高中物理必修1 教材分析,人民教育出版社,新课程标准对必修1的要求,是为全体学生设计的 进一步学习物理学的内容和研究方法 了解物理学在技术上的应用和物理学对社会的影响 选择最基础的力学知识 选择典型的物理实验，较全面地提高实验素养 实现三维教学目标 人教版教材体现了编者的思考和追求,绪论,走进物理课堂之前 这是赵凯华先生为这套教材所写的前言。目的不是让学生学习自由落体运动的规律，而是要使学生接触一件科学探究的事例，对于高中物理课要学什么、怎样学，有个非常初步的感性认识。 物理学与人类文明 与现行教材相仿，但思想高度有所提高。增加了“物理学与思维观念”和“物理学的未来”。可以将这两部分作为教学的重点，鼓励学生勇于创新和攀登。,第一章 运动的描述,为什么先讲“运动”后讲“力” 质点概念的建立 由位移初步建立矢量的概念 引入坐标系、确切区分位置和位移 建立概念的过程中渗透极限的思想 实验,为什么先讲“运动”后讲“力” 考虑到运动的描述比较直观，而高中对力的要求比初中深入、抽象。另一方面，对矢量的学习应该逐步深入，到力的概念之后才能有比较全面的认识。,质点概念的建立 从描述许多具体的运动出发，抽象出概念。使学生认识到建立物理模型的必要性和可行性，领会科学研究的思维方法。,由位移初步建立矢量的概念,由“位移”引出矢量的概念比用“力”要自然而容易。不是只要一个物理量有方向它就是矢量，矢量还要满足一定的运算法则。用15页思考与讨论引发学生的思考，想象力较强的学生，会从图形上感悟到矢量求和可能要用几何方法，因为这可以直观地显示出三角形的关系。,引入坐标系、确切区分位置和位移,要求在描述物体的运动时建立和运用坐标系，就是用数学方法描述物理模型，并寻求解决的法。 为了强调坐标的概念，本书采用数学和物理学中通用的符号，即在直线运动中用x表示质点的位置，即坐标，用 表示质点的位移。 区分位置和位移这两个概念是很必要的。过去的教材中所讲的s t 图像称为“位移 时间图像”是不确切的。对于质点运动的基本描述，就是不同的时刻在空间的位置不同。按照本教材，应画出x t 图像，因为与时刻对应的不是变化量位移x 。,建立概念的过程中渗透极限的思想,本书定义瞬时速度时用到了极限的思想，但没有提出严格的“极限”概念，不要求极限的运算。教学实践证明，这种方法对于中学生是完全可以接受的。 教学中，不应只做抽象的分析和论述，必须做演示实验，引导学生的认识从感性上升到理性，从而形成瞬时速度的概念。 加速度的概念比较难，日常生活中对其感受不深。所以用具体事例建立平均加速度的概念后，只是提示学生思考一下瞬时加速度。 单纯知识性的东西可以放到一生中的任何时候去学，但观念性的、方法性的东西的确立，往往在一生中有个最佳时机。这是编者在本书中十分看重极限等科学思想、科学方法的原因。,1. 建立瞬时速度的概念,t 0时的 值，就等于瞬时速度vA 。得到vA = 47.3cm / s,方法一,计时器测出的是宽度为s 的 条形挡光片持续遮光的时间t,实验,采用双向趋近的方法，可以看出vA 应为45.4 49.1cm /s 之间的某个确定的值。,用两个光电门之间的距离作为S ，计时器测出的是车在两个光电门A、B之间运动的时间间t 。 （与条形挡片的宽度无关）,方法二,2.使用打点计时器测量速度,从理论上讲，所取的t 越小，则求出的平均速度越接近于瞬时速度。 用毫米刻度尺测量S 值是有误差的，一般不超过0.5mm。如果与所取的t 对应的S太小，就会使S值的相对误差增大。所以要权衡两方面的利弊来选取合适的t 值。这体现了实验素养的培养，不可忽视。 打点记录的时间也存在误差。主要原因是：交流电频率的误差，通常可以不劣于50.00.2Hz ；簧片振动的不稳定。 用打点纸带记录运动的优点是，同步地记录下时间和位移。,3用运动传感器测量速度,直接采集的是位置与时间的关系数据，每间隔一定的时间（例如0.05s）采集一组x、t 值。然后经过运算处理得到v t 图像。,V t 图像,X t 图像,4引入加速度的概念,相同的钢球A、B分别在两个轨道上自同一高度从静止开始滚下，可看到两者速度变化的快慢不同。但是它们的末速度（到达水平轨道上的速度）大致相同。如果将B改为从较低的位置B / 滚下，可看到虽然它速度增加得较快，但末速度却较小。 用滚动代替平动，借助金属球的转动惯量和小倾角的斜面，使球质心的加速度变小，便于观察。,第二章 匀变速直线运动的研究,探究小车速度随时间变化的规律 推导位移公式的过程中渗透定积分的思想 研究自由落体运动 1科学史上的重要里程碑 2体现三维教学目标的最佳事例 3多样化的实验设计,实验：探究小车速度随时间变化的规律,作为引入匀变速运动的基础，同时让学生体验获取实验数据、作图像、分析图像、寻找规律的科学思维方法。 要求学习做线性拟合来画图线。基础的方法是靠直觉的手工方法。侧重在对于可能存在的规律的推测（猜测）。 用计算机软件处理实验数据。它是依据最小二乘法做拟合，可能会看到在数据量较少的情况下，多数点不在此直线上却是最佳结果。可以引导学生对此进行思考和定性的分析，而悟出其中的道理。用10分钟演示范例，学生就可以知道使用软件Excel做函数拟合的基本操作。,推导位移公式的过程中渗透积分的思想,先认识匀速运动的位移与v-t图象中矩形面积的对应关系，然后猜想对于非匀变速运动是否也有类似的关系。让学生认识猜想在科学的发展和科学课程的学习中的作用。 接着利用数值（见40页思考与讨论）与图形（图2.3-2）结合的方法来得出公式 。这个过程十分重要，必须引导学生深入思考，亲身经历。重视过程与方法的教学是新课程与过去课程的重要区别。 上述过程中，用浅显的方式渗透了定积分的思想。如果学生是领悟得较好，那么在以后处理变力的冲量和变力作功等问题时，就会自觉地运用。,研究自由落体运动,科学史上的重要里程碑 伽利略对于落体运动规律的研究，冲破了千年的思想桎梏，开科学实验之先河，奠定了现代科学发展的基础。必须认真进行教学，让学生认识到伽利略的科学思想方法和他巨大的贡献。 体现三维教学目标的极佳事例 过去把伽利略对于落体运动的研究做为阅读材料，这次把它单列为一节。这样做也是出于对过程与方法、情感态度与价值观这两方面教育目标的重视。 物理课程中的科学探究有两重意义 一方面，它指学生学习时通过探究把未知变为已知的过程，另一方面，它也指对某一自然规律认识的历史。本节内容属于后者。两类科学探究的基本要素是一样的，所以学习时要引导学生认识科学前辈的探究历史。,多样化的实验设计,1.斜面上向下滚动小球 重现伽利略的方法，进行合理的外推。装置与引入加速度概念的实验类似，用滚动代替平动，借助金属球的转动惯量和小倾角的斜面，使球质心的加速度变小，便于观察。 2.使用落体仪（课本44页“做一做” ） (1) 单光电门法： 用来发现或验证x t 2 ，认识自由落体运动的特征。当电磁铁断电时，同步开始计时，而在球对光电门挡光时停止计时。电磁铁的剩磁会造成计时误差，在钢球与电磁铁间垫一层薄纸，能消弱这种影响。,（2）双光电门法：球对光电门E挡光开始计时，对F挡光停止计时。能够避免剩磁的影响，较精确地测定重力加速度值。计算公式为： 为了减小g值的相对误差，s2 与s1 的差值要取大些。,3 . 使用打点计时器（课本45页实验） 研究自由落体运动的特征，测量重力加速度。 在70cm长的纸带上，只能打出十几个有效的点子，要充分利用。 取t = 0.04s 为相等的时间间隔，测量出各段位移 x1 、x2、x3 、 ，如果它们近似为等差数列，则可推断自由落体运动为匀加速运动。 然后求出每一段位移与时间t 之比，就得到图中所取的1、2、3、各点的瞬时速度，画出v t 图像，再由图线的斜率求出加速度g 。,4. 用数码相机的摄像功能（课外活动） 使用白色钢球，拍摄它自由下落的一段录像。要使用暗背景，背景上画有坐标格子。第一帧难以和球的释放同步，速度大时出现拖尾现象。编辑得到的视频图片，代替频闪照片。利用它研究自由落体运动的特征。 5. 估测照相机快门的曝光时间和人的反应时间（课本46、47页“做一做” ）,6. 使用数字化实验系统 A光电门和条栅 条栅上有等间距的透明和不透明条纹，间距值s 为已知（例如2.50 cm）。 让条栅C经过光电门D自由下落，测出与各段s 对应的时间t ，计算出若干个速度值v ，由计算机画出v t 图线，既可判断它做的是匀加速运动，又可求出加速度g 。,B运动传感器 用传感器A采集一个实心球B（体育课用）下落的x t 图像。用二次函数做拟合，验证它做的是匀加速运动，并可进一步求出加速度值。,第三章 相互作用,四种基本相互作用 加深对力的认识 实验,四种基本相互作用,本书把四种基本相互作用的简单介绍放到正文中，这在 中学物理教材中尚属首次。 这样做的意图是给学生一个高的观念，因为正是自然界 的四种基本相互作用决定了物质世界的一切过程。 这些内容属于常识性了解的层次。56页的“说一说”对学 生来说是开放性的，它体现了科学探究中的猜想因素， 即在已知事实与已有知识矛盾的情况下，猜想可能存在 另一种力，并且可以推测这种的力某些特征。,加深对力的认识,力是一个抽象而深刻的观念。初中只是从表象上来认识的。 力之所以为矢量，是因为它遵循其他矢量也遵循的几何相加的法则。 从本来意义上说，力的合成源于力的独立作用原理。即：如在一质点上同时作用几个力，则这些力各自产生自己的效果而不互相影响。 作用在质点上的一个力只能产生一个效果，这个效果是只能是使该质点产生加速度。两个或多个力作用在一个质点上产生一个效果，而不再是两个力单独存在时的效果。 一个力可以按平行四边形法则分解为两个分力，以方便问题的解决，例如分析物体的平衡或研究物体的加速度等。 “作用在物体上的一个力往往产生几个效果”的说法是不正确的。,实验,1静摩擦力和滑动摩擦力 使用数字化实验系统。用力传感器代替弹簧测力计去拉一个原来静止在水平板上的木块，可以清楚地显示出静摩擦力逐渐增大以及转变为滑动摩擦力的过程。课本61页的图像不是由实验得到的。,采集的是F t 图像，与课本61页图3.3-3不同。,2共点力的合成,要用弹簧测力计（或力传感器）代替钩码，便于随意改变分力的大小和方向。实验中，将三条细线系在一个结点O，其中一条与橡皮条连接。先让两个分力F1 、F2与橡皮条对O点的弹力T 平衡；再换用一个力F 作用于O点仍旧与弹力T 平衡。要将两个分力取不同的参数做几次。 实验的目的是发现平行四边形关系，大致能够看出即可，不讨论误差。这是与过去教材的不同之处。,第四章 牛顿运动定律,第一定律牛顿物理学的基石 对牛顿第二定律的理解 探究实验的设计 对牛顿第三定律的理解 用牛顿定律解题不要“一次到位” 实验 参考文献： 新概念高中物理读本（赵凯华、张维善编著，人民教育出版社）,第一定律牛顿物理学的基石,本书的写法突出了牛顿第一定律的建立过程和物理内涵，与过去不同。教学中，要让学生认真领会科学思想和方法。 牛顿第一定律建立了科学的力和惯性的概念，用来描述使物体运动状态改变的一种作用和物体内在的动力学属性。 通过74页的思考与讨论，提出量度物体惯性大小的物理量质量。 74页的科学漫步说明，牛顿第一定律定义了一个参考系惯性参考系。对于惯性系和非惯性系，只要了其差别解就可以了。,第二定律牛顿物理学的核心,牛顿第二定律具有实验基础。课本上安排的实验是探究加速度与哪些因素有关，而不称为“探究牛顿第二定律”，因为牛顿第二定律不是通过一两次实验就能得出来的，它是大量事实的总结，包括对天体运动的总结，而它的正确性更是由于其预言与事实的一致性才得到确认。 牛顿第二定律的人为约定：约定了力的量度方法，在此基础上建立了