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1、教科版高中物理必修2编写说明与教材分析徐汉屏 王永生本文试就教科版高中物理必修2的编写修订作简要说明，并逐节对教材进行分析，希望对实际教学有所帮助。一、整体结构课程标准指出：在必修2模块中，“学生将通过机械能、曲线运动的规律和万有引力等内容的学习，进一步了解物理学的核心内容，体会高中物理课的特点和学习方法，为以后进一步学习打好基础，为后续模块的选择做准备。”为此，教科版必修2将该模块的教学内容分为以下五章来展开：第一章“抛体运动”；第二章“匀速圆周运动”；第三章“万有引力定律”；第四章“机械能和能源”；第五章“经典力学的成就与局限性”。作出上述安排，主要是出于以下考虑：1将“抛体运动”、“圆周
2、运动”与“万有引力”前移，有利于体现教材的逻辑联系。对照课程标准必修2的内容安排：一、“机械能和能源”；二、“抛体运动与圆周运动”；三、“经典力学的成功与局限性”（含“万有引力”）。教科版必修2是将“抛体运动”、“圆周运动”与“万有引力”放在了“机械能和能源”之前。必修1模块主要是两块内容：运动的描述、相互作用与运动规律，研究的内容主要是质点运动的基本规律以及力与物质运动的关系。从学生思维发展的角度和知识内在的逻辑联系来看，中间插入能量再回到曲线运动，显得比较生硬，而且学生在必修1中刚刚学习了力的分解与合成，这方面的基础有利于理解抛体运动中的运动合成与分解。而万有引力定律也涉及了力与运动的问题
3、，又与曲线运动相关。学完了运动，对各种不同运动中速度的理解，又将丰富和深化对机械能的理解。2将“经典力学的成就与局限性”后移，有利于教学内容的总结拓展。对照人教版必修2：第五章“曲线运动”；第六章“万有引力与航天”（含“经典力学的局限性”）；第七章“机械能及其守恒定律”。教科版必修2是将“经典力学的成就与局限性”单独列为一章，而且放在了教材的最后。最后以“经典力学的成就与局限性”作为高中物理必修1和必修2模块全部内容的一个总结，也是对力学内容学习的一个总结，可以让学生站在更高的角度来审视经典力学。“了解相对论”与“初识量子论”两节选学内容的安排，拓展了学生的视野。二、教材特色教科版必修2教材的
4、编写，力争体现以下特色：1重视情景创设物理教学要紧密联系学生的生活实际，从学生的生活经验和已有知识出发，创设生动有趣的情景，引导学生开展观察、操作、猜想、推理、交流等活动，使学生通过学习活动，掌握基本的物理知识和技能，学会从物理的角度去观察事物、思考问题，激发对物理的学习兴趣以及学好物理的愿望。为使学生较容易地进入状态，也便于教师解决备课时经常遇到的如何引入新课的问题，全书安排了大量的情景设置，主要有以下几类：（1）以图片创设情境例如：“曲线运动”图1-1-2形形色色的曲线运动；“圆周运动”图2-1-1圆周运动是一种常见的运动、图2-1-5闹钟与手表之争；“势能”图4-3-1吊起的重物具有重力
5、势能、图4-3-2高处的石头具有重力势能、图4-3-3被拦在高处的水具有重力势能；“动能 动能定理”图4-4-1与动能有关的现象；“机械能守恒定律”图4-5-2研究动能和势能的转化等。（2）以问题创设情景例如：“运动的合成与分解”对渡河问题的思考；“平抛运动”对滑翔机投送礼物的讨论；“功”对几种不同的做功过程及能量变化的思考；“能源的开发与利用”对运动员投掷标枪过程中做功及能量转化的讨论等。（3）以活动创设情境例如：“匀速圆周运动的向心力和向心加速度” 感受向心力等。（4）以导言创设情境例如：“圆周运动与人类文明”的导言；“天体运动”的导言；“万有引力定律”的导言；“万有引力定律的应用”的导言
6、；“人造卫星宇宙速度”的导言；“功率”的导言；“经典力学的成就与局限性”的导言等。2突出科学探究“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。”这是课程标准规定的一项课程总目标。教科版必修2教材突出科学研究，旨在将学习重心从过分强调知识的传承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，使学生在学习物理知识技能的同时，经历科学探究过程，学习科学方法，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。为使学生能经历探究过程，发挥主观能动性，积极参与，课文中设置了“实验探究”和“理论探究”栏目。（1）实验探
7、究课程标准所说的科学探究包括“提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作”七个要素这类探究活动以科学实验为主要形式，我们称之为“实验探究”。教材设置的“实验探究”有：研究曲线运动的速度方向、研究曲线运动的条件、比较平抛运动和自由落体运动、研究斜抛运动、探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系、研究动能和势能的转化。教材还设置了如下“学生实验”：研究平抛运动、验证机械能守恒定律。另外，教材设置的“活动”栏目中，也有不少实验探究内容。如：运动的合成实验、感受向心力、研究合外力做功和动能变化的关系等。（2）理论探究除实验探究外，也有不少探究活动
8、则是属于纯理论性的探究，通常包括“提出问题、猜想与假设、思考与讨论、推理与论证、检验与评估、应用与实践、交流与合作”七个要素，我们称之为“理论探究”。教材设置的“理论探究”有：曲线运动的速度方向、平抛运动的分解、抛体运动中物体的机械能转化。另外，教材设置的“活动”、“讨论交流”、“观察与思考”栏目中，也有不少理论探究的内容。如：如何估测地球平均密度的活动、研究重力做功与路径是否有关的交流讨论、对小船渡河同时参与了两个运动的观察与思考等。3注重联系实际“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”；“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”；“尝试运用
9、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”；“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”。这些，都是课程标准中规定的课程具体目标。教科版必修2无论在教学内容、习题选编与课外拓展中，都对生活、生产及科研方面的实际问题给予了较多的关注。（1）教学内容教科版必修2在教学内容的设置上，紧密联系实际问题，作为引入课题的情景、研究问题的载体和物理知识的应用。 引入课题的情景。例如：以形形色色的曲线运动实例引入“曲线运动”；以常见的圆周运动实例引入“圆周运动”；以“闹钟与手表之争”这一实际问题引入角速度概念；以“惊涛拍岸”、“龙卷风”等自然现象引入动能概念等。
10、研究问题的载体。例如：以“小船渡河”实例研究运动的合成与分解；以“运动员沿斜坡滑雪”实例研究正功、负功的物理意义及合力的功；以“汽车过拱形桥”、“旋转秋千”、“火车转弯”等实例为载体分析圆周运动；以“动能和势能转化的实例”研究机械能守恒定律等。 物理知识的应用。例如：以“神舟”五号飞船的绕地运动为背景，求向心加速度和向心力；以“预言彗星回归”、“预言未知星体”、“计算天体质量”等实例讲述万有引力定律的应用；应用动能定理计算在高速公路上行驶的汽车最小间距；应用机械能守恒定律讨论轻轨站台设置坡度的原因等。（2）习题选编在课后练习与章末习题的编制中，我们尽量摆脱传统的“抽象思辨”式的习题编制方式，尽
11、可能多地选择有真实物理现象和实际科技背景，与现实生活、生产和科学研究相联系的问题，也注意到训练培养和提高学生综合运用已有知识分析问题的能力。 联系生活实际。例如：第4页第3题画出伞边雨滴撒开后的俯视轨迹；第7页第2题对三峡库区船只航行的讨论；第12页第2题涉及汽车飞跃黄河问题；第18页第2题和第5题分别以飞机投放救援物资和汽车特技表演为素材；第23页第4题涉及自行车中的圆周运动；第29页第1题涉及旋转餐厅中顾客对向心力的感受；第40页第2题涉及200m赛跑和“魔盘”游戏；第67页第4题对弹簧门弹簧弹力做功与弹性势能变化的讨论；第80页第5题要求撰写停电对生活影响的短文；第82页第5题、第9题分
12、别涉及“蹦极”和跳高运动等。 联系生产实际。例如：第35页第4题涉及工厂中行车的运行；第63页第1题、第82页第8题则均以起重机起吊货物为背景等。 联系科研实际。例如：第48页第2题涉及大、小麦哲伦云间引力的计算；第51页中的4道题分别涉及地球、太阳、海王星和月球质量的计算；第54页第1题涉及太空实验室，第4、5、6题均涉及人造地球卫星；第56页第7题关于“人造环月宇宙飞船发射成功”新闻真实性的论证；第71页第1题涉及我国第一颗人造卫星“东方红”1 号等。（3）课外拓展教科版必修2的课外拓展内容大多安排在“发展空间”栏目，有课外阅览、问题讨论、物理在线、实验室等子栏目，其间设置了不少实际问题。
13、课外阅览。例如：第4页“香蕉球”成因探秘；第48页卡文迪许测定引力常量的实验；第54页地球同步卫星；第80页永动机不可能实现等。 问题讨论。例如：第12页探究排球运动中沿水平方向近网扣球的最大速度等。 物理在线。例如：第16页查阅武器发射方式；第35页查阅公路、铁路弯道路面设计资料；第55页查阅世界与我国航天技术发展的历史和前景等。 实验室。例如：第24页观察解释自行车轮高速旋转时的现象；第35页感受“水流星”；第51页估测太阳的密度；第64页估测“引体向上”的平均功率；第67页估测人在水平路面上行走时克服重力做功的功率；第71页估测手上抛石块所做的功；第75页粗测压笔的小帽时其内部弹簧弹性势
14、能的增加量等。4渗透人文精神课程标准将“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”作为课程的三维目标。教科版必修2在凸显“知识与技能、过程与方法”的同时，注意人文精神的渗透，注意“情感态度与价值观”目标的达成，主要体现在以下几个方面：（1）关注物理学的发展历史例如：第9页介绍了早在300多年前伽利略就曾研究过平抛运动；第42页介绍了哥白尼的“日心说”；第43页介绍了第谷与开普勒对行星运动的观察和研究；第44页介绍了中国古代的宇宙理论；“万有引力定律”一节介绍了牛顿等科学家对发现万有引力定律所作的贡献，介绍了卡文迪许对引力常量的测定；“万有引力定律的应用”一节介绍了历史上对哈雷彗星回归的预言，以
15、及天王星、海王星的发现；第52页提到早在1895年，俄国宇航先驱齐奥尔科夫斯基在一篇名为天地幻想和全球引力效应的论文中，率先提出了制造人造地球卫星的设想等。这对于学生确立科学的唯物史观，学习科学家百折不挠的探究精神与实事求是的科学态度，都将起到很好的激励作用。（2）关注物理学对经济、社会发展的贡献例如，我们在第二章“匀速圆周运动”中专门安排了一节选学内容“圆周运动与人类文明”。这一节是站在人类社会发展的角度来观察、认识圆周运动，这是课程标准要求的STS的很好体现，体现了科学发展的人文与社会价值。这部分内容与高考还看不出有什么直接关系，但对学生了解人类文明史、物理与人类文明的关系以及学习从多角度
16、观察思考问题是很有益处的。（3）关注国内、外科技发展现状与趋势例如：在“人造卫星 宇宙飞船”一节提到了1957年10月4日，当时的苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道，震惊了全世界；1984年4月8日，我国成功地发射了一颗地球同步轨道通信卫星，使我国成为少数几个能独立发射地球同步卫星的国家之一；介绍了中国国家航天计划；要求通过互联网了解经典力学对航天技术发展的贡献，收集关于世界与我国航天技术发展的历史和前景的资料，特别是有关我国“神舟”系列飞船载人航天、宇航员太空行走成功及登月计划的资料。这对学生增强振兴中华的使命感与责任感，增强将科学服务于人类的意识，会有较大的帮助。（4）关注与物理学相关的热点问
