴趣、 需要和思想状况,了解他们的学习方法和学习习惯。 三、设定重难点的一般步骤 (一)钻研课程标准,通读教材 中公教育学员专用资料 337 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 教学重难点的设定首先应以课程标准作为最基本的准则,课程标准是国家规定的用 来衡量教学质量的统一标准,因此,只有遵循课程标准的要求,才能保证学生将来适应 社会的需要。和教学目标的设置一样,确定教学重难点要认真通读教材,了解教材的编 排体系、知识结构、教学内容、目的和任务,以及在教学三维目标上的具体要求,对全 书的教学要求和重难点要做到心中有数。 (二)确定章节的知识点和知识结构 中学物理中的章节在教材中具有相对独立性。在教学中是一个相对的独立系统。在 确定教学重点、难点时,首先根据教材的章节顺序和教学内容之间的内在联系,确定出 章节中的各个知识点,然后再将各知识点连接成一个有效的知识结构图。只有对知识点 和知识结构了如指掌,才可能从中抽取出知识的重点和难点。结构图中的衔接点往往是 教学的重点,例如力和运动中,加速度的概念就是结构图中的衔接点,它既是教学重点, 也是教学的难点。 (三)学情分析 物理学习对学生的理解能力、运用数学的能力、知识基础等都有一定的要求。这就 需要我们立足学生实际情况,有针对性地设计教学的重难点。要注重对学生起点能力的 分析。起点能力是指在学习新内容之前原有知识和技能等方面的准备水平,它是学生学 习新知识和形成新能力的必要条件,很大程度上决定了教学的成效。学生起点能力分析 的主要内容应包括了解学生的认知基础、接受水平、学习能力及思维规律等。 例如了解学生已经具备了哪些知识与技能以推导出还有哪些知识与技能没有掌握; 哪些知识是通过努力自己能学会的;哪些知识是需要在教师点拨和引导下才能学会;怎 样的引导更符合学生的认知水平等。 根据学生的实际情况来设定教学重难点,保证学生在每节课上都能够真正有所收获。 【案例】“电磁感应现象”一节,学生在初中时已学过简单的电磁感应现象,因此, 本节的难点是如何在初中“闭合电路的一部分切割磁感线”的基础上,通过进一步实验, 使学生归纳出“闭合回路的磁通量发生变化”。 四、教学重难点的突破 (一)教学重点突破 教学重点的确定主要是由教材本身的性质和功能决定的。考虑到中学物理教学的基 本任务是要学生系统地掌握物理学基础知识,因此一般地说教材的重点都是基本概念、 中公教育学员专用资料 338 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 基本规律和物理教学基本研究方法。要突出重点,首先是教学时间上要有保证。应该能 够从一节课的时间分配上非常清楚地看出这节课的教学重点落在什么地方;其次,教学 过程应该以重点为中心展开,所有的教学环节应该紧紧围绕教学重点,目的是更好地掌 握教学重点;最后,对教学重点应慎重地选择合适的教学方法,通过多样化的教学方法, 让学生对教学重点有深刻地认识和理解。 (二)教学难点突破 在物理课堂教学中要突破难点,可以从以下几个方面考虑: 1.注意分析研究学生学习物理的心理特征和思维规律 教学中的不少难点都带有共性,这说明难点的形成和学生的思维习惯、认知特点有 密切关系。教师要注意总结学生的认知规律,在教学中做到既适合学生的认知结构,又 改造他们不合理的认知结构,以达到克服难点以致从根本上减少难点的目的。 2.分散知识难点,分解教学要求 分散难点是解决教学疑难问题的有效途径。要想做到难点分散,就必须分解教学要 求。对于某些难点,不能企图一次就达到要求,而要有一个逐步掌握、逐步深入的过程, 这样会大大减少难点的形成并有利于难点的克服。例如在“密度与浮力”一章中,就可以 通过测量物体浸入水中的拉力变化,得到浮力的大小,进而探究阿基米德定律。这样的 编排就很好的分散了难点,使学生更易于接受。 3.重视物理演示实验与学生实验,创设物理情境 不能在头脑中形成物理图像和展现物理过程,常常是学生出现学习困难的一个重要 原因。因此重视物理实验,通过演示实验或学生实验展现物理过程,并充分发挥通过实 验所形成的感性材料的作用,对于帮助学生形成概念,认识和理解物理过程,掌握物理 规律将有很大帮助。 中公教育学员专用资料 339 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第四节 教学过程设计 教学过程设计是根据教学目标、教学内容和学生的特征,对教学中师生的活动过程、 形式、媒体的使用等多种要素进行整体化的安排,形成特定教学流程的过程。设计教学 流程是非常富有创造性的活动,教师将教学基本程序在时间和空间关系上展开,合理设 计形成教学流程,它揭示了教学的具体活动程序,是教学活动开展的依据。 真实的教学过程是由一个个“教学环节”串联在一起形成的,每一个教学环节都是一 组逻辑相关的师生活动的组合,并随着教学时间的顺延将教学活动进行下去。物理课程 在进行教学设计时,可以遵循以下教学环节: 新课导入——新课讲授——巩固提升——小结作业。 一、新课导入 当我们拿到一本新书时,第一页的内容将作为我们是否读下去的重要依据。我们常 说:“好的开端是成功的一半”,那么好的导入就是我们这节课的亮点之一。新课导入既 可以创设一种学习情境,又可以唤起学生的学习动机,同时也可以建立起新旧知识之间 的联系。因此,学生能否从“要我学”的状态转变为“我要学”的状态将主要依靠新课的导入 环节。 (一)物理课堂导入的功能 1.集中——准备作用。课的起始之时,提供必要的信息,引起和集中学生的注意, 使学生的注意力集中指向教师,指向学习的目标和任务,指向即将要学习的内容,使之 很快进入学习的准备状态,为学习新课题做好心理准备。 2.激发——深化作用。引人入胜的开头,能激发学生的学习热情,其主要原因是使 学生对教学内容产生了特殊的认识倾向,即发生了兴趣。兴趣是人们从事各项活动的内 驱力之一,它会明显地提高人的活动效能。学生饱尝欢乐,心情舒畅,当然就会使他们 的学习兴趣不断发展,使认识逐渐深化。 3.情感——效能作用。用符合和满足学生的需求的“刺激”作为课的起始能引起学生的 认知需要,增加学生欢乐之感的情绪体验。这种情感体验是种强大的认知内驱力,能激 励学生深化学习,推动学生积极主动参与教学活动。这是激励学生采取实际行动的情感, 是有效能的情感。 中公教育学员专用资料 340 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 4.消疑——置信作用。有趣的开头能使学生积极联想、丰富想象、训练思维、热烈 讨论等,不仅使教学民主化,而且使学生感到教师的亲切、和蔼。当学生的心境处于愉 快喜悦状态时,会缓和师生间传统的紧张关系,消除这些学生对教师产生的“疑团”(如 恐惧、畏惧、不敢接近、不敢质疑等),使学生对教师产生了信任感、尊重感、敬佩感。 5.铺垫——拓展作用。如果课的起始就使学生注意力高度集中,就为课程的顺利进 行打下良好的基础,并能在此基础上,使教学内容进步展开,把课的进程不断向高潮推 进,产生良好、积极的“连锁反应”。 总之,运用正确的方法导入新课,能集中学生的注意力,明确思维方向,激发学习 兴趣,引起内在的求知欲望,使学生在学习新课的开始就有个良好的学习心境,为整个 教学过程创造良好的开端。 (二)导入原则 1.启发性原则 孔子曰:“不愤不启,不悱不发。”朱熹逐字逐句解此章:“愤者,心求通而未得之意。 悱者,口欲言而未能之貌。启,谓开其意。发,谓达其辞。”我们新课导入的目的是把学 生带入一个全新的问题情境,引导学生进入我们的新课教学,因此,导入环节一定要有 启发性,否则将达不到预期的效果。 2.目的性原则 新课的导入内容一定要与本节课的内容紧密契合,我们不能为了导入时的趣味性与 启发性而加入许多不必要的内容。也就是说,导入时目的一定要明确,所有的导入设计 都是为了一个共同的目标——本节课的教学目标。课堂教学导入,一定要根据既定的教 学目标来精心设计导语,与教学目标无关的不要硬加上去,不要使导语游离于教学内容 之外。 3.简洁性原则 新课导入的目的是抛砖引玉,这个环节只是这节课的一个引子,因此我们不能本末 倒置,不能用大量的时间来导入。导入的环节要简单而精彩,争取用最少的时间达到最 佳的效果,一般情况下,一节45分钟的课程导入时间不宜超过5分钟。 4.科学性原则 新课导入虽然没有真正切入到本节课的主题,但是我们不能为了导入而导入。这在 师范生身上表现最明显,有的学生为了使自己的导入更精彩,绞尽脑汁来思考,但却忽 中公教育学员专用资料 341 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 略了导入的科学性问题。如在导入“功”这节课时,有的学生用“功夫”一词作为切入点导入, 这显然违背了科学性的原则。 (三)导入方法 新课的导入对学生的学习起着定向的作用:能使学生明确学习的目标,激发起学生 的学习动机,还为学习新的知识做好必要的知识准备和心理准备。因此教师应在深入研 究新课标、新教材及了解学生的基础上,根据不同的物理课题和有关的条件,本着导入 环节的目的性、针对性、直观性、启发性和趣味性的要求,在新颖别致、妙趣横生的气 氛中导入新课。这对提高课堂教学的实效性有着十分重要的作用。 1.直接导入 直接导入法就是开门见山,紧扣教学目标要求直接给出本节课的教学目的,以引起 学生的有意注意,诱发探求新知识的兴趣,使学生直接进入学习状态。这种导入能使学 生迅速定向,对本节课的学习有一个总的概念和基本轮廓。这种导入方式能提高学生自 学的效率和质量,适合条理性强的教学内容。 2.实验导入 物理是一门以实验为基础的学科。因此在教学中用一些新奇、生动的实验引入新课, 能极大地激发学生的学习热情和求知欲望。惊奇是科学的种子,当惊奇有趣的实验现象 出乎学生的意料时会唤起学生的好奇心,吸引他们的注意力,好奇的心理能促使他们去 思考、去探索,这时教师要及时抓住学生表现出来的“有认知矛盾,又无法解决”的心理 特点,最大限度地激发学生表现出来的学习兴趣。初、高中学生对实验都很感兴趣,普 遍怀有浓厚的好奇心。通过实验学生能更好地发现问题,积极思考如何利用知识解决实 际中的问题,也能更好地掌握知识并能促进智力的发展。因此,充分发挥物理实验的优 势和作用,用精心筛选并设计的实验架桥铺路导入新课,能起到事半功倍的效果。 【案例】初中物理,在讲授“气体的压强”时,用这样的方法引入:将浸过酒精的棉 花点燃,投入烧瓶内,再用一个去壳的鸡蛋封住瓶口,可以看到鸡蛋慢悠悠地被“吞”进 瓶中。这样引入,有利于活跃的课堂气氛,有利于学生投入到本节课的学习。 再如:高中物理,在讲“曲线运动”时,可用红色粉笔分别做竖直下抛和平抛的小实 验,作为楔子导入新课。当学生们发现一个作直线运动,而另一个作曲线运动时,就会 提问:“粉笔为什么会有两种不同的运动轨迹呢”?这样就自然地导入了曲线运动的讲解; 在讲物体下落快慢与物体的重力有无关系时,可让学生用相同的两张纸做实验(一张揉 成团)。当实验的结果与学生的前认知产生矛盾时,学生学习的积极性就高了。 中公教育学员专用资料 342 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 物理中的小实验,容易做,成功率高,且许多教学内容都有多个小实验可做,教师 可以选用那些既能吸引学生的注意力,又极便于导入新课的小实验。 3.物理学史导入 物理学史料中有许许多多关于科学家探索、发现物理规律的故事。 【案例】阿基米德洗澡时领悟出浮力的作用;伽利略观察吊灯而发现摆的等时性; 瓦特由水壶盖被顶起而发明蒸汽机。这些史料是培养学生的科学兴趣、科学态度和献身 精神的生动教材。 4.悬念导入 亚里士多德讲:“思维从问题、惊讶开始。”悬念就是灵感集成的火花,它能使人们 产生心理追踪,造成一种“欲知不得,欲罢不能”的心理状态,具有极强的诱惑力,诱导 入们兴致勃勃地去猜想,激起探索追求的浓厚兴趣,乃至非要弄个水落石出。悬念的设 置,在技巧上应是“引而不发”,令人深思,富有余味。 【案例】“光的反射”一节教学中,取出了一副扑克牌,让学生任意取出几张,都能 用手“摸出”具体是哪张牌,学生觉得很惊奇,这时我亮出手指缝中的“秘密武器”图钉,学 生感到兴趣盎然.。因此“巧设悬念”引入新课时,能够迅速激发学生思维,紧紧抓住学生 的心弦,促其情绪高涨,从而步入求知兴奋状态,使学习获得良好的效果。 5.诗歌导入 学生的爱好是多方面的,对新课内容以诗歌形式导入,趣味无穷。我们在教学中应 尽可能地搜集相关知识,以学生原有的其他各科知识作为基础,从各方面调动起学生学 习的积极性,这样,学生可以较轻松愉快学到知识,而且心领神会。 【案例】宋代王之涣《登鹳雀楼》:“白日依山尽,黄河入海流;欲穷千里目,更上 一层楼”,前两句研究白日和黄河的运动时所选的参考系分别是山和河岸;唐代李白《望 天门山》:“两岸青山相对出,孤帆一片日边来”,这两句优美的诗句中,先后选择的参 考系是运动的船和静止的河岸;之所以能写出敦煌曲子“满眼风光多闪烁,看山恰似走来 迎,仔细看山山不动,是船行”这样的诗句,正是由于描述物体运动时选择的参考系不一 样。 6.类比导入 进入高中,学生已有了大量的知识储备,如果在学生原有知识结构中能找到适当的 可以用于同化新知识的原有知识,那么该学生的认知结构就具有原有知识的可利用性, 类比推理就是指在导入新课时引导学生由某一特殊知识推理与之相同或相似的另一特殊 知识的方法。 中公教育学员专用资料 343 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 【案例】在学习“运动的合成和分解”这节新课时,先让学生回忆“力的合成与分解” 的有关知识。力是矢量,可以用平行四边形法则对其进行合成和分解,速度也是矢量, 能用该法进行合成与分解吗?在功率的物理意义的教学中,有些同学对“快慢、大小”总 是容易混淆,这时,可事先列出速度的表达式: 中公教育学员专用资料 344 报名专线:400-6300-999 v = s t 速度描述物体位置变化的快慢、加 v -v W 速度的表达式:a= t 0 加速度描述速度变化的快慢。同理类比理解:P= 功率描述 t t 物体做功的快慢。 这样,虽然新课未进行,首先通过类比推理,使学生对这一单元的内容有一个总体 印象,从而便于引导学生进一步去探索,不断充实完善。更重要的是有利于培养学生的 类比推理能力。 7.故事导入 故事特别是人类历史上一些伟大的科学家的故事形象生动又易理解。通过生动有趣 的物理学史小故事或者物理学家的趣闻轶事来引入新课也是一种简单易行的导入新课的 方法。 【案例】在万有引力的教学前,引入苹果落地的故事:牛顿在他家的花园里的苹果 树下看到苹果落地,首先想到苹果为什么不飞上天而落到地呢?如果苹果树长得非常高, 苹果是否也会下落?他认为苹果都会落回地面,与高度无关。他接着想到,苹果如果长 在月亮那么高处,也会落回地面,但是,月亮为什么不落回地面呢?月亮不是很像一个 大苹果吗?他又想到在山顶上把一个炮弹发射出去,炮弹将以曲线轨道落到地面,发射 速度越大,炮弹落得越远,如果发射速度足够大,炮弹就会绕地球旋转,永远不落回地 面。接着,他想到,以足够大的速度绕地球旋转的炮弹多么像月亮,可是又为什么不飞 离地球呢?一定是它们之间存在着一种相互作用的力。正是这种作用力,使炮弹、月亮 围绕地球旋转;地球、水星、金星等围绕太阳旋转,这样就基本形成了万有引力思想。 最后他发挥自己的数学才能,终于完成了万有引力定律的数学表述。 导入新课的方法多种多样。除以上几种以外,还有:求异联想法、定量计算法、故 设疑阵法、随机应变法等等。而教学既是一门科学又是一门艺术,人们常说:“教无定法”。 在教学中我们不能生硬地去运用某一种方法,而应以学生为主体,因材施教,灵活运用 各种教法,有时也可以是几种方法同时使用。只有充分发挥学生主观能动性,才能提高学员专用 请勿外泄 课堂效率,开发学生智力。当然在设计如何导入新课的同时,也要精心设计课堂教学的 其他环节,使之成为一个体系,能前后呼应。 苏霍姆林斯基讲道:“任何一种教育现象,孩子越少感到教育者的意图,它的教育效 果就越大。我们把这条规律看成是教育技巧的核心。”因此,导入新课的艺术手法虽然是 多种多样的,但最主要是教育者在导入新课时,尽可能使学生较少感受到教育者的意图, 而又巧妙地渗透新的教学内容,且能较快的启迪学生的思维。 随机应变法是教师根据课堂情况的变化,临时随机地导入新课的方法。它要求用得 恰到好处,而不牵强附会。随机不是随便,必须切合本节课的内容,引用得自然而巧妙。 【案例】有一天正当我在讲“运动的合成”这一节的时候,窗外下起了大雪,有些学 生向窗外看,为使教学正常进行,我就抓住这个机会,让同学们都向外看,并问:“雪花 是怎样运动的呀?”学生答:“斜线向下飘的运动(对于雨就更准确了)”,我又问:“如果 没有风,它会怎样运动呢?”学生再答:“直线下落”。我进一步追问:“那么沿斜线运动是 怎样形成的呀?”由此导入新课正是时机。 这种导入新课的方法,虽说是“随机应变”式的,但“机”的几率很小,我们不能刻意地 去找“机”,再“变”。相反,要努力钻研教材,认真备课,积累教学经验,才能抓住转瞬即 逝的良机,加以利用。 能力提升 1.新课导入有多种方式,以“摩擦起电”为例,简述三种新课导入的方式。 中公教育学员专用资料 345 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 2.阅读下面案例材料,回答问题。 一教师在上新课时作了如下的导入: 一个人驾驶摩托车从家里出发10min开出8km时撞伤了行人。交警通过测量,通知 他:上条街道的最高限速是50km/h,你超速违章了!可是,这个骑摩托车的人辩解道: 我的车速才48km/h,怎么会违章? 留给学生讨论:交警的仪器测量没有问题,那么应该如何解释超速问题呢? (1)请根据以上素材,判断它是哪部分知识的教学导入? (2)本案例中,教师主要运用了哪种新课导入方法?还有哪些新课导入方法? (3)本案例中新课导入方法的优点是什么? 二、新课讲授 新课讲授环节是整个教案设计的核心环节。在设计这一环节时,应该遵从“教师主导, 学生主体”的教学理论,通过教师活动与学生活动进行引导教学。在进行物理新课讲授环 节设计时,可以根据物理课型进行设计,常见的课型设计有实验教学设计、概念教学设 计和规律教学设计。 (一)实验教学设计 探究性实验课的一般教学步骤如下: 1.提出问题:教师根据生活实例或物理现象,提出探究的问题。 中公教育学员专用资料 346 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 2.猜想假设:这一环节通常设置为学生根据生活经验或现象进行有依据地猜想。猜 想的目的是明确接下来探究的方向,在引导学生猜想时,学生的猜想可以是正确的也可 以是错误的。 3.设计实验与制定实验步骤:设计实验是整个实验探究的关键环节,教师可以引导 学生根据猜想,设计实验方案并制定实验步骤。 4.进行实验与收集证据:依据上一步的设计,根据实验步骤进行实验,强调实验的 注意事项,并通过表格或其他方式记录与收集实验数据。 5.分析论证:分析实验数据,并得出实验结论。 6.评估:改进实验方案。 7.交流与合作:学生交流,形成规范表述。 (二)概念课教学设计 通常,物理概念教学设计大体上可分为四个阶段:概念的引入、概念的导出、概念 的明确和概念的巩固。 1.概念的引入:这一过程通常有三种方式:①以生活实际、日常经验引入;②从实 验现象、观察结果引入;③从理论需要、知识基础引入。 2.概念的导出:概念导出可按照以下三步进行:①明确问题;②提出假设;③检验 假设。 3.概念的明确:明确概念步骤①定义概念;②构建体系;③概念的延伸。 4.概念的巩固:一般的深化巩固都采用练习的方法或现象解释进行。 (三)规律课教学设计 规律课教学的一般步骤: 1.创设便于发现问题、探索规律的物理环境 2.思维加工,建立规律 ①运用实验总结规律; ②运用已有知识,通过理论推导,得出新的物理规律; ③提出假说,检验和修正假说,得出结论。 3.引导学生对物理规律进行讨论,加深理解 ①规律的物理意义 ②强调规律表述中的关键词语及公式中各字母的物理意义。 ③指明公式中各个字母所代表的物理量及其单位 中公教育学员专用资料 347 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 ④明确这一规律与有关的概念、规律、公式间的关系,以便更深入地理解物理规律 4.引导学生运用规律解决问题,加深对物理规律的理解和掌握 三、巩固提高 (一)巩固提高的功能 好的教学还要配上好的练习才能帮助学生完成从知识到运用的过渡,巩固提高是一 个完整的教学设计中必不可少的环节,它具体有以下几种功能: 1.知识的巩固和深化。这是巩固提高环节最基本的功能,在讲解完知识点后,学生 往往处于“教师说上半句,学生能说出下半句”的状态,所以需要教师设置相应的任务, 来提高学生灵活应用知识解决问题的能力。 2.提高课堂的有效性。教学的目的之一是帮助学生学会并运用知识,学生具有个体 的差异性,他们对知识的接受和理解能力不同,对于理解能力较强的学生,可能经过教 师的讲解就能掌握本节课的知识点,而对于理解能力中等或者较差的学生则需要教师进 一步的讲解。教师在巩固提高环节可以选择一些能够突出本节课重难点的题目,达到大 部分同学都能学会的目的。 【案例】在讲解“物体的受力分析”这一知识点时,摩擦力的有无往往是物体受力分 析的难点,教师通过呈现几种典型的物理模型,如斜面模型、滑块木板模型等,在不同 运动状态下判断摩擦力的有无,能最大限度地加深学生对这一知识点的认识。 3.教学反馈功能。巩固环节也是课堂上教师了解学生知识理解程度的一个重要环节。 教师通过列举不同层次的课堂练习,能及时了解学生知识的学习情况,从而调整后面的 预留作业和下节课的备课方向,达到教学反馈的效果。 (二)巩固提高的原则 1.量力性原则 所谓量力性原则是指教学活动要适合学生的发展水平。对于量力性的理解一般从两 个维度展开。首先,量力性原则的对象是学生,而不是老师,我们要根据学生的发展水 平布置练习。其次,量力的意思是不能太难或太简单,难度过低或过高就是不量力。这 种思路和维果斯基的最近发展区是一致的,维果斯基就指出教学要走在发展前面,不能 太难或太简单,可以说最近发展区为量力性原则提供了强有力的理论依据。 2.多样性原则 中公教育学员专用资料 348 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 理论与实践都能清楚地说明,单一形式习题的反复练习,只是一种无差别的重复练 习。虽然在某种程度上也能达到巩固知识的目的,但是由于这样的练习是机械的、枯燥 乏味的,不可能激起学生的兴趣,不利于形成学生良好的持久记忆,更不利于发展学生 的逻辑思维能力。因此教材上的练习需要补充、删改和加强。从题型来看,应补充填空、 选择、判断、匹配、改错、补缺、看图编题和看题绘图等题型;从形式来看,可补充求 同练习和求异练习、顺向练习和逆向练习、分化练习与同化练习、类比练习和对比练习 以及观察学习和操作练习等等;从结构来看,要根据一些目的,设计一些题目让学生练 习,使知识系统化、网络化、集成化。总之,我们应该设计一些形式多样的练习,从而 激发并保持学生的练习兴趣,使他们从不同的途径和角度去加深理解知识和巩固知识。 3.少而精原则 要科学安排练习数量与练习时间,改变“课内满堂灌,课外多多练”的状况,要精心 设计具有代表性、覆盖面大的练习,做到数量减少,择优筛选,尽可能将练习安排在课 内完成。在课内无法完成当天练习的情况下,可将练习的重点难点在课内让学生完成, 而将适中的练习留给学生回家处理;做到学有所得,练有收益。 4.层次性原则 练习要顺应学生的认知规律,呈坡度、分层次的使学生从感知认识,到熟练掌握, 再到创造性地运用,循序渐进,逐步加深。一般来说,我们每次应安排三个层次的练习: 第一层次的练习,一般指基本的、单向的、带有模仿性和稍有变化的习题,这是学生对 知识进行同化的过程;第二层次的练习,一般指对基本题有较大变化的习题(变式题, 或带综合性和灵活性的习题),这是学生把知识转为技能、对知识进行内化的过程;第 三层次的练习,一般指在思考性、创造性方面要求较高的习题,这是学生对知识进行强 化、优化的过程。 (三)设计巩固提高的方法 1.例题讲解类 针对易错点布置适当的例题,来源可以是教材中的课后习题,例题,改编题,自己 的习题库等。以能够帮助学生学会一类问题的思路或介绍物理模型为优先。 【案例】在《自由落体运动》这一节,教师可以出示习题,已知比萨斜塔高 54.4 米,伽利略把一铁球从塔顶自由下落,求铁球落地时间和落地时的速度。 2.理论应用类 中公教育学员专用资料 349 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 巩固提高不一定要以练习题的方式呈现,教师可以通过理论应用的形式来检验学生 对理论知识是否熟练掌握,达到巩固的目的。理论应用的来源可以是教材,如人教版初 中物理教材“想一想,议一议”环节;也可以来自于知识本身,如辨析相近概念,解释 生活现象,解决实际问题等。 【案例】初中物理《光的折射》巩固,可列举出渔民叉鱼的经验,水池看起了教“浅”, 铅笔“折断”等例子,让学生应该所学知识解释巩固;高中物理《静电屏蔽》,教师可 列举出电工的金属防护服,避雷针的作用等,学生思考讨论加以巩固。 3.实践应用类 这类问题主要强调以培养学生的动手实践能力为主,如实验仪器的操作,物理模型 的制作,在学生的实际动手中达到强化的效果。 【案例】在《自由落体运动》这一节,教师可让学生现场配合,通过刻度尺测量自 己的反应时间。 四、小结作业 (一)小结部分 物理课堂小结是指课堂教学即将结束时,教师为总结强化知识,而采取适当的策略 来结束教学。课堂教学的结尾,要依据本节课的教学内容,将学生所学的分散的知识集 中起来,进行系统的知识总结,帮助学生完成由感性认识到理性认识的飞跃。好的小结, 能够使学生建立起完整的认知结构,使学生对所学知识了然于心,为熟练运用知识奠定 基础。所以,结束是课堂教学必不可少的一个环节,也是教师展现智慧的环节。 1.物理课堂小结的功能 如何设计一堂课的结尾直接影响着课堂的教学效果。完善、精要的小结对整堂课可 以起到画龙点睛的效果,使一节课前后环节相得益彰、熠熠生辉、给人以艺术的享受。 更重要的是能帮助学生理清思路,明确课程内容的重难点,加深理解,加强记忆,激发 学生强烈的求知欲望和浓厚的学习兴趣,培养学生的自主创新能力。具体来说有以下功 能。 (1)条理化、系统化功能:一般来说,一堂课要经历几个教学阶段,每一阶段都 有各自的特点和任务,其中有主有次,而且后面的教学活动往往冲淡了前面的学习内容, 学生一时难以形成完善的知识体系。通过恰当的结课,可以给学生做出一番简要的回忆 和整理,理清知识脉络,便于学生把握教学重点,使学生能从复杂的教学内容中简化出 需要储存的信息。 中公教育学员专用资料 350 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 (2)巩固强化功能:课堂结束其实是一种“及时回忆”。知识的再次重复、深化,会 加深记忆,使学生达到巩固知识,掌握应用的目的,而且通过教师的启发,在总结、练 习、提问、讨论等各种活动中,理解与掌握学习的思路与方法。依据教育心理学家的研 究,课堂及时回忆要比六小时后回忆效率高出四倍。 (3)激趣开智功能:有激情的小结会使学生在感情上得到启迪、诱发,领会到新 感觉、新情趣。中学阶段是学生逻辑思维、抽象思维形成的重要阶段,而课堂结束的主 要思维形式是归纳概括,因而有利于学生抽象思维能力的培养与提高。 (4)教学过渡功能:有时课堂教学要利用几个课时才讲完一个完整的教学内容, 这就要求教师进行教学设计时,既要使小结对本节课的教学内容进行总结概括,又要为 下一节课或以后的教学内容做好铺垫。 2.物理课堂小结的类型 物理教学结课的方式很多,教师可根据教学内容、学生情况或课堂临时出现的情况 灵活选用、应变创新。而不可拘于形式、死板单调。 (1)总结式结课:是指在课堂结尾时利用简洁准确的语言、文字、表格或图表将 所学的主要内容、知识结构进行总结归纳,准确地抓住每个概念的内涵和外延,从而有 助于学生掌握知识的结构体系及内在联系。采用此种结尾方式,开始可由教师引导学生 共同完成,随着学生知识的增长、归纳总结能力的提高,可逐步过渡到学生自己总结, 教师帮助修改完善,使学生在系统接受物理知识的过程中不断提高学习能力。 (2)比较识记:心理学研究告诉我们:“比较”是认识事物的重要方法,也是进行识 记的有效途径,它可以帮助我们准确地辨别识记对象,抓住它们的特征,帮助学生在头 脑中建立稳定、清晰的神经联系,增强记忆效果。比较识记式结尾就是依据上述理论将 本节课讲授的不同概念、规律或具有可比性的新旧知识用叙述、列表等方法加以对比, 以此帮助学生加速新知识的理解和记忆,开拓思路,使新旧知识融会贯通,实现知识的 正迁移。如此结尾,同中求异使和谐的物理规律显示出奇异;异中求同,使奇异的物理 现象达到更高层次上的和谐,学生们可在掌握知识的同时得到美的享受。 (3)拓展延伸型:在总结归纳、比较分析的基础上,将所学知识进行延伸,拓宽 学生的知识面,并用所学知识来分析现实生活中的现象,引起学生更浓厚的探求兴趣, 真正提高学生分析和解决实际问题的能力。 【案例】如把“和平号”空间站、“神舟号”飞船的知识作为力学部分章节的结尾可以拓 宽学生所学知识,又如用磁悬浮列车知识、纳米技术、物理与生物科学等这样一些知识 结尾有利于学生从物理走向实际生活、走向社会。 中公教育学员专用资料 351 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 (4)呼应式法:在一节的开头提出的问题、设置的悬念在结尾处必须用所学的知 识分析解决,这样首尾呼应、相得益彰,既消除了悬念、巩固了所学的知识,又使这节 课的内容显得相对完整。有时候问题的因果关系虽然很明显,但是不点破,学生也像处 在云里雾里不知所以然,所以必须引导他们分析解决,消除疑结。 【案例】在讲“力的概念”时,假如采用“月亮为什么会绕地球转”这个自然现象引入, 可以激发学生的学习兴趣。但如果在结束时还不引导学生得到答案,那么大多数学生是 不会明白的。在结尾引导学生分析月亮做圆周运动,它的速度方向时刻在改变,即它的 运动状态时刻在改变,而力是改变物体运动状态的原因,所以可以说明月亮和地球之间 有力的作用。这样学生学习物理的兴趣在运用知识解决实际问题的过程中潜滋暗长。 (5)回顾提炼法:每一堂课的教学内容都有重点、难点及注意事项,可以利用授 课结束前几分钟与学生谈话交流,进行回顾提炼。 一般可以按下面几个问题的思路让学生进行小结: ①这节课你有什么收获? ②你认为上面的知识中哪些最重要、最关键? ③你觉得哪些知识掌握得最好,并摸到了什么规律? ④这些知识、规律你是用什么方法得到的? ⑤你还有哪些疑难问题需要提出来讨论?这样,学生各抒己见,相互启发,相互促 进,一环扣一环,老师对学生反馈的信息及时处理,将总结从传统的单纯归纳知识提升 到总结归纳学习方法、学习效果的层面上。 总之,物理课的小结远远不止以上几种方式,还存在诸如评价式结尾、竞赛式结尾、 谬误式结尾、表格法等多种方法,实际教学中这些方式都不是孤立地使用,往往是几种 方式的综合运用。无论以哪种方式结尾,一定要做到把握课堂重点,面向全体学生,以 加深学生对知识的理解和记忆、努力提高学生的学习兴趣,充分调动学生的学习积极性 为目的。科学性与趣味性相结合、语言明确简练、精彩的课堂结尾定会让一堂课锦上添 花。 (二)作业部分 《课程标准》明确指出“物理课程要着眼于学生的发展,使学生获得终生学习的兴趣、 习惯及一定的学习能力,教学要力求贴近学生。”强调以物理知识为载体,让学生经历科 学探究过程,学习科学探究方法,培养科学探究精神,在获得物理知识的同时,思维能 中公教育学员专用资料 352 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 力、情感、态度及价值观方面也得到进一步发展。为适应新课标的要求,体现新课标理 念,关于作业设计有以下几个要求和类型。 1.物理课堂作业的要求 (1)作业设计要体现科技信息,激发学生学科学,爱科学的热情 为满足学生对科学技术的好奇心,教师应结合当代科技知识,适时给出一些科学技 术信息类的作业,使学生的情感得到满足,学习信心得以加强,同时也能拉近学生与高 科技的距离,达到激发学生学习热情的目的。 【案例】如继“神州”五号、六号成功发射和回收之后,我国将于 2012 年发射“登月 探测器”,携月球车一起登陆月球表面进行巡视勘察,请利用学过的物理知识回答问题: 月球上没有大气,温度变化完全由阳光决定。月球表面白天温度可到 150℃,而夜间会 降至-180℃,昼夜温差高达 330℃,即使在白天,照亮区域与阴影区域的温差同样高达 300℃,那么月球车的零件应使用热胀冷缩较(选填“明显”或“微弱”)的材料制成,零件 之间应(选填“留有缝隙”或“紧密结合”)等。 (2)作业设计要重视科学研究方法,培养学生的科学素养、创新意识和实践能力 《课程标准》要求,在突出科学探究的同时,要重视研究方法指导,使学生在进行 科学探究,学习物理知识的过程中逐渐拓宽视野,初步领悟科学研究的真谛。初中阶段 需要学生了解的科学研究方法主要有:控制度量法、等效替代法、转换法、理想化模型 法、类比法、比较法等,结合教材内容布置相关研究方法作业,能使学生逐渐适应对物 理问题的研究,培养学生的科学探究精神,养成自觉发现问题、解决问题的习惯。 【案例】在探究完固体的密度测量方法后,可安排学生课下利用本节课所学的方法, 设计液体的密度测量方法。 (3)作业设计要联系社会实际、贴近生活、激发学生学习物理的兴趣 《课程标准》指出,要使物理贴近学生生活、联系社会实际。为此要把作业设计建 立在学生已有知识和生活经验基础上,设计一些与学生生活有联系的作业,引导学生动 手动脑,用所学物理知识去分析解决实际问题,使学生的知识面得以拓宽和延伸,同时 感受到物理就在身边,也体会到物理的应用价值。 【案例】学完电学知识后,可让学生对白炽灯的冷态电阻和正常工作时的电阻进行 探究,可让学生对家庭电路,家用电器的电路进行分析,如果发现故障提出自己的检修 方案等。 (4)作业设计要有层次,体现“因材施教”原则 中公教育学员专用资料 353 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 《课程标准》强调培养学生的创新思维,促进每个学生的个性发展,学生的学习层 次不同,解决问题的能力不同,故作业设计应以“面向学困生,照顾学优生”为原则,分 层次要求,分档次处理,如要基础差的学生完成哪些题,中等学生完成哪些题,优等生 又完成哪些题,这样使不同的学生都有收获和提高,学生的基础得到保证,并调动了各 层次学生的积极性。 2.物理课堂作业的类型 (1)练习巩固:教学实践中发现,有些章节的教学,引出概念、得出规律并非难 事,但要让学生全面正确地理解掌握并能灵活运用却非易事。针对学生理解物理概念、 规律时易出现的问题精心设计典型的练习题,在课堂结尾时,给学生进行布置以作为课 后作业。这种方式的结尾,一方面使学生比较全面牢固地掌握本节课的主要知识内容; 另一方面也使教师及时了解学生的学习情况,获取反馈信息,从而有利于教师切准学生 “脉搏”,把握教学进度。 (2)设悬立疑:常言道:学起于思,思源于疑。在一堂课即将结束之时,对于与 后续课程或日常生活联系密切的内容,便可采用收中富展、设悬立疑式的结尾。教师或 提出有一定难度的问题供学生课后自行讨论,或诱发一个或几个与以后内容有关的悬念, 让学生带着疑问和如何解决这此问题的强烈愿望结束一堂课的学习,从而活跃学生思维, 激发他们进一步探究问题的兴趣。 【案例】如“光的衍射”一节可用这样的问题结尾:“如果光的波长与一般声波的波长 相同,那会怎样呢?请同学们课后认真思考。”这样,同学们课后定会根据光的衍射条件 及其规律,结合声波的衍射情况,充分发挥想象力若光的波长与声波相同,则衍射现象 到处可见,帽不再遮颜,衣不再蔽体;大树底下好乘凉、形影不离之类的俗语将成为谬 论。由于夸大“设疑”,使结论与实际产生强烈反差,从而使学生加深了对衍射条件的理 解,活跃了学习气氛。 (3)启导预习:每节课虽可自成体系,但作为一堂课所讲授的知识仅是整个物理 学中极小的一部分,它与前后章节有着内在联系,有的关系十分紧密不易分割。因此设 计结尾时应通盘考虑,在让学生掌握本节所学知识的同时,对新课的预习给予必要的指 导。根据下节课教材的重点、难点编拟预习提纲,交给学生,使他们在预习时抓住要点, 有的放矢的学习,以避免走弯路,做无用功。 【案例】如在高一“匀速圆周运动”一节的结尾时,教师可设计预习提纲如下: ①匀速圆周运动的速度方向为什么不断发生变化? ②匀速圆周运动的向心加速度与哪些因素有关?与半径是成正比还是成反比? 中公教育学员专用资料 354 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 ③匀速圆周运动是匀速运动吗?是匀变速运动吗?通过课后预习,学生们对向心加 速度和向心力一节的主要内容有了初步了解,对容易出现错误的问题产生了注意,不易 理解的知识点下次上课时可集中精力突破。这样一方面提高了学习效率,另一方面学生 们的自学能力也必会随之提高。 总之,教师通过作业的设计,增强学生对作业的情感,让学生在完成作业的过程中 感受物理知识的实际应用,增加联系生活和社会实际的机会,获得更多、更广泛的交流 机会,使新课程理念得到更好的体现。 中公教育学员专用资料 355 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第五节 教学片段 一、教学片段的概述 教学片段指截取某节课的某个局部的教学内容,让教师进行教学,时间大致限定在 十分钟到二十分钟不等。也就是说,教学片段只是整个教学实施过程中的一部分,执教 者通过完成指定的教学任务,来表现自己的教学思想、教学能力和教学基本功。 教学片段包含节选型和专题型两种,前者指从教材中选取某一片断教学,教师针对 片断设计环节完整的教学(如教学人教版高中物理必修二第一节曲线运动);后者选择 某一专题或者知识点进行教学(如讲解摩擦力做功的特点)。这两种教学片段都具有的 基本特征:实践性、完整性、虚拟性和与预设性。 应当注意的是,教学片段与教案的呈现方式的不同,相对于教案的叙述式,教学片 段的呈现方式主要是剧本对白式,即呈现具体的教学语言,采用师生对白的方式来呈现。 除了教师讲解知识,提出问题,学生的回答外,还需要包含一些教学评价语言(例如“回 答的非常好!”)。这样就构建出一套基本的问答模式:教师提问——预设学生回答—— 教师评价、总结。 二、教学片段的书写案例 一般在考试中教学片段的设计往往针对某一部分实验的教学、导入的设计等,很少 要求我们设计整篇的教学片段。一般来说,教学片段分为知识讲解和例题讲解两类,下 面按照类型一一举例。 (一)知识讲解类 【案例】学生已经学习了向心加速度的相关知识,设计一个教学片段,老师带 领学生根据向心加速度学习向心力的相关知识。 师:同学们,物理概念是建立物理学这座大厦的砖瓦,因此在解决物理问题的 时候,我们需要理解两个概念。 师:我们来回顾一下上节课学习的向心加速度。 v2 42r 生1:向心加速度时刻指向圆心,大小是a =r2 r T2 师:正确,上节课的内容掌握的很好,继续保持;那么,牛顿第二定律告诉我 中公教育学员专用资料 356 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 们力和加速度方向相同,大小 中公教育学员专用资料 357 报名专线:400-6300-999 F m a ,根据这个,谁能告诉我,物体受到的向心力 的方向和大小呢? v2 42r 生2:向心力时刻指向圆心,大小是F m =mr2 m 向 r T2 师:OK,非常好。那你能到黑板画出圆锥摆受到的向心力的方向吗? 生2:(画图) 师:物体受到的这个向心力是哪来的呢?谁给提供的呢? 生3:是绳的拉力提供的。 师:为什么呢,请给大家解释一下。 生3:从受力分析上来看,物体受到重力和沿绳方向的拉力,重力没有水平方向 的分力,这个向心力就一定是绳的拉力的分力。 师:正确,分析的很到位,其他同学有不同观点吗? 生:没有,我们理解了。 (二)例题讲解类 【案例】题目:如图所示,有一长 40 米的倾角为 30°的斜面,斜面上有质量为 2kg 的物体从斜面中点以v 12m/s的初速度匀减速向上滑动,加速度的大小为 0 a 6 m /s 2 ,求这个物体经过多长时间滑到斜面底端(g取10m/s2) 设计一个教学片段,帮助学生掌握解答此类问题的正确思路与方法。 老师:我们要求物体达到斜面底端的时间,是不是应该先分析清楚物体的运动 过程呀? 学生:对,物体做匀减速运动。物体从斜面中点以v 12m/s的初速度匀减速向 0 上滑动,加速度的大小a6m/s2,速度减为0之后,向下做匀加速运动。 老师:你能分析一下向下做匀加速运动时的加速度吗?加速度的大小怎么计 算?学员专用 请勿外泄 学生:运用牛顿第二定律,先看它的受力情况。 老师:你能详细说说它的受力情况吗? 学生:物体受重力、支持力、沿斜面方向向上的摩擦力,老师,物体向下运动 时的摩擦力是斜向上的。 老师:这个摩擦力大小变了没有? 学生:没有,因为支持力等于重力垂直于斜面方向的分力。摩擦力还是 2N,这 样算出来的 中公教育学员专用资料 358 报名专线:400-6300-999 a 4 m / s 2 。 老师:我们要求物体最后到达斜面底端的时间,是不是需要分步求解啊,也就 是物体沿斜面向上运动至最高点的时间 t 1 ,和物体沿斜面向下运动到底端的时间 t 2 , 我们要求的 t t1 t 2 ,对不对? 学生:对。 老师:很好,我们先求 t 1 , t 1 怎么求解? 学生:物体做匀减速运动,用公式: 0 v -0 a t1 ,求出t 2s。 1 老师:很好,我们求出 t 1 等于 2s。但是大家有没有检验物体沿斜面向上运动 2s 时,物体会不会超过斜面顶端呢?所以我们需要检验一下,根据公式 0 - v 20 2 a s , 得出s=12m<20m,判断 t1 2 s 没问题。接下来 t 2 怎么求解呢? 老师:物体沿斜面向下运动时的合加速度怎么求呢? 学生:a4m/s2。 老师:非常好,接下来t 怎么求? 2 学生: s 2 0 1 2 a t 22 ,得出 t 2 = 4 s 。 老师:很好,我们的问题是不是就迎刃而解了t t t 6s。 1 2学员专用 请勿外泄 教学设计案例 一、论文式 案例 《向心加速度》教学设计 一、教学目标 【知识与技能】知道匀速圆周运动具有指向圆心的向心加速度;理解向心加速 度的推导,能利用向心加速度的表达式进行简单的计算。 【过程与方法】通过对实例的讨论,认识匀速圆周运动的向心加速度指向圆心, 提高综合分析能力;通过对向心加速度关系式的推导,提升逻辑思维能力。 【情感态度与价值观】通过结合数学方法推导得出结论这一过程的学习,提升 思维能力和分析问题能力,培养探究问题的品质和严谨求学的科学态度。 二、教学重难点 【重点】对向心加速度、向心加速度表达式的理解。 【难点】向心加速度公式的推导。 三、教学方法 讲授法、问答法、启发引导法、练习法 四、教学过程 环节一:导入新课 复习匀速圆周运动,提出问题:匀速圆周运动的匀速指什么?物体做圆周运动 是否是匀速运动,为什么? 再次指出匀速圆周运动速度方向时刻改变,依据牛顿运动定律,必然有加速度。 提问加速度是什么?具有什么性质,又如何计算? 环节二:新课讲授 (一)向心加速度的引入 分析教材上“思考与讨论”中地球绕太阳做匀速圆周运动、桌面上小球绕一点做匀 中公教育学员专用资料 359 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 速圆周运动的实例,让学生根据牛顿运动定律分析,明确出做匀速圆周运动的物体 存在指向圆心的力,之后再让学生举出更多实例加以证明。 (二)向心加速度表达式的推导 1.理解速度变化量 ①复习直线上的速度变化量方向; ②明确t很小时速度变化量与该点线速度垂直,指向圆心。 2.利用加速度定义式推导向心加速度表达式 由加速度定义式 中公教育学员专用资料 360 报名专线:400-6300-999 a v t ,如上图某质点绕圆心O做圆周匀速圆周运动,在t时 间内,绕过的圆心角为θ,速度变化量 v v b v a ,且 v a 与 v b 的夹角也为θ,速度 大小 v a v b v 。当 t 很小时,速度变化量 v v 。所以由 a v t v t v , 再利用vr,则 a r 2 v r 2 。 (三)对向心加速度的理解 教师引导学生明确以下几点,加深对向心加速度的理解: ①向心加速度是矢量,既有大小又有方向,其方向指向圆心; ②根据线速度、角速度、周期与频率的关系,可知 a r 2 v r 2 4 T 2 2 4 2 f 2 。 环节三:巩固提高 学生讨论“思考与讨论”栏目中的题目进行巩固。对比自行车大齿轮、小齿轮、后 轮的线速度、角速度关系,根据向心加速度的表达式,确定三者的关系。 环节四:小结作业学员专用 请勿外泄 教师通过提问的形式回顾总结本节知识。 作业:加速度是由力产生的,那对于向心加速度来说,他的受力情况是怎样的, 这个加速度是由物体的合力提供的吗? 二、图表式 案例 《向心加速度》教学设计 【知识与技能】知道匀速圆周运动具有指向圆心的向心加速度;理解向心加 速度的推导,能利用向心加速度的表达式进行简单的计算。 教 学 【过程与方法】通过对实例的讨论,认识匀速圆周运动的向心加速度指向圆 目标 心,提高综合分析能力;通过对向心加速度关系式的推导,提升逻辑思维能力。 【情感态度与价值观】通过结合数学方法推导得出结论这一过程的学习,提 升思维能力和分析问题能力,培养探究问题的品质和严谨求学的科学态度。 教学重难 【重点】对向心加速度、向心加速度表达式的理解。 点 【难点】向心加速度公式的推导。 教学方法 讲授法、问答法、启发引导法、练习法 教学过程 教师活动 学生活动 设计意图 一、新课导入 复习匀速圆周运动,提出问 题:匀速圆周运动的匀速指什 学生回答:匀速圆 通过复习导入,不仅巩固上节 课学习的知识,还能激发学生的探 么?物体做圆周运动是否是匀速 周运动的“匀速”仅仅是 索欲和学习欲,保持良好学习状态 运动,为什么? 速度大小不变,但速度 进入学习。 根据学生回答,速度发生改 方向时刻在改变。 变,必然有加速度。 提问加速度是什么?具有什 么性质,又该如何计算? 二、课堂教学 通过一些具体的例子来引出 环节一:向心加速度的引入 学生根据运动学 抽象的概念,构建学生的知识体 系,可以降低学生学习的难度,提 分析教材上“思考与讨论”中 的知识分析原因 升学习兴趣。 中公教育学员专用资料 361 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 地球绕太阳做匀速圆周运动、桌 面上小球绕一点做匀速圆周运动 的实例。 根据牛顿运动定律,明确出 做匀速圆周运动的物体存在指向 圆心的力。 让学生举出更多实例加以证 明。 环节二:向心加速度表达式 的推导 1.理解速度变化量 ①复习直线上的速度变化量 方向; ②明确 中公教育学员专用资料 362 报名专线:400-6300-999 t 学生尝试自行推 导:由加速度定义式 v a t 很小时速度变化 ,如上图某质 点绕圆心 O 做圆周匀 量与该点线速度垂直,指向圆心。 速圆周运动,在 2.利用加速度定义式推导向 心加速度表达式 让学生结合书本,小组合作, 尝试推导向心加速度的表达式。 引导学生利用数学知识发现 角度的关系,v 与v 的夹角也为 a b θ,速度大小v v v。当t很 a b 小时,速度变化量vv。所 v v 以由a v,再利 t t t 时 间内,绕过的圆心角为 θ , 速 度 变 化 量 v v v b a。 学生思考回忆能 得向心加速度方向始 终指向圆心。并且 a 4 T 2 2 4 2 f 2 采用分步进行推导的形式,有 利于把教学难点进行分解,由易到 难的讲解步骤也能便于学生的接 受。 。 该作业为之后学习向心力和 查阅资料,思考, 天体运动打好了基础。 讨论,解答。学员专用 请勿外泄 用 中公教育学员专用资料 363 报名专线:400-6300-999 v r ,得到 a r 2 v r 2 。 环节三:对向心加速度的理 解 让学生思考加速度的方向, 加速度与周期、频率之间的关系。 三、巩固提高 学生讨论“思考与讨论”栏目 中的题目进行巩固。 四、小结和作业 思考向心加速度是否一定由 合力提供。学员专用 请勿外泄 第五章 物理教学评价 第一节 评价的概述 一、物理教学评价的内涵 教学评价是一个依据预先制订的教学目标,按照科学的评价标准,运用一切可操作 的、有效的评价方法和技术手段,对教学过程及教学结果进行客观测量与价值判断,从 而为教学决策服务的过程。一般而言,教学评价包括对教学活动过程中教师、学生、教 学内容、教学结果、教学方法、教学环境、教学管理等方面的评价,但主要是对教师教 学工作和学生学习效果的评价,即对教师的教和学生的学作出合理的价值评判。其中, 对教师教学工作的评价主要包括对教师教学设计、教学组织和教学实施能力的评价,而 对学生学习效果的评价主要是指对学生课堂表现、测验或考试结果的评价。 由上述对教学评价的基本界定可知,教学评价主要由以下几个核心要素构成 1.教学目标。它是对师生教学活动预期达成结果的陈述,是教学评价的出发点和最 终归宿,同时也是教学评价实施的主要依据,其具体内容与教育目的、课程目标和学生 培养目标相联系。 2.评价标准。它是指评价主体在教学评价过程中应用于评价对象的价值尺度和参考 界限。评价标准具有多维性的特点,如教师基本功发挥情况、学生课堂参与程度、知识 技能掌握情况、师生教学行为状态等,每一个维度又被细分为多个观察指标。 3.评价方法。广义的评价方法不仅包括用于测量和评价师生教学效果的评价理念, 如量化评价和质性评价,诊断性评价、形成性评价和总结性评价,绝对评价法、相对评 价法和个体差异评价法等,具体评价实施过程中所用到的评价工具、技术手段等。 4.评价内容。即评价的对象,它不单单是指人,还包括有关教学的其他方面,如课 程内容、教学媒体、教学进度、课堂组织形式等。 二、物理教学评价的原则 物理教学评价原则是指开展评价活动必须遵循的基本要求和基本准则。 1.目的性原则 教学评价是一种目的性极强的活动,具有很强的导向功能。因此,开展教学评价首 先必须明确教学评价目的,强调评价目的的正确性和明确性。教育部颁发的《全日制普 中公教育学员专用资料 364 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 通高级中学物理课程标准》在评价建议中指出,教学评价的目的是为了提高学生的科学 素养和教师的教学水平,要充分发挥教学评价的促进发展的功能,使评价的过程成为促 进教学发展与提高的过程。因此,教学评价必须以明确提高学生科学素养为目的与促进 学生发展为导向。同时教师转变在教学评价中的裁判员角色,成为学生成长的促进者、 合作者,学习评价的指导者。 2.公正性原则 物理教学评价作为一种价值判断,其评价结果具有一定的主观性。这并不意味着教 学评价是不顾事实,主观臆断,随意掺杂个人感情因素的主观判断,而应该是建立在教 学事实分析基础上的优劣、好坏的判断。对此,教学评价者应该在评价中采取客观公正、 实事求是的态度,同一次评价或同类评价必须采取一致的标准。只有评价标准是一致的、 公正的,才能区分评价对象的好坏和优劣,使被评者知道自己在评价群体中的位置,从 而扬长补短,积极向上。 3.全面性原则 这一原则是指评价内容应该尽量全面,防止评价结论的简单化和片面性。具体来讲 包括两个方面:一要将评价内容分成若干部分或指标,逐项进行评价,以构成一个完整 的评价指标体系。如课堂教学质量的评价,就需要从教学目标、教学内容、教学策略, 教学媒体、教学方法、教学效果等方面综合考虑。二要多渠道地收集和综合各方面的意 见和信息来进行评价。如教师教学能力的评价,既有自评,也有他评,既有同行评价, 也有学生、家长的评价,只有这样才能比较全面、恰当地评价教师的教学能力和水平。 4.可操作性原则 教学评价是一项操作性很强的工作,其中,建立全面、有效、可操作性的评价指标 体系尤为重要。例如,我们可以编制一套物理试卷来测量与评价学生对物理知识与技能 的掌握水平。其中,试卷的标准答案及分值就是量化的可测量、可操作的评价指标。这 种教学评价方法是一种量化评价。 然而,在实际教学评价过程中,并非所有的教学评价项目与内容都可以制订出可测 量的量化指标体系,如学生的科学探究能力、情感、态度、价值观的发展,教师的教学 目标确定、教学内容组织、教学方法运用的能力,就很难制订出可测量的量化指标体系。 这些能反映评价对象实质却不能用量化标准去测量与评价的项目与内容,采用质性评价 的方法将会更有效、准确、可行,也更易于操作。总之,教学评价应该根据评价对象与 评价内容的特点,确定既准确有效,又切实可行的评价方法。 5.指导性原则 中公教育学员专用资料 365 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 教学评价的目的是为了提高教学质量。为此,必须将评价结果及时反馈给被评价对 象,并对其进行指导,帮助他们有效改进自己在教学中的行为,以达到提高教学质量的 目的,一般说来,评价的目的越明确,针对性越强,指导就越有效,就越有利于改进与 提高教学质量。因此,指导作为教学评价的重要环节,使评价与指导紧密结合,形成一 个评价、指导、改进的良性循环,才能使教学质量不断得到提高,使教学目标得以实现。 中公教育学员专用资料 366 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第二节 评价的功能 教学评价的主要功能因分类视角的不同而体现在不同的方面,根据功能领城的不同, 分为教育功能和管理功能;根据功能性质的不同,分为正面功能和负面功能,根据教学 作用的不同,则分为检测—诊断功能、反馈—调节功能、激励—强化功能、导向—决策 功能、鉴定管理功能。 1.检测—诊断功能 教学评价最直接的功能就是对教师的工作绩效和学生的学习效果进行检测,了解师 生的教学效果以及教学其他方面的基本情况,从而判断教学质量是否达标以及学生的学 习成绩在多大程度上实现了教学目标。更重要的是,教学评价还具有诊断功能。在检测 过程中,教师和学生还能够发现自己在教学过程中存在或可能存在的问题与不足,并找 出产生这些问题的主要原因,从而为改进教学设计提供依据,使教学更好地适应教师和 学生的需求。 2.反馈—调节功能 教学评价能为教师和学生提供及时的反馈信息,这种反馈信息在教学中具有重要的 调节作用。一方面,教师可依据反馈信息,找到或预计学生可能会遇到的学习困难,从 而及时修订课程或课堂教学计划,调整自己的教学工作和教学行为,以快速有效地达到 所规定的教学目标。另一方面,学生通过获取评价反馈信息,能够加深对自己学习现状 的了解,明确自身学习目标的实现程度,明确自己在学习活动中所采用的学习方法是否 有利于促进学习目标的实现进而根据需要调整学习进度,并不断改善自我学习方式。 3.激励—强化功能 教学评价还具有一定程度的监督、激励和强化功能。经验和研究表明,良好的教学 评价不住有利于调动教师教学工作的积极性,还有利于激发和维持学生学习的动机。首 先,教学评价能够使教师明确自己在教学中取得的成绩、存在的问题以及需要努力的方 向,督促教师通过不断学习一步提高自身的职业技能和工作效率。其次,适时、客观地 对学生的学习过程做出评价,使学生在教学过程中处于适度紧张的状态,可以集中学生 的注意力,提高其内部学习动机和课堂学习效率。 4.导向—决策功能 科学的教学评价是引导教学发展方向、正确做出教学决策的基础。一方面,教学评 价就像一根指挥棒样,为教师的教和学生的学指明方向,尤其是评价目标、标准及其权 中公教育学员专用资料 367 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 重的制订,引导着师生朝着理想目标共同努力,不断逼近教学目标;另一方面,教学评 价能够通过正确反映教师和学生在教学过程中的工作绩效和学习成就,全面收集和分析 学校管理、课程设置、师生教学等方面存在的缺陷,为科学决策的制订提供具有说服力 的数据支持。 5.鉴定—管理功能 教学评价还常常作为鉴定和区分学校办学质量、教学方案价值、师生教学绩效等的 优劣程度,衡量其是否达到相应标准的重要依据之一。科学、合理、公正的教学评价不 仅能够对教师的实际教学水平和工作绩效做出正确的价值判断,为其晋升和提薪提供参 考;还能够对学生的知识技能掌握程度和学习能力发展水平分出等级,为其升学、留级、 选择课程等提供依据。由此可见,教学评价的这种分流作用对教育管理科学化具有重要 的意义。 中公教育学员专用资料 368 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第三节 评价的类型 提到学生学习评价的基本方法,人们最容易联想到也最为熟悉的就是考试与分数。 其实考试只是评价学生的基本方法之一。随着课程标准从知识与技能、过程与方法、情 感态度与价值观等三个维度来界定课程目标,对学生学习的评价除了关注知识与技能外, 其他两个方面也正受到越来越多的关注。 根据不同的划分标准,我们将会得到不同类型的评价划分。 一、根据评价功能进行的分类 根据评价在教学活动中功能的不同,一般把教学评价分为诊断性评价、形成性评价 和总结性评价等三种类型。 (一)诊断性评价 诊断性评价又叫做前置性评价,是在教育活动开展之前或教育活动进行之中实施的, 是指教师为了探明学生的学习情况和学习困难原因而进行的评价活动。它主要根据学习 任务、学习背景和学生学习水平,对后续学习可能存在的困难和问题及其原因做出诊断, 以便“对症下药”地进行教学设计。 中公教育学员专用资料 369 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 借助的手段可以是查阅学生以前相关的成绩记录,特殊编制的笔试摸底测验,实验 操作观察,学习情感调查,质疑访谈等。这类评价的题目难度一般较低,可以采用目标 参照或常模参照,实施的时间通常是课程开始或课程进程中需要的时候。 教师在教学之前为了了解学生对某一知识点、概念的认知水平,或教学过程中了解 学生对某一内容的掌握程度,常用此种方式。 (二)形成性评价 形成性评价是指在教学实施过程中,为了确定学生学习进展情况,改进教学活动而 进行的评价。 形成性评价的主要作用是判断学生能否达到阶段性目标,肯定学生已有的成就,增 强学生的自信,提高学习的兴趣;同时及时发现学习中存在的问题,采取解决的措施。 形成性评价是现代教育评价的发展趋势之一,也是新课程评价中非常强调的一种方法。 在物理教学评价的实践中,为了充分发挥形成性评价的作用,首先,要立足于以学 生发展为本,通过形成性评价改进教学和有效促进学生进步。其次,要通过多种渠道, 如采取观察、谈话、讨论问卷、非正式测试来搜集、分析和评价学生日常学习的信息, 并根据评价反馈对教学做出调整,帮助学生改进学习。最后,形成性评价重视学生自我 评估,因此需要让学生经常性地用非正式的评价手段对自己的学习过程和成果进行反思 性评估,使学生能利用形成性评价来促进自己的学习。 (三)终结性评价 终结性评价也称为结果评价,是在某一相对完整的教育阶段结束后对整个教育目标 实现的程度做出的评价,一般在学期中或学期结束时进行。大家比较熟悉的期中、期末 考试、毕业会考及升学考试等均属此类。 终结性评价的主要作用是考查学生掌握知识、能力的程度,学生整体的水平,为等 级评定和各种选拔提供依据。其中往往被忽视但却非常重要的点是终结性评价应当为教 师和学生确定后续教学起点提供依据。因此,在考试结束,评分完毕之后,并不意味着 终结性评价的结束,还应进行考试结果的分析,甚至把试卷发回给学生进行讲评,这样 做才能真正发挥终结性评价应有的作用。 由于新课程标准明确将课程目标确定为知识与技能、过程与方法、情感态度与价值 观的三维方向上,与之相适应的终结性评价试题不能再像以往一样只注重在知识与技能 的一维目标上。如何在终结性考试中考察学生的综合素质以及学生学习的情感态度是目 前需要进一步探索的问题。 中公教育学员专用资料 370 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 二、根据评价标准进行的分类 根据评价所依照标准的不同,可把教学评价分为相对评价绝对评价、个体内差异评 价等三种类型。 (一)相对评价 相对评价也称为教育常模参照评价,是在评价对象的群体中为了对每个个体在群体 所处的相对位置作出区分而进行的评价。具体做法是从评价对象集合中选取一个对象(如 考试的平均分)作为基准,将余者与基准作比较,从而排出名次、优劣。 常模参照一般用于选拔和甄别,在一定程度上也会有利于激发学生的竞争意识,增 强学习的动力。但由于评价重在考察被评价者的相对位置,往往忽略了教育目标的达成 度,而且由于受“两头大,中间小”的限制,容易挫伤一部分学生的积极性。 相对评价具有以下特点: 一是评价标准只适用于所选定的评价对象的群体,而不能用来与其他群体进行比较, 评价结果只表明被评价对象在群体中的相对位置,而不表明其绝对水平,也不表明个体 达到预设目标的程度; 二是评价结果具有相对性,如果群体的总体水平低,则其中的优秀者也未必真的优 秀。因此,这种方法只适用于以区分和选拔为目的的评价,而不适用于以改进工作为目 的的评价; 三是评价分数进行统计分析的工具一般是假定原始分数是正态分布形态的; 四是相对评价一般用于群体内比较,以群体的平均数为群体的基准,以其他成绩与 基准的相对位置来区分学生。 因此,相对评价表现出强烈的竞争导向,往往会引起不科学的竞争手段以及由竞争 引起的有害学生健康发展的负面效应。 (二)绝对评价 绝对评价也称为教育目标参照评价,是以教育目标为基准,对每一个评价对象达成 目标的程度作出的判断。具体做法是在评价对象的集合之外确定一个客观标准,然后将 每一个评价对象的发展状况与这一客观标准相比较,判断其达到的程度。 绝对评价把教师和学生的注意力吸引到实现教育目标上来。各类学校的毕业考试就 是最常见的绝对评价。绝对评价的最大问题是所制定的标准能否做到客观、公正、合理、 有效。 中公教育学员专用资料 371 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 在对学生的学习进行绝对评价时,先要按照“课程标准”制定教学目标,这些教学目 标包括“知识和技能”“过程和方法”“情感态度价值观”等各方面所要达到的要求,接下来, 在教学后采用一定的方法来检测学生在这些方面的变化及达到的水平,然后对学生已达 到的水平与预设的目标进行比较,来判断学生学习达标的程度。 绝对评价的特点: 一是评价一般以预设的目标为标准,其结果只是表面绝对水平,即个体达到预设目 标的程度; 二是评价标准一般依据绝大部分的个体的水平来制定,因此,这种评价结果并不适 合以区分和选拔为目的,却能作为改进面向全体学生的教学工作的依据; 三是评价结果可能呈现非正态分布,由于以“达标”为标准绝对评价是一种基本要求, 如果教学得当,大多数人学习将呈现一种高达标的非正态分布; 四是绝对评价一般不用于群体内的比较,不以成绩来区分学生。 因此,只要评价标准适当、教学适当,绝对评价能够让学生体验到“成功学习”的愉 悦,强化学生的学习动力,有效避免过度竞争导致的负面效应。 (三)个体内差异评价 个体内差异评价也称为个人发展参照评价,是以评价对象自身状况为基准,就自身 的发展情况进行纵向或横向比较而作出的判断。例如一个学生物理成绩持续提高,教师 就可以作出该生已有进步的评价。 个体内差异评价有利于减轻学生的心理负担和压力,增强自信心,强化学习动力。 但这种评价的结果往往难以反映个体间的差异,也无法确定被评价者达成教育目标的程 度。个体内差异评价在实际使用中常与相对评价和绝对评价联合使用。 三、根据评价者进行的分类 根据评价过程中评价者的不同,可把教学评价分为自我评价及他人评价。 (一)自我评价 自我评价是指被评价者自已参照评价指标体系对自己的活动状况或发展状况进行自 我鉴定。 自我评价有利于消除评价人员与评价对象之间可能出现的对立情绪,使评价结论更 易为评价对象所接受。在以促进学生发展为根本目的的形成性评价中,自我评价显得更 为重要。 中公教育学员专用资料 372 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 自我评价的突出缺点是没有一个客观的统一标准,因此要特别注意对自我评价者的 引导,并将自我评价与他人评价有机地结合起来。 (二)他人评价 他人评价是指由其他有关方面的人员对评价对象所实施的评价。对学生来说,外来 评价主要来自教师、家长和社会。他人评价一般都有统一的标准,相对比较客观,因而 常用于选拔和甄别。 他人评价的不足在于评价的结果往往容易受到被评价者的抵制和拒斥,从而难于发 挥激励和调节的评价功能。 综上所述,就学生学业评价而言,正在由传统的单一化向当前的多元化方向发展, 在评价的目的、功能、主体、形式和方法等都与传统的评价方式有着很大的不同,既体 现在理论思考深化得出的课程评价理念上,也体现在教学实践环节的多维立体空间中。 要实施新的学业评价模式,在实践中肯定会遇到一些困难。 首先,对教师的要求提高了,许多教师都难以一下子改变他们用了多年的评价方法; 其次,许多教师和学生多年来已经有了一套对付考试的有效方法(例如物理课程中大量 机械的训练),他们未必喜欢也未必能够一下子适应可能更费脑筋的各类灵活的考试方 式;此外,新的学业评价在刚开始的时候有可能会加大老师的负担,降低了他们的工作 效率;而一些模糊的评价使得社会、政府难以清楚认识到学校的客观教学质量等。 所以,一方面我们要积极地推行新的学业评价模式积极消除传统的评价模式给我们 带来的不良影响;而另一方面,对于一些条件还不成熟的地区和学校,也需要有一个逐 步适应的过程,尽可能避免由于盲目激进造成的不良后果。作为一线的教师,应在充分 理解新课程评价理念的基础上,在实践中积极应用,及时总结经验和成果,为进一步的 理论建设提供实时依据。 中公教育学员专用资料 373 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 第四节 课堂教学评价的维度 课堂教学评价就是以课堂教学为对象的价值判断。根据教学理念的不同,课程教学 评价也有不同的评价标准。例如,华东师范大学著名教育专家叶澜教授认为一堂好课的 要求是,有意义的课,有效率的课,有生成性的课,常态下的课堂,真实的课。也有学 者从教学实践角度提出好课的标准是形成学生学习兴趣与持续学习的动力,兼顾有差异 的学生,使不同学生都有所得,必须体现思维的深度,应促使学生知行结合,有所收获 等。从建构主义教学理论角度讲,一堂好课必须是:①学生学习的主动性;②师生有效 的互动性;③学生自主获取知识的实践性;④学生真正的理解性;⑤学习材料的良好组 织性;⑥学生学习的反思性。可见,好课的标准是没有定论的。 一、评价维度 一般情况下,物理课堂教学质量的评价标准可以从以下几个维度进行评价。 (一)学生的学习方式 在新轮的课程改革中,“转变学生的学习方式”成为课堂教学改革一道亮丽的风景线。 如何在课堂改革中引导学生有效开展“研究性学习”、组织学生进行各种形式的“合作学 习”,成为极其重要的研究课题。 但是,在具体的课堂教学实践中,尤其在我国班容量较大的班级授课制、依然繁重 的教学任务和固定的教学实践的制约下,“接受学习”方式依然是中小学很重要的学习方 式。我们急需改变的是单纯依赖模仿和记忆、过于强调接受学习的现状。在物理课堂教 学中,尽可能的研究在班级授课制的条件下,如何有效的组织和引导学生开展以“探究” 为特征的“发现学习”,使“接受”和“发现”相辅相成,达到最高水平的学习境界。 (二)学生的学习水平 学会学习,是现代人生存和发展的重要条件。提升学生的学习水平,是“以发展为本” 的课堂教学的重要任务。学会理解和思考,学会掌握和运用,学会分析和归纳,学会探 索和发现,学会质疑和批判,学会合作与分享……这些学习水平的提升比习得物理知识更 重要。 在新一轮教学改革中,将“学生的学习水平”作为课堂教学的一个维度。试图用这样 的评价作为“杠杆”,改变过去只重视知识的习得而忽视学生学会学习的状况,促进教师 中公教育学员专用资料 374 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 从备课开始重视“知识”的载体功能,对知识进行必要的教育学“加工”,使物理课堂教学不 再仅仅是教书的过程,而真正成为育人的过程。在每堂课中,关注学生学习水平的提升。 我们可以根据学生学习过程中的外显行为特征来评价课堂教学中学生群体的学习水 平,这些外显行为特征如下:①是否积极参与;②是否独立思考;③能否主动探索;④ 能否自由表达;⑤是否善于合作;⑥是否富于想象;⑦是否敢于否定;⑧是否兴趣浓厚。 (三)学生的学习效果 如果说学生的学习水平评价主要关注学生的学习过程的话,那么学生的学习效果则 主要关注学生的学习结果。以往的教学评价基本上都有一个维度是评价“教学效果”。而 对教学效果评价的重要依据之一,是教学任务的完成情况和效应,教师追求的教学效果 非常狭隘,“教师能讲完教案,学生能学会解题”,似乎教学任务的完成和效应就这么简 单。 在新课程下,物理课堂教学中学生学习效果的评价最终要定位于一个学习目标的达 成。 1.知识于技能——学会了什么? 2.过程与方法——会学了吗? 3.情感态度与价值观——学得有情趣吗? 在对一堂课进行教学评价时,要关注学生的学习效果。常规的课堂教学往往只是教 师单纯地教授知识,而没有学习的过程,即没有学生学习能力的培养,更缺乏学习的乐 趣,这样的课堂教学是单调的,无趣的。 (四)教师角色的把握 在以“知识为本”的传统课堂教学中,教师一般把自己的角色定位于“知识的传授者”。 新一轮课程改革,对教师在课堂教学中的角色转换,提出了非常明确的要求。教师必须 由“传授者”“监督者”“指令者”转变为“组织者”“引导者”和“合作者”,这对课堂教学中的教师 角色转换提出了严重的挑战。 因此,我们应该把“教师的角色把握”,作为课堂教学评价中的一个重要维度,来促 进教师迅速转变自己的角色,教师应该做到以下几点。 1.学生学习的组织者; 2.学生学习的引导者; 3.学生学习的合作者。 中公教育学员专用资料 375 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 (五)教学内容的处理 人们往往认为教学内容就是教材中规定的内容,在教师把教材当作圣经的时代,教 师对教学内容的决定空间很小。而随着世界范围课程内容改革的进行,赋予教师更大的 参与课程决策的权利,其中就包括教师对教学内容的选择和安排。因此,新课程下,课 堂教学内容就不仅仅是教材所呈现的内容,也包括教师把生活中与教学目标相关的事物 纳入课堂教学中成为教学的资源,以及教师创造性地使用教材,把教材与相关内容还原 为学生易于理解的教学内容。 在处理教学内容时,首先,教师根据本节课的目标确定内容和范围;其次,教学内 容的安排应该具有科学性。要注意教学内容的系统性和逻辑性,先呈现什么,再呈现什 么,要遵循学生的认知规律;再次,要注意科学、技术、社会之间的联系。最后,还要 注意物理思想方法的合理渗透。 (六)学习环境的营造 在课堂教学中,营造种有利于学生主动发展的学习化环境是十分重要的。课堂学习 化环境的营造是多方位的,它包括学生本身的素养、学习品质、学习行为的作用。但教 师对课堂学习化环境的营造有着不可推卸的责任。在“以知识为本”的传统课堂教学中, 教师的“专制”行为,客观上营造了种压抑、郁闷的“灌输”而非学习化的环境。在新课程的 物理课堂教学中,教师应该做到以下几点。 1.为学生创造宽松、民主、平等、互动的、有利于他们在学习目标引导下自主学习、 合作学习的环境。 2.为学生达到目标而提供丰富的学习资源,为学生自主学习过程中碰到的各种困难 提供必要的启发式帮助,为学生成功学习创造条件。 3.为学生营造种可以充分发挥学习个性,各抒己见、相互争论的研究性学习的氛围。 (七)教育技术的运用 现代信息技术与物理课堂教学的整合被物理教师广为运用,且其在教学中越来越体 现出不可替代的优势。作为自然科学的物理学,利用信息技术优化和提高物理课堂教学 效益,更具有先天的诸多优势。然而,由于人们认识的不到位,实践中仍存在着些错误 的认识和做法,应引起我们注意。 1.忽略传统课堂教学方式。 2.忽视学生的主观能动性和教学的互动性。 中公教育学员专用资料 376 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 有的教师在教学中重视信息资源的收集与展示,却忽视了学生的主体地位。由于不 熟悉现代教育技术设备的使用,或者过多关注、迷信现代教育技术,或者教学资源选择 不恰当,或者教学设计中存在定的缺陷等,而忽略教师与学生之间、学生与学生之间的 交流和互动。 3.重形式,轻内容。 个别学校仅强调计算机的利用率,而忽略其使用效果,仅用计算机的使用次数来评 价信息技术与物理教学结合的好坏。受此影响,个别物理教师把计算机当作“电子黑板”。 从形式上来个“板书搬家”,以为只要物理课用了计算机就算教学手段现代化了。 4.切忌从“满堂灌”到“屏幕灌”与“满堂问”。 二、课堂教学评价总结 对于教资中出现的教学评价题目中,一般会展示某教师的教学片段,而这一教学片 段往往是有违当下的教学理念的。该类题型的常见问题方式如下: ①对上述课堂实录进行评述。 ②指出上述教学中老师教学行为的不当之处。 对于这类题的答题思路,通常先阅读教学片段后,结合教学评价的七个维度进行评 价,在评价时先说理论,再结合该教师的教学实例进行分析。教学评价类的答题没有统 一的标准答案,但要求在答题时要有一定的理论基础,这个理论基础可以来源于《物理 课程标准》,也可以来源于上述分析的七个维度。考生在答题时应该学会灵活应用。这 里给大家一个答题参考模板,大家在答题时可参考答题: 1.对上述课堂实录进行评述。 【参考模板】根据物理新课标对于教学实施以及教学评价的要求,该教师的教 学环节存在以下几个方面的问题。 ①教师角色的把握方面:新课程改革,对教师在课堂教学中的角色转换提出了 非常明确的要求。教师必须由传统的“传授者”“监督者”“指令者”转变为“组织者”“引导 者”和“合作者”,而该教师在教学中还未转化角色,例如____________,这样不利于 改善师生关系,培养学生学习能力。 ②教学内容处理方面:教师应该“用教材教而不是教教材”,新课程下,课堂教学 内容不仅仅是教材所呈现的内容,也包括教师把生活中与教学目标相关的事物纳入 课堂教学中成为教学的资源,以及教师创造性地使用教材,把教材与相关内容还原 为学生易于理解的教学内容。该教师在讲授_________知识的过程中,一味强调死记 中公教育学员专用资料 377 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 硬背教材,缺乏对____________知识引导过程。 ③学生的学习效果方面:该教师追求的教学效果非常狭隘,仅仅是“教师能讲完 教材,学生能学会解题”,例如,在讲解____________知识的过程中,教师单纯地教 授知识,而没有学习的过程,即没有学生学习能力的培养,更缺乏学习的乐趣,这 样的课堂教学是单调的,无趣的。 ④教学评价方面:教学评价要做到过程性评价,及时地反馈学生的问题,通过 简化问题的形式引导学生解决疑问题,不应该贬低学生、侮辱学生的评价。但该教 师在____________过程中,言行不当,既不能及时解决学生问题,又严重打击了学 生学习积极性。 ………… 2.指出上述教学中老师教学行为的不当之处。 【参考模板】在上述教学片段中,教师的教学依然是灌输式教学,不关注学生 的学习体验。没有起到一个好的引导者的地位,在教学行为的不当之处如下: ①教学角色定位不当:教师在教学中应该是学生学习的“组织者”“引导者”和“合作 者”。而这名教师明显是一个“指令者”的身份,强制灌输知识,例如_________________ 环节。 ①提问行为:提问教师应该具有引导性和启发性,该教师在_________环节,并 没有设置任何具有启发意义的问题,而是直接将知识内容展示给学生,违背了提问 的启发性原则。 ②评价行为:新课标下提倡发展性评价,采用鼓励与引导的评价,能激发学生 的学习兴趣。但在______________环节,该教师直接打击学生,违背了评价的激励 性原则,导致学生缺少学习的主动性和积极性;另外,当面对学生的回答,该教师 ____________,违背了评价中的反馈性原则,学生不能根据教师的反馈信息进行新 的思考,导致学习效果不好。 ③教学内容的处理:在教学中,该教师做到了用教材教,而不是教教材,记忆 教材。同时对于学生较生疏难懂的教学内容,教师应该设置一系列的教学策略来引 导学生掌握知识,而不是单纯的记忆理论知识,该教师____________________,在 教学内容的处理上的失误。 在答这类问题时,为体现答题的逻辑性,可采用总—分或总—分—总的答题模式, 按照教师角色把握、学生学习方式、学生学习效果、教学评价、学习环境营造、教学内 容处理、教育技术应用等方面多维度进行阐述。 中公教育学员专用资料 378 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 中公教育学员专用资料 379 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 能力提升 1.下面是某老师评价“向心力”一课的教学片段实录:老师:同学们,上次课学习了向 心加速度,我们知道的圆周运动的物体具有向心加速度。这节课我们学习向心力,大家 翻看教科书第20页,将屏幕上展示的这几页课文读一遍(同时老师在屏幕展示课文的相 关内容如下)。 向心力做圆周运动的物体为什么不沿直线飞去而沿着一个圆周运动?那是因为它受 到了力的作用。用手抡一个被绳系着的物体,它能做圆周运动,是因为绳子的力在拉着 它。月球绕地球转动,是地球对月球的引力在“拉”着它。 做匀速圆周运动的物体具有向心加速深度,根据牛顿第二定律产生向心加速度的原 因一定是物体受到了指向圆心的合力。这个合力叫做向心力。 (同学们大声的朗读着课文……) 老师:好了,同学们知道向心力了吧? 同学们:(大声地回答)知道了! 老师:下面我们来分析书上的实验,大家先看老师的演示。 (老师拿出一根一端拴着小球的细绳,用手抓着绳的另一端,使小球做圆周运动) 老师:同学们都看见了吧,这就是书上所说的圆锥摆。现在大家看屏幕(图7所示) 谁能说说图中小球的圆周运动所受到的向心力。 甲同学:向心力是绳子拉着小球的力。 老师:不对,有谁知道? (没有同学回答) 老师:大家仔细看看书上是怎么说的。 乙同学:书上说了,向心力是小球受到的重力和绳子拉力的合力。 老师:对了,大家要认真看书,还有不懂的吗? 甲同学:书上说的,我们刚读过“用手抡一个被绳系着的物体,它能做圆周运动,是 因为绳子的力在拉着它。”所以向心力是绳子拉着小球的力。 老师:说的不是一回事,你怎么不动脑筋呢?大家看书上的图(老师将书上的图投 影在屏幕上) 中公教育学员专用资料 380 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 老师:跟着我读书上的这句话。 老师和学生:(一起朗读)“钢球在水平面内做匀速圆周运动时,受到重力和细线拉 力F 的作用,它们的合力为F。” T 老师:这个合力就是向心力,懂了吧? 同学们:…… 问题: (1)简述“向心力特点,及其大小的表述”。 (2)指出上述教学中老师教学行为的不当之处。 (3)设计一个教学思路,帮助学生认识的“圆锥摆”运动的小球所受的向心力。 章末测验 1.一般在教学开始前使用,用来摸清学生的现有水平及个别差异,以便安排教学的 评定属于( )。 A.诊断性评价 B.形成性评价 C.总结性评价 D.非正式评价 2.基于某种特定的标准来评价学生对与教学密切关联的具体知识和技能的掌握程 度,这种教学评价属于( )。 A.总结性评价 B.常模参照评价 C.诊断性评价 D.标准参照评价 3.以下关于教学与测量及测验的关系,说法正确的是( )。 A.两者没有关系 B.两者既有关系又有区别 C.两者完全等同 D.教学评价以测量、测验的客观描述为基础 中公教育学员专用资料 381 报名专线:400-6300-999学员专用 请勿外泄 E.测量和测验的结果通过教学评价来判断 4.将教学评价的基准建立在被评价对象的群体或集合之外,把群体中每一成员的某 种指标与基准逐一进行对照,这种教学评价是( )。 A、绝对性评价 B、相对性评价 C、定量评价 D、定性评价 5.《课程标准》在评价建议中提到,为保证评价的真实、准确、全面,必须把( ) 评价与( )评价结合起来。 6.形成性评价是为了诊断学生学习困难的原因而进行的评价。( ) 7.测验是对学生进行评价的唯一方法。( ) 8.简述题目难度的含义,结合中学物理教学说明控制题目难度的意义? 9.“牛顿第三定律”教学片段;课堂伊始,王老师便在课堂上举行一场特殊的拔河比赛, 先故意叫了一个体型较胖的同学和一个体型较瘦的同学,让这两位同学上台表演,结果 可想而知。然后王老师让体型较胖的同学站在滑板上,在与刚才那位同学比赛,结果截 然相反。同时也引起了同学哄然大笑,此时,王老师也抛出了一个“为什么会这样?”使 笑声愕然而止。请你对上述引入片段做一下评价。 中公教育学员专用资料 382 报名专线:400-6300-999