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高中物理课本pdf

来源:免费论文网 | 时间:2016-09-26 20:17:04 | 移动端:高中物理课本pdf

篇一:人教版高中物理教材

高中物理目录人教版

高中物理新课标教材目录·必修1(修订) 人教版(力电磁光热声)

物理学与人类文明

第一章 运动的描述…………………………………………………………………… 81 质点 参考系和坐标系 ………………………………………………………… 92 时间和位移………………………………………………………………………123 运动快慢的描述──速度………………………………………………………154 实验:用打点计时器测速度……………………………………………………195 速度变化快慢的描述──加速度………………………………………………25

第二章 匀变速直线运动的研究 ……………………………………………………301 实验:探究小车速度随时间变化的规律………………………………………312 匀变速直线运动的速度与时间的关系…………………………………………34 3 匀变速直线运动的位移与时间的关系…………………………………………374 匀变速直线运动的位移与速度的关系…………………………………………415 自由落体运动……………………………………………………………………426 伽利略对自由落体运动的研究…………………………………………………45

第三章 相互作用………………………………………………………………………501 重力 基本相互作用 ……………………………………………………………512 弹力………………………………………………………………………………54 3 摩擦力……………………………………………………………………………574 力的合成…………………………………………………………………………615 力的分解…………………………………………………………………………64

第四章 牛顿运动定律…………………………………………………………………671 牛顿第一定律……………………………………………………………………682 实验:探究加速度与力、质量的关系…………………………………………713 牛顿第二定律……………………………………………………………………744 力学单位制………………………………………………………………………77 5 牛顿第三定律……………………………………………………………………806 用牛顿运动定律解决问题(一)……………………………………………………837 用牛顿运动定律解决问题(二)……………………………………………………85 学生实验

课题研究

课外读物

高中物理新课标教材目录·必修2(修订)

第五章 曲线运动…………………………………………………………………………11 曲线运动……………………………………………………………………………22 质点在平面内的运动………………………………………………………………43 抛体运动的规律……………………………………………………………………74 实验:研究平抛运动………………………………………………………………115 圆周运动……………………………………………………………………………136 向心加速度…………………………………………………………………………177 向心力………………………………………………………………………………208 生活中的圆周运动…………………………………………………………………23

第六章 万有引力与航天…………………………………………………………………281 行星的运动…………………………………………………………………………292 太阳与行星间的引力………………………………………………………………333 万有引力定律………………………………………………………………………364 万有引力理论的成就………………………………………………………………385 宇宙航行……………………………………………………………………………406 经典力学的局限性…………………………………………………………………45

第七章 机械能守恒定律 ………………………………………………………………50

1 追寻守恒量…………………………………………………………………………51 2 功……………………………………………………………………………………523 功率…………………………………………………………………………………554 重力势能……………………………………………………………………………595 探究弹性势能的表达式……………………………………………………………626 实验:探究功与速度变化的关系…………………………………………………647 动能和动能定理……………………………………………………………………668 机械能守恒定律……………………………………………………………………699 实验:验证机械能守恒定律………………………………………………………7310 能量守恒定律与能源 ……………………………………………………………75 课题研究 …………………………………………………………………………………77 课外读物 …………………………………………………………………………………79 高中物理新课标教材目录·选修3-1(修订)

第一章 静电场 ……………………………………………………………………………1

1 电荷及其守恒定律………………………………………………………………… 2 2 库仑定律…………………………………………………………………………… 5 3 电场强度……………………………………………………………………………104 电势能和电势………………………………………………………………………155 电势差………………………………………………………………………………206 电势差与电场强度的关系…………………………………………………………227 静电现象的应用……………………………………………………………………248 电容器与电容………………………………………………………………………299 带电粒子在电场中的运动…………………………………………………………33

第二章 恒定电流…………………………………………………………………………40

1 电源和电流…………………………………………………………………………41 2 电动势………………………………………………………………………………43 3 欧姆定律……………………………………………………………………………46 4 串联电路和并联电路………………………………………………………………48 5 焦耳定律……………………………………………………………………………53 6 电阻定律……………………………………………………………………………56 7 闭合电路的欧姆定律………………………………………………………………60 8 多用电表……………………………………………………………………………63 9 实验:测定电池的电动势和内阻…………………………………………………69 10 简单的逻辑电路 …………………………………………………………………72

第三章 磁场………………………………………………………………………………79

1 磁现象和磁场………………………………………………………………………80

3 几种常见的磁场……………………………………………………………………864 磁场对通电导线的作用力……………………………………………………………915 磁场对运动电荷的作用力…………………………………………………………95 6 带电粒子在匀强磁场中的运动……………………………………………………99 课题研究 …………………………………………………………………………………104 附录 游标卡尺和螺旋测微器 …………………………………………………………105 高中物理新课标教材目录·选修3-2(修订)

第四章 电磁感应…………………………………………………………………………1

1 划时代的发现………………………………………………………………………22 探究电磁感应的产生条件…………………………………………………………63 楞次定律 …………………………………………………………………………10 4 法拉第电磁感应定律 ……………………………………………………………155 电磁感应规律的应用 ……………………………………………………………216 互感和自感 ………………………………………………………………………257 涡流 ………………………………………………………………………………29

第五章 交变电流 ………………………………………………………………………33

1 交变电流 …………………………………………………………………………342 描述交变电流的物理量 …………………………………………………………383 电感和电容对交变电流的影响 …………………………………………………404 变压器 ……………………………………………………………………………445 电能的输送 ………………………………………………………………………48

第六章 传感器 …………………………………………………………………………55

1 传感器及其工作原理 ……………………………………………………………562 传感器的应用(一) ……………………………………………………………603 传感器的应用(二) ……………………………………………………………654 传感器的应用实例 ………………………………………………………………70附 一些元器件的原理和使用要点…………………………………………………73 课题研究 怎样把交流变成直流………………………………………………………77 课外读物 …………………………………………………………………………………108 高中物理新课标教材目录·选修3-3(修订)

第七章 分子动理论……………………………………………………………………1 1 物体是由大量分子组成的…………………………………………………………22 分子的热运动………………………………………………………………………53 分子间的作用力……………………………………………………………………84 温度和温标…………………………………………………………………………115 内能…………………………………………………………………………………16

第八章 气体……………………………………………………………………………19 1 气体的等温变化……………………………………………………………………202 气体的等容变化和等压变化………………………………………………………233 理想气体的状态方程………………………………………………………………274 气体热现象的微观意义……………………………………………………………31

第九章 物态和物态变化… …………………………………………………………37

2 液体…………………………………………………………………………………443 饱和汽与饱和汽压…………………………………………………………………50 4 物态变化中的能量交换……………………………………………………………54

第十章 热力学定律 …………………………………………………………………59 1 功和内能……………………………………………………………………………602 热和内能……………………………………………………………………………623 热力学第一定律 能量守恒定律 …………………………………………………654 热力学第二定律……………………………………………………………………695 热力学第二定律的微观解释………………………………………………………74 6 能源和可持续发展…………………………………………………………………81 高中物理新课标教材目录·选修3-4(修订)

第十一章 机械振动………………………………………………………………………1

1 简谐运动……………………………………………………………………………22 简谐运动的描述……………………………………………………………………63 简谐运动的回复力和能量 ………………………………………………………124 单摆 ………………………………………………………………………………145 外力作用下的振动 ………………………………………………………………18第十二章 机械波 ………………………………………………………………………23

1 波的形成和传播 …………………………………………………………………242 波的图象 …………………………………………………………………………283 波长、频率和波速 ………………………………………………………………304 波的反射和折射 …………………………………………………………………335 波的衍射 …………………………………………………………………………386 波的干涉 …………………………………………………………………………417 多普勒效应 ………………………………………………………………………44 第十三章 光 ……………………………………………………………………………49

1 光的折射 …………………………………………………………………………502 光的干涉 …………………………………………………………………………553 实验:用双缝干涉测量光的波长 ………………………………………………574 光的颜色 色散……………………………………………………………………605 光的衍射 …………………………………………………………………………64

6 光的偏振 …………………………………………………………………………687 全反射 ……………………………………………………………………………738 激光 ………………………………………………………………………………78 第十四章 电磁波

1 电磁波的发现 ……………………………………………………………………822 电磁振荡 …………………………………………………………………………853 电磁波的发射和接收 ……………………………………………………………884 电磁波与信息化社会 ……………………………………………………………925 电磁波谱 …………………………………………………………………………98 第十五章 相对论简介

1 相对论的诞生 ………………………………………………………………………1042 时间和空间的相对性 ……………………………………………………………107

3 狭义相对论的其他结论 …………………………………………………………1144 广义相对论简介 …………………………………………………………………117

课题研究 社会生活中的电磁波

高中物理新课标教材目录·选修3-5(修订)

第十六章 动量守恒定律…………………………………………………………………1

1 实验:探究碰撞中的不变量 ………………………………………………………22 动量守恒定律(一) ………………………………………………………………63 动量守恒定律(二)………………………………………………………………114 碰撞…………………………………………………………………………………145 反冲运动 火箭 ……………………………………………………………………196 用动量概念表示牛顿第二定律……………………………………………………23

第十七章 波粒二象性……………………………………………………………………27

1 能量量子化:物理学的新纪元 …………………………………………………282 科学的转折:光的粒子性 ………………………………………………………32

3 崭新的一页:粒子的波动性 ……………………………………………………404 概率波………………………………………………………………………………445 不确定性关系………………………………………………………………………46

第十八章 原子结构………………………………………………………………………51

1 电子的发现 ………………………………………………………………………522 原子的核式结构模型 ……………………………………………………………573 氢原子光谱 ………………………………………………………………………604 玻尔的原子模型……………………………………………………………………63

第十九章 原子核…………………………………………………………………………73

1 原子核的组成 ……………………………………………………………………742 放射性元素的衰变 ………………………………………………………………793 探测射线的方法……………………………………………………………………834 放射性的应用与防护………………………………………………………………865 核力与结合能 ……………………………………………………………………906 重核的裂变…………………………………………………………………………947 核聚变 ……………………………………………………………………………1008 粒子和宇宙 ………………………………………………………………………103

篇二:高一(必修1)物理教材

编者寄语

“大志非才不就,大才非学不成。”高中是人生求学阶段的重要里程,它既是初中学习

的延伸,也是大学生活的预备,因此如何度过高中的三年关系到学生未来的发展。作为一名

高中阶段的物理老师,我想和即将踏入高中门槛的学生浅谈一下高中物理的有关学习。

想学好高中物理,特别是高一物理,首先要注意转变自己的学习观念。初中物理是知识

型的学习,只要多做题,取得好成绩是比较容易的;高一物理是能力型的学习,特别强调注

重知识和能力的迁移。对初高中物理的学习类型反差,准高中生应该有这个心理准备。

其次,想学好高中物理尤其要注意以下几点:一是重视课本的阅读,学会看书。高中物

理较为抽象,注重物理现象的内在联系,对物理过程的分析比初中物理高,不能死记公式。

物理知识的掌握在很大程度上取决于课前学生预习上,作为学好物理的第一步,仔细反复阅

读课本,领会要领是极其重要的。二是学会反思,善于总结。做习题是必不可少的,但一定

要能读懂所表达的物理情景,明白在演变过程中出现了哪些重要状态。要学会分析解题的难

点,要能找出规律性的东西,不能简单对答案。

有鉴于此,我们英联特开办了暑期高一预科班(衔接班),教研组精心编写了这套初高

中衔接教材,教材除了汇集有关高考重点、难点知识点外,还由英联教师精选的习题以及高

考真题。从而达到对学生一下五种能力的重点培养:

一、理解能力——理解物理概念、物理规律的确切含义,能够清楚地认识概念和规律的

表达形式,能够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法,理解相关知识的区别和联系。理解

物理规律的适用条件,并能应用于简单的实际物理问题。

二、推理能力——能根据具体物理问题中已知的事实和条件,结合学过的知识和获得的

方法,进行逻辑推理和论证,得出正确结论或做出正确判断,并能够把推理过程正确地表达

出来。

三、分析综合能力——能够对所遇到的问题进行具体分析,弄清其中的物理状态、物理

过程和物理问题的本质,建立适当的物理模型,找到解决问题的方法。

四、应用数学工具处理物理问题的能力——能够根据具体问题列出物理量之间的数学关

系式,并能进行推导、求解和合理外推,并根据结果得出物理判断、进行物理解释或作出物

理结论。

五、实验能力——能根据实际要求,控制实验条件,使用实验仪器,进行实验操作,观

察、记录、处理实验数据,得出实验结论。

更多精彩内容,比如对于高中阶段的不同及衔接研究成果将会在暑期预科班上由教师展

开讲解,由于篇幅所限,编者只分析到这里,由于编者水平有限及排版等各种原因书中出现

错误在所难免,欢迎读者批评指正。

英联教育教研组

目录

第一章运动的描述(知识框架) ......................................................................... 2

第1节 质点 参考系和坐标系 ....................................................................................................................... 4

第2节 时间和位移 ......................................................................................................................................... 6

第3节 运动快慢的描述—速度 ..................................................................................................................... 9

第4节 实验:用打点计时器测速度 ........................................................................................................... 13

第5节 速度变化快慢的描述—加速度 ....................................................................................................... 17

第二章匀变速直线运动的研究(知识框架) .................................................. 22

第1节 实验:探究小车速度随时间变化的规律 ........................................................................................ 23

第2节 匀变速直线运动的速度与时间的关系 ............................................................................................ 28

第3节 匀变速直线运动的位移与时间的关系 ............................................................................................ 33

第4节 匀变速直线运动的位移与速度的关系 ............................................................................................ 37

第5节 自由落体运动 ................................................................................................................................... 42

第6节 伽利略对自由落体运动的研究 ....................................................................................................... 47

第三章 相互作用(知识框架) ............................................................................. 48

第1节重力 基本相互作用 ........................................................................................................................... 49

第2节 弹力 ................................................................................................................................................... 56

第3节 摩擦力 ............................................................................................................................................... 62

第4节 力的合成 ........................................................................................................................................... 69

第5节 力的分解 ........................................................................................................................................... 75

第一章运动的描述(知识框架)

基本概念 质点:形状、大小可忽略不计的有质量的点 物体可看成质点的条件:物体的大小、形状对研究问题的影响可忽略不计 参考系:描述一个物体运动时,用来选作标准的另外的物体 坐标系:用来准确描述物体位置及位置变化

第1节 质点 参考系和坐标系

一、物体和质点

(1) 质点:用来代替物体的有质量的点

物理意义:质点是一个理想模型,不是实际存在的物体。

为了研究问题方便而进行的科学抽象

(2) 将物体视为质点的条件:物体的大小、形状对研究问题的影响

可以忽略不计时,可视为物体的质点

a. 物体的大小不是判断物体可否视为质点的重要依据(即:并不是任何情况下大的物体都不可视为

质点而小的都可以)

例:①地球公转:地球半径远小于地球距太阳间的距离 ,所以研究地球绕太阳太阳运动时可当作质点

②探究原子核的结构时:原子核很小,但不可视为质点

b. 同一物体在某一问题中可视为质点,而在另一问题中不一定可视为质点

例:①火车从武汉到北京运行时间:火车长度远小于武汉到北京的距离,故此时火车可视为质点

②研究火车过桥的时间:此时不可将火车视为质点

c. 平动的物体、转动的物体都有时可视为质点,有时不可以

例:①火车通过桥和火车跑长途路线都属平动;前者火车不可视为质点,后者火车可视为质点

②花样滑冰运动员,滑冰时有很多转动动作,在“探究她在冰面上所走路径”时可视为质点,探

究她“动作要领”时不可视为质点

二、参考系

1、 定义:在描述一个物体的运动时,选来作为标准的另外的某个物体叫参考系

2、 性质:(1)参考系的选择是任意,可以是静止的物体也可以是运动的物体

(2)宇宙间的一切物体都处在永恒的运动中,被选作参考系的物体只是被假定不动的

(3)物体的运动都是相对参考系而言,这是运动的相对性

(即同一物体,选取不同的参考系,其运动情况可能不同)

(4)研究地面上物体的运动时,常选地面为参考系

例1、 ①“看山恰是走来迎”以船为参考系,山是运动的

②“坐地日行八万里”以地心为参考系,因地球自转人运动的距离是地球的周长

例2、 ①甲、乙两汽车同速(v=15m/s)同向方向运动

若以地面为参考系,甲、乙汽车速度为15m/s

若以甲车为参考系,乙车速度为0

②甲、乙两汽车同速(v=15m/s)相反方向运动

若以地面为参考系,甲、乙两汽车速度分别为15m/s

若以甲车为参考系,乙车速度为30m/s

三、坐标系

定义:可以准确地描述物体的位置及位置变化

1、 一维坐标系

三要素:原点、正方向和单位长度

2、 二维坐标系 3、三维坐标系

第1节 质点 参考系和坐标系

经典习题

1、 关于质点的说法,下列正确的是( )

A.质点就是体积很小的球 B.只有很小的物体才能视为质点

C.质点不是实际存在的物体,只是一种“理想模型” D.大的物体有时可以视为质点

2、2007年5月25日大阪田径赛上,“飞人”刘翔以13秒14勇夺110米栏世界冠军,取得了“四连冠”的好成绩,伴随着雄壮的国歌,世界各地的华人留下了激动的泪水。下列说法正确的是( )

A.刘翔在飞奔的110米中可以看做质点

B.教练为了分析其动作要领,可以将其看做质点

C.无论研究什么问题,均不能把刘翔看做质点

D.能否将刘翔看做质点,决定与我们所研究的问题

3、 在下述问题中,能够把研究对象当作质点的是( )

A.研究地球绕太阳公转一周所需时间是多少

B.研究地球绕太阳公转一周地球上不同区域季节的变化、昼夜长短的变化

C.一枚硬币用力上抛,猜测它落地时正面朝上还是反面朝上

D.正在进行花样溜冰的运动员

4、 下列说法正确的是( )

A. 研究“神州”七号绕地球飞行时,飞船可看做质点

B.研究子弹穿过一张薄纸的时间时,子弹不可看做质点

C.研究火车通过路旁的一根电线杆的时间时,火车可看做质点

D.研究电子绕原子核的运动情况时,电子可看做质点

5、 下列说法正确的是( )

A.被选作参考系的物体是假定不动的

B.一乘客在车厢内走动的时候,它说车是运动的

C.研究地面上物体的运动,必须选取地面为参考系

D.质点运动的轨迹是直线还是曲线,与参考系的选取有关

6、 甲、乙、丙三架观光电梯,甲中乘客看一高楼在向下运动,乙中乘客看甲在向下运动,丙中乘客看甲、

乙都在向上运动。这三架电梯相对地面的运动情况可能是( )

A.甲向上、乙向下、丙不动 B.甲向上、乙向上、丙不动

C.甲向上、乙向上、丙向下 D.甲向上、乙向上、丙也向上、但比甲、乙都慢

7、 如图1-1-3所示,一根长0.8m的杆,竖直放置,今有一内径略大于杆直径的环,从杆的顶点A 向下滑

动,取杆的下端O为坐标原点,向下为正方向,图中A、B两点的坐标各是多少?环从A到B的过程中,位置变化了多少?(OB间距离0.2m)

8、 小明所在学校的校门口是朝南的,他进入校门后一直向前走120米后,再向东走40米就到了他所在的

教师,请你画出他的教室所在的位置。

篇三:课程标准高中物理教科书(人教版)

课程标准高中物理教科书(人教版)

必修1、必修2编写思想

人民教育出版社物理室 张大昌

自2003年初以来,编者以《普通高中物理课程标准(实验)》为依据,编写了全套《普通高中课程标准实验教科书 ? 物理》。本文结合共同必修《必修1》和《必修2》两本书,谈一谈编者在落实新课程理念时的想法和所做的努力,希望能与老师、学生们交流,也希望更多地听到大家的意见。

一、循序渐进,步步登高

任何教学活动都要使学生学会所教的内容,对于高中物理课程来说,就是要学会物理学的内容,否则无论知识与技能还是过程与方法、情感态度价值观的教育都无从谈起。落实三维课程目标的前提是学懂物理学!

要学懂物理学,有很多应该注意的事情,但有极其重要的一条,那就是循序渐进。一个5米高的峭壁,没有专门的工具、没有经过专门训练的人难以攀登,而泰山高1 524米,一般的人都能爬上去,这是因为泰山路上开凿了所有健康人都能接受的台阶。

教学也是这样。凡是教学中的难点,一般说来都是新内容与学生已有的认知之间存在较大的落差。正确分析这个落差,搭好合适的“台阶”,正是教学艺术性之所在。教科书的作用之一是做好教师的助手。编者在分析难点,帮助教师搭设教学台阶这方面做了很多工作。

1. 矢量的教学

编者是通过以下几个阶段来引导学生学习的。

(1)通过位移初步接触矢量

几十年来,我国高中物理教科书既有从力开始的,也有从运动学开始的;国外教科书也是这样。两种安排各有道理。课标教科书从运动学开始,目的之一是使矢量的教学能循序渐进。 在高中阶段,对矢量的认识要突出两点:方向性和加法法则。对于高一学生来说,两者都不容易。如果先学力,学了方向性后,几乎立即就要学习相加的法则,两个难点相距太近。因此,新教科书先学位移,通过位移初步接触矢量。在《必修1》第一章第2节说“像位移这样的物理量叫做矢量,它既有大小又有方向……”这里描述了矢量的一个特征,但不是下定义。

(2)通过思考与讨论?领悟?到矢量相加具有特殊的规律

《必修1》第一章第2节有个“思考与讨论”:一位同学从操场中心A出发,向北走了40 m,到达C点,然后又向东走了30 m,到达B点……你能通过这个实例总结出矢量相加的法则吗?

这里并不要求学生完整地得出平行四边形或三角形的法则,但一定要让学生思考。只要能够认识到最终的位移并不是把40 m与30 m相加就可以得到的,这就可以了。教学中要设法让学生心里存疑。新课程不是鼓励学生的探究精神吗?存疑就是教师预先埋伏下的问题,探究的开始。学生会不自觉地对这个问题做出或浅或深的猜想与假设??这对于后来的学习是很有意义的。

(3)通过实验探索矢量相加的法则

《必修1》第三章,学生通过实验了解了力相加的法则,为矢量的完整定义打下了基础。

(4)矢量的定义

在第三章,学过了力的合成、力的分解这两节之后,教科书才给出矢量的定义。这里强调的是,并非所谓有“方向”的量都是矢量,矢量必须遵从一定的加法法则。

(5)通过?说一说?深化矢量相加的法则

知道了定义并不等于掌握了这个概念。在知道了矢量的定义之后,教科书以速度矢量为例详细地讨论了在一条直线上的v1、v2与它们的变化量Δv之间的方向关系,为以后学习加速度的方向与速度方向的关系打基础。

在这样的讨论之后,“说一说”栏目又引导学生进一步讨论当v1、v2不在一条直线上时求它

们的变化量Δv的方法。

到了《必修2》,研究做匀速圆周运动的物体的加速度方向时(小字),又一次运用求矢量之差的方法。经过这么几个台阶,学生对于矢量的认识才能达到较高的水平。

2. 匀变速直线运动的教学

教科书关于匀变速直线运动规律的写法是循序渐进的又一个例子。

我们提倡素质教育。什么人的科学素质比较高?除了比较丰富的科学知识之外,一个重要的表现就是他应该“说话有根据、说话有条理”。后者实际上指的是逻辑思维的能力,讲述一件事时“一步一个脚印”地循序渐进,这是表现之一。怎样能使学生的思维做到这样?这不是靠“教导”能够解决的,要靠“示范”。教科书、教师这样做,时间长了,学生也会这样做的。

在过去的教科书中运动学集中于一章,课标教科书把它们分在两章之中。两章的分工是:第一章学习基本概念(时刻和时间间隔、坐标系、位移、速度、加速度)、基本技能(用打点计时器测瞬时速度、用图象表示速度、从速度-时间图象获取有关运动的信息??)第二章则是利用

第一章学到的基本概念和基本技能来研究匀变速运动的规律。

编者在这里及在整套书的编写中的指导思想之一是要做到“线索清晰、节奏分明”,这既是思维能力的基本功、交流能力的基本功,也是循序渐进原则的一种表现。

第一、二两章的教学节奏是这样的(中间的一排星号是两章的分界):

时刻、时间间隔、位臵、位移、速度、加速度等基本概念

用打点计时器测瞬时速度的技能(测手的速度)

用图象表示速度和从速度图象获取信息的技能

****************************************************

实验:探究小车速度随时间变化的规律

通过实验发现自然界存在这样的运动:v-t图象是一条直线(由学生作出)

这样的运动叫做匀变速直线运动

利用图象对匀变速直线运动做普遍性的分析(陆续得出三个公式)

在过去的教学中,第一次正式使用打点计时器时测量的就是匀变速直线运动,要用到测量的结果;新教科书则是测量手拉纸带速度,而且要作出手的运动速度与时间关系的图象。这样做的目的是在教师和学生的心目中淡化物理规律,把注意力集中于打点计时器的使用技能和从图象获取信息的技能。

循序渐进的原则不仅适用于知识的学习,也适用于科学方法的学习和训练,后文还要涉及。

二、改变学习方式

高中学生正处于生理、心理发育的十字路口,这三年正是他们规划人生的阶段。多数学生将来的职业不会与高中物理直接相关,其他课程也是如此。所以,高中阶段教育的任务之一是:培养学生终生学习的愿望和能力。提高学生的学习能力是包括物理在内的所有高中课程的任务。怎样提高学生的学习能力?就像前面谈到的提高思维能力一样,不是凭说教,而是让学生按正确的方式去学习。

过去的学习方式基本是“老师讲,学生听,学生练”。不应该全盘否定过去,今后老师还要讲,学生还要听、还要练;但是在讲、听、练的过程中我们提倡“独立思考,同伴交流,师生互动”。教科书的作用之一是引导课程方向,包括对学习方式的引导。下面是一个很好的例子(《必修1》第二章第3节“思考与讨论”):

老师:能不能根据表中的数据,用最简便的方法估算实验中小车从位臵0到位臵5的位移?

学生A:能。可以用下面的办法估算:

x=0.38×0.1+0.63×0.1+0.88×0.1+1.11×0.1+1.38×0.1=……

学生B:这个办法不好。从表中看出,小车的速度在不断增加,0.38只是0时刻的瞬时速度,以后的速度比这个数值大。用这个数值乘以0.1 s,得到的位移比实际位移要小。后面的几项也有同样的问题。 学生A:老师要求的是?估算?,这样做是可以的。

老师:你们两个人说得都有道理。这样做的确会带来一定误差,但在时间间隔比较小、精确程度要求比较低的时候,可以这样估算。要提高估算的精确程度,可以有多种方法……

此外,新教科书中的很多素材与过去完全一样,但写法不同,原因之一同样是要促进学习方式的改变。关于平行四边形定则的学生实验的写法也是一个例子:

……要注意下面几个问题:……怎样表述合力的大小、方向与分力的大小、方向的关系?建议用虚线把合力的箭头端分别与两个分力的箭头端连接,也许能够得到启示……

如果照过去那样一步一步详细地告诉学生“……在力F1和F2的方向上各作线段OA和OB,使它们的长度……以OA和OB为邻边作平行四边形。量出这个平行四边形的对角线的长度。可以看出,合力F……?,学生按部就班地照着做就可以了,完全可以不动脑筋。新教科书没有这样做,它让学生自己去研究,但又给学生指出了方向,让学生通过自己的思考而获得知识。这样,学生不仅学会了知识,而且会逐渐习惯于以独立思考为基础的学习方式。

三、探究精神贯穿始终

科学探究是新课程的一个亮点,同时也是大家讨论的热点。课程标准指出了教学中科学探究的几个要素:提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验、分析与论证、评估、交流与合作。

1. 科学探究是一种精神

编者认为科学探究是一种精神,它应该贯穿整个课程。这样的例子在教科书中俯首皆是。例如,在前面用过的例子中,教师提出了问题,学生A说出的方法实际是一种猜想和假设,学生B、学生A及老师随后的发言则体现了分析论证、评估、交流与合作等要素。

在一节课或一个教学片段中,有一两个、两三个科学探究的要素,它就体现了科学探究的精神,不一定要七个要素一一具全,特别是没有实验的教学片断也可以体现探究精神。

又例,在《必修1》第三章第1节,引入强相互作用之前有一个“说一说”:质子带正电,但质子却能聚集起来构成原子核。根据你的推测,原因可能是什么?

学生学到这里时会想到:是啊,我在初中时就知道原子核里面有质子,质子带正电,还知道“同性相斥、异性相吸”??老师提的这个问题我怎么没有想过?也许质子之间除了静电力之外还有??

这里面有提出问题,有猜想和假设,有简单的分析??它体现了科学探究的精神。久而久之,学生会形成质疑的习惯,提高认识新事物的能力――科学探究的能力。

在《必修2》学过圆周运动之后有这样一个“思考与讨论”:地球可以看做一个巨大的拱形桥,桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况:速度大到一定程度时,地面对车的支持力是零?这时……

这个思考与讨论是在引入“航天器中的失重现象”前请学生做的工作。待解决的问题是教科书的编者提出来的,学生要根据拱形桥问题的经验,尝试提出自己的猜想和假设,进而应用牛顿运动定律和匀速圆周运动的知识进行分析论证,得出结论。如果学习失重时(以及稍后学习第一宇宙速度时)教师板着面孔平铺直叙地讲解一遍,教育效果就完全不一样了。编者在以探究的方式展示物理内容时,想到了印度哲学家菩德曼的一句名言:播种一种行为,收获一种习惯。一次一次这样做,时间长了,学生见到一件事情就会不由自主地提出疑问,遇到问题就会不由自主地做出简单的推测。这样一代新人的气质就与上一代不同了。教师是人类灵魂的工程师,我们的责任不只是传授知识,我们还在塑造人。

在《必修1》学过重力加速度之后有一个表格,列出了从赤道到莫斯科的重力加速度,几十年来国内外几乎所有教科书都有类似的数据。然而新书比过去多了一个旁批:你从表中发现了什么规律吗?你能尝试解释这个规律吗?尝试解释就是做出假设和猜想。这个旁批在 鼓动 学生从

习以为常的事物中发现问题并尝试做出解释。这是什么精神?这是科学探究的精神。至于重力加速度与纬度的关系及其产生原因,并非课程标准要求的内容,因而书上并未讨论,教师更不用讲解,甚至不必提及这个旁批。有一部分学生看到了这个旁批,程度不同地想了一想,编者的教育目的就达到了。

2. 科学探究也是学习内容

过去我们也曾探讨过“发现法”的教学,让学生通过研究自己发现科学规律。这种做法与现在所说的科学探究有相似之处,但那时只是一种教学法,而新课程中的科学探究不但是教学方法,同时也是学习的对象(还是一种精神,前面已经论述),即学生通过科学课程的学习要学会怎样进行科学探究。

让学生自己进行探究是学习“怎样进行探究”的主要途径,但不是惟一途径。新教科书还展示了前人的探究过程,例如伽利略对自由落体运动的研究(《必修1》第二章),让学生从中领悟科学探究的方法。教科书指出了伽利略研究的线索:绵延两千年的错误→逻辑的力量→猜想与假设→可检验的结论→实验验证→??,但这决不是科学探究的固定模式,科学探究没有一定的模式 。

3. 科学探究的要素不能求全,科学探究不能搞形式主义

课程标准给出了科学探究的几个要素,这些“要素”不是“环节”。环节缺一不可,链条缺了一个环节就要断裂,而要素只要存在一些就体现了科学探究的精神。

多数探究活动都不会包括所有这些要素,例如,不一定都包括实验。谁都不会否认爱因斯坦的工作是科学探究,但谁能找出他亲手做实验的证据?我们说实验是物理学的基础,是说实验可以为物理学提出问题,而且物理学理论的正确与否最终必须接受实验的检验;但不是说每个物理学家都要做实验,更不是说高中物理的内容都要通过实验得出来。

讲这个问题,目的是解放思想,更好地落实教学中的科学探究,避免形式主义。国外的科学课程有一种教学形式,叫做“做中学(hands on)”,科学知识几乎全部是让孩子在动手做中学到的,这有积极意义。但是,不能不分学科、不分学段地一味推行做中学,否则只能诱发形式主义,这不只对学科的学习不利,而且不利于学生对于科学的意义、科学方法的领悟。事实上,高中物理中的多数定律都不是,甚至不可能,由直接实验归纳出来,更不用说在中学课堂上做这件事了。它们之所以出现,是由于前辈科学家从不完整的事实中领悟了背后的道理;它们之所以正确,是由于从这些定律得出的推论与事实一致。

四、增强实践意识,提供原始材料

我国几十年来的物理教育有一个优良传统――强调理论联系实际;但是学生解决实际问题的能力依然很低,这也是事实。原因在哪里?通过分析编者们看到,教科书、习题集以及试卷中的多数所谓实际问题,都是经过编者或者考试命题者咀嚼过的,学生看到的仍然是理想化的物理习题,实际情景只是附加的背景而已。学生所缺的“解决问题的能力”,本质上是把原始问题变成合适的物理模型的能力。

编者在这方面做了尝试,在可能的情况下向学生提供原始的材料,使得“从实际问题中抽象出物理模型”这个工作由学生完成。以下是几个例子。

1. 磁浮列车的加速度

《必修1》第二章“匀变速直线运动”的章首图是上海磁浮列车的照片,图下有一段话:“??据报导,上海磁浮总长 33 km,一次试车时全程行驶了约 7 min 30 s,其中以430 km/h的最高速度行驶约 30 s。磁浮列车的行驶速度比汽车快得多,是不是它的加速度也很大?学过这一章后你会看到,根据报纸上的数据,再按照实际情况做些简化的假设,你自己就能估算它的加速度!”

这是读报时的一个活生生的问题,引用的数据对于读者来说是最原始的。我们要把它抽象为一个物理模型,才能用物理知识来解决,以满足我们关于磁浮列车的好奇心。

看到这个问题之后首先应该有个定性的估计:加速度不会太大,因为全程行驶时间7分多,中间匀速行驶时间只有半分钟。这实际上是在为评估做准备,如果以后算出来的加速度很大,可能有问题了。

然后会想到,列车的加速、减速不会是均匀的,但我们只是估算,在中学阶段只好把这个问题当做匀变速运动来处理。

第三,还会有不同的可能性。一种情况是,列车加速时的加速度很大,但减速时加速度(绝对值)比较小,也可能相反。如果是前一种情况,列车的动力会很强,对发动机的要求比较高,好像没有这个必要;后一种情况类似于急刹车,正常运行中似乎没有必要急刹车。于是我们假设列车匀速行驶的过程处于运行的中段,加速阶段和减速阶段所用的时间相同。

这样,一个来源于媒体的真实问题就变成了理想模型:“某物体从静止开始做匀加速运动,在3.5 min的时间内速度达到430 km/h,求物体的加速度。”这个问题太简单了,几乎所有学生都不会有任何困难。计算结果是:列车加速时的加速度是0.57 m/s2。

这个结果使我们联想到什么?重力加速度大约是10 m/s2,列车的加速度大约是它的二十分之一,乘坐磁浮列车大概不会有什么异样的感觉,不能跟宇宙飞船的起飞相比,甚至不会有小汽车加速时乘客体会到的“推背”的感觉。有了这些联想,这道题的目的就达到了。

其实,下面就会看到,用不同的假设可以建立不同的模型,运算结果也不一样。

我们还假设列车的匀速运行区段处于线路的“中段”,但不是时间的中段而是路程的中段,也就是说,加速运行的距离与减速运行的距离相等。这样可以算出加速运行的距离是

11?( 33 km-430 km/h××0.5 h) =14.7 km。 260

知道了初速度与末速度,还知道运动的距离,计算加速度也很容易。结果是0.48 m/s2,与前一模型的结论相差无几。

许多人对这个问题有疑问。

一个疑问是,两种算法的结果不一样,怎么教?回答是:第一,这是个章首语,目的是启发学生思考,不必“教”;第二,如果有学生问到,可以原原本本地告诉学生――由于我们采用了不同的假设,建立的是不同的模型,所以结果有差异。哪个更接近实际?根据我们掌握的原始材料,无法判断。但有一点是确定的:两个结果都能满足我们的需要――预测乘坐磁浮列车时的感觉,而且预测结果是相同的。

有的老师表示,根据实测,记者所给的数据不准确,实际匀速运动的时间不是30 s,而是接近50 s,改成50 s后两个模型计算结果的差异小得多。编者对此的回答是,不能改,因为公众在报纸上看到的就是30 s,这是真正的原始资料,谁能保证今后遇到的原始资料都可靠呢?何况这个问题中记者的误差并不影响我们关于乘车感觉的预测。

另一个疑问是,题目所给的条件多了,应该删去一个。其实“条件多了”、“条件不够”都不可怕,因为现实问题中能够得到的资料就是这样,条件不够我们就要假设一些,条件多了可以相互印证(评估)。

有的学生则问,两种计算哪个更准确。这个问题恐怕没有必要。因为假设列车做匀变速运动本身就是一个非常粗略的近似了。列车的速度越来越快,但发动机的功率不可能增加很多,根据P=Fv,加速过程中的牵引力肯定会越来越小,怎么可能在整个加速阶段的加速度不变呢?

对于这样的问题,有人说太容易了,有人说太难了,两者都有道理。说太容易的是指用到的物理公式太简单;说太难的是指把实际的原始问题抽象为物理模型太困难。过去我们对前者过于重视,而实际上主要是后者影响了学生解决实际问题的能力。可喜的是,在物理教育界,已经有越来越多的人重视原始材料的使用1,考试题也越来越多地出现“情境题”“信息题”等,这些都是好的苗头。 1 参见邢红军,陈清梅“论原始物理问题的教育价值及其启示”,《课程教材教法》2005年第1期。


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