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1、3系列第二章及第六章教材分析和教学建议,（一） 新、旧教材章节结构对比,新第二章 恒定电流 1 电源和电流2 电动势 3 欧姆定律4 串联电路和并联电路 5 焦耳定律 6 电阻定律 7 闭合电路欧姆定律 8 多用电表 9 实验：测定电池电动势和内阻 10 简单的逻辑电路,原第十四章恒定电流一、欧姆定律二、电阻定律电阻率三、半导体及其应用四、超导及其应用五、电功和电功率六、闭合电路欧姆定律七、电压表和电流表 伏安法测 电阻,新第六章 传感器 1 传感器及其工作原理 2 传感器的应用（一）3 传感器的应用（二）4 传感器的应用实例,原第二册（必加选） 阅读电容式传感器 阅读动圈式话筒原理实验传感器
2、的简单应用,总的感觉,一、结构方面：大体继承了原教材的基本结构和线索，对此，不会造成教学不适应的问题。,二、内容方面：新增加的知识内容不多（传感器、门电路）。而且在编写这些新内容时，注重基础性、连贯性和可读性，新教科书在知识上不会有大的困难。,课文中有的地方提出了一些新概念（如恒定电场），旨在增强对原有知识的理解，而不是有意增添新的知识点。,为什么要引入“稳恒电场”的概念? 问题:电路中,电子在导体中做定向移动的原因? 解释:导体中有电场,自由电荷就发生定向运动。 疑问:导体中的电场不是为零吗，怎么又有了电场? “导体中电场为零”是有条件的,即静电平衡；不过学生的印象并不深刻，因为我们从来没有
3、处理过静电不平衡的情况。如果稀里糊涂地过去，对于学习恒定电流这个知识点没有多大妨碍，但却有悖于“物理要说理”这个价值观教育的原则。,A,假设在电源正、负极之间连一根导线,意图：建立第一、第二两章的联系，消除困惑,M,N,E0,假设在电源正、负极之间连一根导线,A,导线内很快形成沿导线方向恒定电场,经历一次由不平衡到动态平衡的变化分析过程,为串、并联电路的电流关系提供理论分析基础,因此，教科书在这里往前走了一小步：有恒定电流存在时，导体内的不同位置有电荷的堆积，所以导体内的电场不是零。导体内电荷的分布是不随时间变化的，因而电场也不随时间变化，这个电场(恒定电场)的规律与静电场相同。 关于恒定电场
4、，学生知道这些就足够了，不必分析导体内电荷分布的具体情况，也不必分析电荷分布达到平衡的过程。对于接受能力强的学生可多介绍。,为什么要从功和能的角度学习电动势的概念? 在过去的教学中,我们说：“电源两极间电压的大小是由电源本身的性质决定的，为了表征电源的这种特性，物理学中引入了电动势的概念”，就这样把电动势的概念直接交给了学生。从学知识的角度看，这样做是“简明轻快”的； 由于此套教材多处对“通过做功研究能量”的思想都有阐述和铺垫,故此处再次运用这种功能关系的观点来学习电动势。这样使学生对电源电动势理解深刻,同时也可培养学生理性思维的习惯。 但编者的课程理念足落实物理课程的三维目标，这样做就有所欠
5、缺。 “经历科学过程”的形式是多种多样的：学生可以通过讨论或实验认识新的规律，可以通过阅读来了解前人的工作过程跟着教师的思路一环套一环地接受新的概念，也是经历科学过程的一种形式。,教科书为电动势的学习搭出台阶,1.电源能维持电荷的流动是因 为它具有把自由电荷从负极经 电源内部搬运到正极的能力 2.正负极堆积着正负电荷，所 以电源内部存在着由正极指向 负极的静电场 3.要把电荷从负极搬运到正极就要克服静电场对电荷的作用力 4.一定存在着“非静电力”，它像个“搬运工” 5.即使是把相同的电荷量从负极移到正极，非静电力在不同的电源中做的功也不一样，就像把相同的重物从一楼搬上二楼，人力做的功不一样(层
6、高不同) 6.看来非静电力对电荷做的功与电荷的比值有特殊意义(相当于楼房的层高)定义为电动势,正极,负极,电源,+,+,E,以这样的方法引入电动势，的确要比直接给出一个名词费些时间，但这是值得的 。因为这里体现的是物理学的基本思想通过做功研究能量的思想(必修的思想突出做功与能量的关系),用比值定义物理量的思想。,（二） 教材分析和教学建议,一、重视对知识线索的进一步规划和设计,1.串联和并联电路,关于串、并联电路的主要知识线索,串、并联电路的电压关系,串、并联电路的电阻关系,根据电势差的概念理论分析,串、并联电路的电流关系,A,B,C,D,根据“电荷分布稳定”分析得出,导线上堆积电荷分布稳定,
7、导线内恒定电场的形成过程,电流表和电压表（及量程改变）,建立电流表和电压表的电路模型,第三节 串联电路和并联电路 电压表和电流表,一个电压可读的大电阻,一个电流可读的小电阻,为什么不从实验引入串联电路和并联电路的电流、电压的关系? 初中物理教科书也涉及串联电路和并联电路的电流，电压的关系，那是通过实验总结出来的。这套高中物理教科书以此为基础上了一个台阶：根据电荷守恒的思想，分别得出串联电路和并联电路中各点的电流的关系，又根据各点电势的关系，分别得出两种电路中的电压关系。教科书这样处理的目的:一方面是从理论分析的角度使学生对串、并联电路的电流、电压间的关系有更深刻的理解。让学生体会初中与高中的区
8、别,提高理论分析能力。 教科书这样处理的另一个目的:是使学生体会到,许多概念、规律都逻辑关系联系着。编者还考虑到，在初中物理及其他科学课程的学习中，关于科学认识的过程，学生往往形成一个图景，那就是“实验科学规律，实验科学规律”而实际的图景比这复杂得多：人们以事实为基础，总是力图找出尽量少的几个基本原理，再从这几个基本原理通过逻辑关系解释已知的事实(包括已知的科学定律)和预言未知的事实。不仅科学研究是这样，日常生活中也是这样。所找到的基本原理是否正确，所建立的逻辑网是否合适，则靠其后的事实来检验。,为什么不从实验引入焦耳定律? 原因：多数学校不做这个实验； 纠正初中物理及其他科学课程的学习中，关
9、于科学认识的过程，学生往往形成一个图景，那就是“实验科学规律，实验科学规律”,让学生知道实际的图景比这复杂得多。 除此之外，这里还想再一次突出功能关系的思想。,电表的改装应该要求到什么程度? 教科书将电表的改装问题通过习题方式呈现,目的并不是新知识点的传授, 而是通过电表的改装来复习欧姆定律，教学时也应有这样的考虑，可以把它做为欧姆定律的应用来处理，与习题课有些相似。避免出现所谓的“二级规律” “三级规律” 我们只要求改装单量程的电压表或者电流表,书P53第2题：图2.4-9画出用电压表、电流表测量导体电阻的两种电路图，图中电压表的内阻为103，电流表的内阻为0.1，被测导体R的真实电阻为87
10、.4，测量时，把电压表读数和电流表读数的比值为电阻的测量值，如果不考虑实验操作中的偶然误差，按甲、乙两种电路进行实验，得到的电阻测量值将各是多少？你能从中得出什么结论？,图2.4-9,在第4节的练习题2涉及测电阻时电压表的内接和外接的问题，是否要求太高? 如果把电压表的内接、外接也作为一个知识点让学生记忆，那么该记的东西就太多了。教科书在这里是把它作为欧姆定律在新情境下的一个应用来处理的。教学的着眼点应该在于基本规律的练习，绝对不要让学生记忆情况下应该内接、情况下应该外接。 对于学生基础好的学生,要求可适当高一点。但电学实验的基础是伏安法测电阻，对伏安法测电阻的测量原理及误差的分析仍适当介绍。
11、 对这个内容，也可安排一个学生实验，教师事先并不告诉内接法和外接法，学生没有内、外接法的概念，会出现有的学生用内接法，有的用外接法，测量值不同，出乎学生的意料，引起学生的兴趣，然后引导学生去探究、分析.,1.串联电路和并联电路,2.闭合电路欧姆定律,用实验的方法得出闭合电路欧姆定律有优点也有缺陷,优点：增强了实践意识,提高了探究能力,缺陷：学生对内电压的测量难以理解,实验可以得到“内、外电压之和等于一个常数”的结论，但如何跟电动势发生联系，难从本质上说明。,二、重视对知识线索的进一步规划和设计,为什么要通过能量关系来引入闭合电路的欧姆定律? 在过去的教学中，闭合电路的欧姆定律是通过儿童滑梯的比
12、喻引入的，从学习这个知识点的角度讲，这样引入比较简单，学生容易接受。但闭合电路的欧姆定律是一个很好的素材，教科书用理论分析的方法推导出闭合电路欧姆定律，它能够充分体现功和能的概念在物理学中的重要性。既然学生已经从做功的角度认识了电动势的概念，这里仍旧通过功能关系的分析来建立闭合电路的欧姆定律。就是顺理成章的事了。,讨论 1.合上开关,在时间内,电路中有电流的同时伴随能量的转化,整个电路中电能转化为什么能?各是什么? 2.电路中的电能又是什么能转化来的?在电源内部是如何实现?如何表达各能?,内电路,外电路,3、以上各能量之间有什么关系？,化学能,电能,内能,非静力作功,电流作功,W=EqEIt,
13、E外=I2Rt,E内=I2rt,根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。,W=E外+E内,即：EIt=I2Rt+I2rt,闭合电路欧姆定律：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比,适用条件:对纯电阻电路,a,b,5,两个特例：,（2）外电路短路时,（1）外电路断路时,二、重视对知识线索的进一步规划和设计,1.串联电路和并联电路,2.闭合电路欧姆定律,课程标准要求：“理解闭合电路欧姆定律”,教科书用理论分析的方法推导出闭合电路欧姆定律，以利于对该定律的理解。,推导的核心过程是分析闭合电路以下三处的能量转化 外电路： E外I2R
14、t 内电路： E内I2 r t 电池化学反应层： W E I t ,这需要一个清晰、合理、不断深化的教学线索,电池化学反应层 E I t,内电路 I2 r t,外电路 I2R t,第2节课文 非静电力移送电荷做的功等于其电势能的增加量。 电动势与非静电力做功的关系 EW/q 练习题：根据电动势计算非静电力做功,根据“电场力做功，电势能减小；非静电力做功，电势能增”分析闭合电路各点的电势高低关系。,一个沿电流方向电势高低变化的直观图,在图中分清哪是内电路、哪是外电路,在内、外电路电势降落处应用焦耳定律,根据能量守恒推导出闭合电路欧姆定律,通过路端电压跟负载的关系理解欧姆定律,用断路和短路两种极端
15、情况深化对定律的理解,链4,链6,本节课的结构和线索,三、把理论探讨和实验探究结合起来,关于决定金属导体电阻大小的因素的探究,a 和 b ：长度不同,探究方案一,a 和 c ：横截面积不同,a 和 d ：材料不同,1.电阻R与长度l的关系： 一个导体，可以把它看成是由n段相同长度、横截面积的同样导体串联而成的。,l1、R1,理论探究,2.电阻R与横截面积s的关系：,理论探究,一个导体，可以把它看成是由n股相同长度、横截面积的同样导体并联而成的。,同种材料下,理论探究,实验电路图,实验探究,取不同长度、横截面积、不同材料的导体进行实验。（探究不同材料比例常数）,结果分析：,比例系数k取决于导体材
16、料， 与导体的长短、粗细无关,实验探究,结论:同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成正比,与它的横截面积S成反比;导体电阻与构成它的材料有关.-电阻定律,三、把理论探讨和实验探究结合起来,关于决定金属导体电阻大小的因素的探究,1. 理论分析导体电阻跟长度的关系；,探究方案二,一个导体，可以把它看成是由n段相同长度、横截面积的同样导体串联而成的。,2. 理论分析导体电阻跟横截面积的关系；,一个导体，可以把它看成是由n股相同长度、横截面积的同样导体并联而成的。,3. 实验探究导体电阻跟材料的关系；,可以取不同长度、横截面积、不同材料的导体进行实验。（探究不同材料比例常数）,5mA,R1.5/I -150,四、把习题教学的体验跟
