2021新人教版 高中物理 教材编写说明- 全套资料.rar

专论聚焦新教材人教版 物理 “第九章静电场及其应用” 教材编写说明方贵荣( 云南省教科院云南昆明550223)摘要: 概括介绍新版人教版 物理 必修第三册第九章的编写说明， 以使教师从核心素养角度进行教学关键词: 核心素养; 编写说明文章编号: 1008 4134( 2020) 01 0007中图分类号: G633. 7文献标识码: B作者简介: 方贵荣( 1964 ) ， 男， 云南陆良人， 本科， 中学特级教师， 硕士生导师， 教育部 “国培计划” 专家， 研究方向: 课程教学论1全章概述本章是人教版 物理 必修三的第九章， 也是高中学生学习电学的开始， 其内容是高中阶段重要的基础内容之一， 既是电磁学知识的基础， 又是其他物理学知识的重要基础， 是在过去教材传统内容上， 选取了四节内容， 重点介绍电荷的产生及其相互作用， 电场的性质以及静电的防止与应用， 把静电力做功及电势能方面的知识安排到下一章 这一章在研究方法上是应用力学中学习的力与运动的知识， 对电荷的产生与中和、 电荷的相互作用等现象的分析与讨论， 其学习过程也是对力与运动规律的再学习过程本章共 4 节， 其知识线索为: 一是电荷的产生与属性 明确摩擦和感应是产生电荷的基本方式， 电荷是物质的基本属性之一， 电荷有正负两种， 正负电荷会发生中和， 对一个与外界不发生电荷交换的系统，电荷量不会发生变化 二是电荷间的相互作用规律明确电荷间存在相互作用， 同性相斥， 异性相吸， 作用规律为库仑定律( 与电荷量的乘积成正比， 与距离的平方成反比) 三是电场及其描述 明确电荷在其周围空间激发了电场， 电场是一种客观存在， 电荷间的相互作用力是通过电场产生的， 电场有强弱， 其大小与方向由电场强度进行定量描述， 也可由电场线进行粗略的描述 四是静电的防止与利用 明确生产、 生活中会产生大量静电， 这些静电有时对人的生命财产是有害的， 应该加以防止， 有时又可以利用其为生产生活提供便利根据课程标准的要求， 教材在保持知识的系统性基础上， 更加注重物理学科核心素养的渗透 具体安排如下1. 1物理观念教材从电荷产生的本质 物质的微观结构， 试图让学生知道， 电荷是物质的一种基本属性， 从电场是一种客观存在， 强调电场的物质性， 进一步让学生建立世界是物质的这一重要观念 同时， 教材试图通过静电感应、 静电平衡等概念的建构过程， 让学生进一步建立运动与相互作用观念1. 2科学思维教材从点电荷概念的建构、 试探电荷引入， 到匀强电场、 各种典型电荷系的电场线图景， 为学生建立了不同的模型 同时， 教材从电荷守恒定律的旁批( 追寻守恒量) 以及万有引力定律到电荷间相互作用力的类比及其旁批， 到电场强度概念建构后的科学方法专栏 用物理量之比定义新物理量， 渗透了科学思维方法教育1. 3科学探究教材从点电荷概念的引入， 从“实验事实说明， 两个实际的带电体间的相互作用力与它们自身的大小、形状以及电荷分布都有关系 ” ， 到库仑定律分析多于两个电荷的情形的旁批 “实验表明， 两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变” ， 试图让学生树立证据意识 同时， 教材把建构电场强度概念的过程， 设计为一个相对全面的探究过程， 由分析推理得出的 ， “试探电荷在电场中某点受到的静电力与试探电荷的带电量之比是一个常数” 作为一个假设， 通过点电荷的电场进行验证， 又从特殊的点电荷电场推广到一般带电体电场， 试图让学生既理解科学探究的重要性在于对假设猜想的验证， 又知道从特殊到一般， 从一般到特殊的认识的基本形式1. 4科学态度本章教材是学生第一次定量学习场概念， 教材的逻辑是先研究电场强度， 用定量的方法对电场进行描述， 然后再介绍电场线可以形象地、 直观地描述电场这样的逻辑与物理学发展逻辑并不完全一致， 但符合学习规律， 以此培养学生实事求是的科学态度 同时，7中学物理Vol 38No012020 年 1 月第四节静电的防止与利用， 分别介绍生产生活中到处都可能产生静电， 静电产生后可能给生产生活产生积极影响， 也可能带来消极影响， 甚至危及人民的生命财产安全， 需要有效防止和利用 通过这样的学习， 力图让学生建立一种任何事物都有两面性的辩证唯物主义思想认识， 有利于学生形成正确的科学价值观课时安排建议:第 1 节电荷1 课时第 2 节库仑定律1 课时第 3 节电场电场强度2 课时第 4 节静电的防止与利用1 课时2具体说明2. 1第一节教材本节由电荷、 感应起电、 电荷守恒定律和元电荷四个知识点组成， 属于本章的预备知识 静电现象的产生以及两种电荷在初中已有介绍， 高中阶段侧重从物质微观结构的角度认识物体带电的本质， 结合摩擦起电的分析， 进一步提高学生理解产生电荷的机理本节教材把感应起电作为一个小标题突显其教学价值， 因为感应起电是电荷守恒定律的预备知识， 又是后续内容静电平衡的基础知识， 教材引入演示实验，通过用金属微观结构模型来解释， 与摩擦起电形成内容上的有效呼应， 使学生牢固建立起摩擦和感应是使物体带电的两种方式， 其本质是使学生理解电荷的产生并不是创造了电荷， 而是带电粒子发生转移， 为学习电荷守恒定律埋下伏笔 电荷守恒定律是自然界最基本的规律之一， 教材通过对各种电现象的分析， 引导学生认识到电荷的转移从更大的系统看， 电荷数量不变 电中性和电荷的中和是代数和为零， 而不是带电粒子减少了 关于正负电子湮灭， 主要让学生知道， 随着物理学的发展， 电荷守恒定律的内涵变大了， 表述也变了 元电荷是学生接触到的第一个 “量子化” 概念， 应该把握元电荷概念的建立基于实验事实， 即迄今为止， 在实验中能够找到的最小电荷就是 e =1 6 1019库仑，所有带电体所带电荷量一定是它的整数倍 进一步让学生理解带电是物质的属性， 有质量也是物质的属性，提出比荷概念， 通过计算电子的比荷， 让学生了解基本粒子比荷也是描述其属性的一个物理量2. 2第二节教材本节的核心内容是库仑定律， 它不仅是电磁学的基本定律， 也是物理学的基本定律 库仑定律阐明了电荷间的相互作用力规律( 平方反比) ， 这是整个电磁学大厦的基础 教材通过一个实验引入相互作用力与什么因素有关， 力图引起学生的思考 进而类比万有引力定律， 提出电荷间的相互作用力是否与电荷量的乘积成正比， 与它们之间的距离成反比的猜想 进一步介绍库仑定律的具体内容 但从认识上看， 要让学生知道， 类比的结论需要实验证实， 这就是教材旁批之用意 继而介绍库仑的扭秤实验验证了库仑定律的正确性 最后分析推理了有几个电荷存在的电荷系对某个电荷的作用等于各个电荷单独存在时施加的作用力的矢量和 这一结论的得出是通过旁批“实验表明” ， 再一次让学生认识到， 得到一个物理结论必须有充分的证据 教材中， 先给出库仑定律的内容， 再来定义点电荷概念， 也就是说， 先使用了点电荷的概念， 后定义点电荷概念， 这是学生不易理解的， 教材中旁批了点电荷类似力学中的质点， 暗含着那里也是先讲了物体间的相互作用， 再提出质点概念 但是点电荷作为一个理想模型的提出， 要严格其程序， 突显模型是对真实的物理研究对象， 忽略次要因素， 突出主要因素的抽象， 所以教材中 “实验事实说明， 两个实际的带电体间的相互作用力与它们自身的大小、 形状以及电荷分布都有关系 带电体的形状、 大小及电荷分布状况对它们间的相互作用力的影响可以忽略时， 这样的带电体可以看做带电的点， 叫做点电荷 ” 这一思想需要教师引导学生仔细领悟另外， 要引导学生思考， 为什么要用库仑扭秤?难道不可以用测力计测量吗?回答就是， 测力计测不了， 静电力太小了， 必须对静电力进行放大 扭秤的作用就是转换放大， 这就是库仑扭秤设计的精髓所在当然， 库仑扭秤实验中还有一件事值得教师引导学生玩味， 即库仑所在时代还没有电荷量的定量概念， 因此， 静电力与距离的平方成反比关系的验证相对容易些， 而静电力与电荷量的关系遇到了难题 有两种说法， 即拿两个完全相同的金属小球， 让其中一个带上电， 设电荷量为 q， 让它与不带电的金属小球接触后分开， 一种是纯粹哲学思考， 从对称性考虑， 没有任何理由不认为， 两个小球平分电荷量 q， 各有 q/2 的电荷量， 以此类推， 可以得到 q/4、 q/8、 另一种是测量它们对间隔同样距离的第三个带电小球的作用力相等， 由此可以判断二者电荷量相等教材用的是后一种说法， 教师可以根据教学需要自行处理2. 3第三节教材本节的主要内容是电场概念的建立与电场的描述 过去教材都是按照物理学发展线索， 从静电力是超距作用还是近距作用的争论开始引入， 本教材受篇幅限制， 直接给出法拉第的“电荷周围存在着由它产生的电场”的观点“场” 是物理学中的一个重要概念，82020 年 1 月Vol 38No 01中学物理櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌我们说它客观存在， 但确实看不见又摸不着， 过于抽象而难于理解 因此， 在教学中， 教师还是应该引导学生把静电力的产生分成两个步骤， 即场源电荷激发了电场， 电场对置于场中的电荷产生力的作用 置于场中的试探电荷所受的静电力也就是电场力的响应， 把电场显示出来 怎样描述电场的强弱与方向?这是一个教学的难点， 教师在教学中， 可根据教材安排内容，引导学生由易到难， 层层深入， 逐步提高认识 首先让学生认识到， 一个电荷在电场中受到的力的大小与该电荷的电荷量以及在电场中的位置有关， 方向与电荷的正负有关; 从而引导学生明确电场中同一点不同电荷受力不同， 因此， 用电荷受力大小描述电场是不行的， 进一步引导学生分析在电场中同一点不同电荷受力有什么关系， 经过分析、 推理、 论证， 得到同一位置不同电荷受力与电荷量的比是同一个值， 该值与试探电荷无关; 进而得出该比值可以描述电场强弱与方向关于电场强度的叠加， 教材是从点电荷的电场强度分布特点出发， 结合上一节讲的电荷间的相互作用力的关系， 分析、 推理得到的 同时教材还介绍了连续带电体( 不能视为点电荷) 的电场特点， 其推理、 论证的思想与上一节分析连续带电体对某个点电荷的作用力的方法一脉相承 教师在教学中应引导学生仔细领悟这种微元法思想受教材篇幅限制， 教材直接给出电场线可以对电场进行直观、 形象、 粗略的描述( 大小、 方向) ， 在同一幅电场线图中可以进行分析、 比较 对于教材给出电场线的两个特点， 教师可引导学生用反证法思想进行学习，以达到深入理解 至于匀强电场， 教师可给出一幅电场线图景， 引导学生分析、 推理其特点， 再作定义2. 4第四节教材本节内容由静电平衡、 尖端放电、 静电屏蔽和静电吸附四个知识点构成， 其中静电平衡是最重要的基础概念， 理解好静电平衡概念对尖端放电与静电屏蔽概念的学习至关重要 教材从静电场中的导体的电荷分布到导体内部的电场分布， 提出静电平衡的概念，即导体内部场强为零， 没有净电荷 进一步， 教材分析了不规则导体静电平衡时外部聚集的大量电荷使空气电离， 电离后的离子在电场力作用下快速运动形成尖端放电现象 利用静电场内部的导体内部没有电荷， 电荷只分布在导体的外表面的性质， 制造静电屏蔽， 使外电场对导体壳内部电场不发生影响 最后， 教材通过分析带电粒子在电场作用下会产生运动这一性质， 分别用来除尘、 喷漆、 复印 本节内容虽然是电场知识的应用， 但是较为抽象， 建议教师在教学中要循循善诱， 注重理论分析， 重在对物理原理的理解， 避免过多技术讲解( 收稿日期: 2019 11 10)新粤教版 物理 在培养学生论证能力上的编写体现 以“万有引力定律” 为例邹艳梅( 广州市协和中学广东广州510160)摘要: 图尔敏的论证模式给出了论证的基本流程， 由论证的环节可以归纳出学生论证能力的几个要素: 立论、 搜集资料和说理 本文围绕新粤教版 物理 ( 推广样书) 的编写在提升学生论证能力上的体现做了论述关键词: 论证; 编写; 新粤教版; 物理文章编号: 1008 4134( 2020) 01 0009中图分类号: G633. 7文献标识码: B基金项目: 广东省教育科学规划项目“以论证教学培养内地新疆高中班预科学生论证能力的研究”( 项目编号:2016YQJK003) 作者简介: 邹艳梅 ( 1977 ) ， 女， 湖北天门人， 硕士， 中学一级教师， 研究方向: 高中物理学科教学2018 年 6 月， 教育部基础教育课程教材专家工作委员会组织编写了普通高中物理课程标准( 2017 年版) 解读 ， 该解读对物理学科的核心素养做了明确阐述， 指出 “科学思维” 的主要成分是 “模型建构、 科学推9中学物理Vol 38No012020 年 1 月专论聚焦新教材人教版 物理 “第十章静电场中的能量” 编写说明黄恕伯( 江西南昌330008)摘要: 新人教版 物理 第十章的编写说明， 以使教师了解教材结构及核心素养落实关键词: 新教材; 编写说明; 核心素养落实; 静电场中的能量文章编号:1008 4134( 2020) 03 0009中图分类号: G633. 7文献标识码: B作者简介: 黄恕伯， 男， 江西南昌人， 江西省首批特级教师， 教育部 物理课程标准 研制核心组成员， 人民教育出版社物理教科书编者， 江西省教育学会特级教师分会理事长， 江西省物理教学专业委员会理事长， 硕士生导师， 全国劳动模范， 全国五一劳动奖章获奖者1本章概述从课程目标来看， 本章主要内容是帮助学生进一步形成 “能量观” 能量观在本章中的体现， 可由表 1来概括表 1要素要点本章具体内容能量观自然界存在多种多样的能电势能是继重力势能、 弹性势能之后高中学习的又一能量形式 静电力做功与路径无关; 电势能的特点既跟重力势能有相同的地方， 也有不同的地方; 电势、 等势面是描述电场关于能量性质的物理量能 量 可 以 转 移 和转化静电力做功， 电势能转化为其它形式的能; 静电力作负功， 其它形式的能转化为电势能能量在转移和转化中总量保持守恒在形成电势能概念时， 体现能量守恒的观点; 在电容器充、 放电时， 体现电场能与磁场能转化过程中守恒的观点; 对带电粒子在电场中运动分析时， 体现能量守恒的观点本章主要有三项内容: 一是静电场中有关能量的概念和规律， 包括电势能、 电势、 等势面、 电势差与电场强度的关系等; 二是电容器的电容; 三是带电粒子在静电场中的运动 相应的 普通高中物理课程标准的内容要求有两条:3 1 5 知道静电场中的电荷具有电势能 了解电势能、 电势和电势差的含义 知道匀强电场中电势差与电场强度的关系 能分析带电粒子在电场中的运动情况， 能解释相关的物理现象31 6 观察常见电容器， 了解电容器的电容， 观察电容器的充、 放电现象 能举例说明电容器的应用在以上两条内容要求中 ， “能分析带电粒子在电场中的运动情况”“观察电容器的充、 放电现象” 是2017 版课程标准增加的两条要求 对于“能分析带电粒子在电场中的运动情况” ， 不仅会运用牛顿第二定律对带电粒子的运动进行分析， 也要从静电力的功或电势能的视角对带电粒子的运动进行分析 关于“观察电容器的充、 放电现象” ， 是课程标准提出的学生实验， 除了在课程标准关于 “学生必做实验” 的项目中列出之外， 在内容要求的条目中增补了相应内容本章在学科核心素养的培养方面， 有以下功能1. 1物理观念在 “物理观念” 素养方面， 本章的主要功能是培养“能量观” 高中物理课程中依次学习的主要能量形式有四种: 机械能、 电能、 内能、 核能 电能是继机械能之后高中物理学习的第二种能量方式， 尽管初中物理课中也谈到电能， 但初中关于电能概念是笼统的， 学生只知道电能的宏观计算式是 UIt， 并不知道其机理 学生学习了本章的电势能概念之后， 才对这种能量方式有了清晰的理解， 为其能量观的形成向前迈进了一步 电势能跟重力势能有相同的地方， 也有不同的地方: 势能共性， 都是与位置有关的能量形式， 其场力做功都与路径无关， 场力功都等于势能的减小量; 其不同的是电荷有正有负， 电势能的大小不仅跟电荷量的绝对值有关， 还跟电荷的正负有关 学生对电势能有关特点的理解， 拓宽和深化了对能量的认识， 对形成他们的能量观具有重要意义1. 2科学思维本章关于电势能、 电势、 电场强度与电势差的关9中学物理Vol 38No032020 年 2 月系等知识， 是概念性比较强的理论知识， 学习这些知识， 很多是通过演绎的方式进行的 因此， 通过这些知识的教学来提升学生的科学思维能力， 这是本章的有利条件 例如， 把恒力做功的普遍性公式用于匀强电场中静电力做功的情况， 推导出静电力做功与路径无关的结论; 又如， 根据静电力的功等于电势能减小的规律以及电势差的定义“UAB= A B”和电势的定义 “ = E/q” ， 推导出静电力的功与电势差的关系式“WAB= qUAB” ; 再如， 把“WAB= qUAB”的规律用于匀强电场， 推导出匀强电场中电势差与电场强度的关系“UAB= Ed” ; 类似的科学推理过程还有很多 以这些知识作为载体， 在科学推理的过程中， 重视培养学生的科学思维素养是本章教材的一个特点课程标准在内容要求的 3 1 3 条目中提出 ， “体会用物理量之比定义新物理量的方法 ” 这条要求中所指的 “新物理量” ， 就是电场强度和电势 尽管过去也用物理量之比定义过新的物理量， 例如密度、 压强、比热容， 速度、 加速度等， 但电场强度的定义与电势的定义跟以往有很大不同， 是被定义的新物理量跟定义式中的物理量不是同一研究对象， 没有相互影响的因果关系 具体说， 电势虽然等于试探电荷的电势能与试探电荷的电荷量之比， 但该比值的数量和单位并不是描述试探电荷的性质， 而是描述静电场中某一位置的性质， 该比值与试探电荷无关， 这是物理研究中一种重要的思维方法， 电场强度、 电势、 磁感应强度的定义， 都渗透着这种科学思维方法1. 3科学探究本章安排了两个学生实验 : “观察电容器的充、 放电现象” 和 “探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系” 前一个是观察性实验， 后一个是探究性实验 尽管前一个实验是观察性的， 但渗透了科学探究的要素 学生观察实验、 记录数据的过程， 就是科学探究素养中关于“证据” 的要素 课程标准内容要求的3 1 2 条目， 要求“体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法” 其中的一个方法就是电荷量的测量采用 “等量平分” 的方法， 即一个带电导体跟另一个相同的不带电导体接触时， 带电导体的电荷量将被两个导体等量平分 在本章的“探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系” 实验中， 该方法被灵活地运用了一次: 即一个已充电的电容器跟另一个未充电的相同电容器并联时， 原充电电容器的电荷量将变为原来一半， 从而解决了电荷量的测量问题 该实验让学生亲自经历了一次类似 “探究库仑定律过程中的科学思想和方法” ， 进一步落实了课程标准的要求1. 4科学态度和责任本章安排了一个观察性实验 : “观察电容器的充、放电现象” 这是全书、 也是全部高中物理课程中唯一的一个观察性实验， 让学生体会到物理学是建立在观察和实验基础上的创造性工作 本章从电势能开始，学习了一系列抽象的物理概念和规律， 如电势、 电势差、 电势差与电场强度的关系、 电容器的电容等， 学生从中认识到物理学是基于人类有意识的探究而形成的对自然现象的描述与解释， 认识到物理研究是一种对自然现象进行抽象的创造性工作 本章有多个学生实验， 实验中要求学生如实记录数据， 客观分析数据，要有实事求是的态度 这一章的前一部分， 都是一些抽象的概念和规律， 形象化的生动内容较少， 要培养学生的学习兴趣， 激发学生的求知欲， 就要让学生在学习中学会概括、 学会推理、 学会应用， 享受获得成功的愉悦， 不要用力所不及的综合性问题难倒学生 本章有关电容器的知识， 有不少联系实际的内容， 让学生运用自己习得的知识正确解决一些实际问题， 有利于增强他们的成就感和责任感课时安排建议:第 1 节电势能和电势2 课时第 2 节电势差1 课时第 3 节电势差与电场强度的关系1 课时第 4 节电容器的电容2 课时第 5 节带电粒子在电场中的运动2 课时2具体说明2 1第 1 节电势能和电势( 1) 静电力做功与路径无关， 是建立电势能概念的基础 本节教材的相关内容有三个层次: 第一， 对匀强电场中电荷沿两条不同的路径( 一条是直接到达、另一条是沿折线到达) 所做的功进行推导， 证明它们是相等的， 教材为此用了不小的篇幅， 因为这是下一层次的基础; 第二， 把第一层次的直线到达， 改为沿曲线到达， 用把曲线分割成许多段的分析思路， 证明静电力做功与路径无关的结论也适用于曲线， 这个过程的教学目的不仅是为了得到“适用于曲线” 的知识结论， 同时也是为了让学生再一次经历物理研究中“极限” 的思维方法， 提升学生的科学思维素养; 第三， 教材用旁批说明 : “这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的， 但是可以证明对非匀强电场也是适用的 ”教材在这里引导学生再一次使用分割的思路， 把非匀强电场分割成许多匀强电场进行证明 回顾必修一教材在设计 “重力做功与路径无关” 的内容时， 只安排了相当于以上第一个层次的学习内容后就直接得出“重012020 年 2 月Vol 38No 03中学物理力做功与路径无关的结论” ， 而在本节课中， 用三个层次说明这个结论不管是直线还是曲线、 不管是匀强电场还是非匀强电场都是成立的 教材关于这两段相似内容的不同设计， 体现了对核心素养 “科学思维” 能力要求的逐步提高 我们还可以看到: 必修一中， 沿曲线运动的重力功讨论， 是在学习重力势能之后作为重力势能的应用提出的; 而本节课中， 沿曲线运动的静电力做功的讨论， 是作为 “静电力做功与路径无关” 的证据提出的， 其地位不同， 说明教材对“科学论证” 要求的层次也是逐步提高的( 2) 电势能在本节课中的引入， 跟过去重力势能的引入， 学生的知识基础有很大的不同 必修一的重力势能， 只能从重力功 mgh 的特殊意义来建立概念，说明 mgh 这个物理量与质量 m、 高度 h 的关系跟重力势能的特征很吻合， 由此定义它为重力势能 而本节课在建立电势能概念时， 学生已经学习了动能定理， 学习了重力做功时重力势能跟动能的转化， 运用这些知识， 完全能够有逻辑地搭建起电势能概念 为此， 教材在本节前面的问题中， 创设了一个带电质点在匀强电场中由静止开始在静电力作用下做匀加速运动的情境， 引导学生有逻辑地思考该情境中的两个问题: 第一， 根据能量守恒， 带电质点动能的增加， 一定意味着另一种形式能的减少， 这是什么能? 第二，这种形式的能转换成动能的量等于静电力所做的功，而静电力做功与路径无关， 那么， 这种形式的能有什么特点? 很容易得出， 它是由位置决定的( 与路径无关) 也就是说， 转换成动能的这种电学能量是由位置决定的能量， 有人称之为 “电位能” ， 现在统称为 “电势能” ， 这样就有逻辑地建立了电势能的概念( 3) 电势， 是继电场强度之后 ， “用物理量之比定义新物理量” 的又一个概念 建立电势概念的关键， 是让学生理解 “试探电荷的电势能与电荷量之比与试探电荷无关， 该比值是由电场中的位置所决定的， 因此它是描述电场中某一位置性质的物理量 ”教材通过两三个步骤来建立电势的概念: 步骤一， 比较 q 和 2q从电场中某 A 点位置移动到 0 电势能位置， 移动 2q做的功是移动 q 的 2 倍， 理由是路径完全相同， 而每个位置 2q 所受的静电力都是 q 的 2 倍， 同理， 移动 nq做的功是移动 q 的 n 倍; 步骤二， 把功转换为电势能，得到 nq 在 A 点具有的电势能是 q 的 n 倍， 因此， 试探电荷在 A 点的电势能与试探电荷电荷量之比对 A 点来说是一个不变的量; 步骤三， 同理得出， 试探电荷在电场中另一点 B， 其电势能与电荷量之比是另外一个不变的量， 该比值属于电场中某位置的性质， 它描述了该位置的电场赋予外来电荷电势能的本领， 称为该点的电势在以上三个步骤中， 最关键的是步骤一 为使学生能更直观地理解 “试探电荷的电势能与电荷量之比与其电荷量无关” 的结论， 可以让学生这样思考: 把带2q 电荷量的点电荷看做是 2 个电荷量为 q 的点电荷组成的， 每个电荷量具有的电势能都是相同的， 因此，两个点电荷的电势能就是一个点电荷的 2 倍， 这样就能直接推理出， 在电场中某一点， 试探电荷的电荷量增大几倍， 其电势能也增大几倍2 2第 2 节电势差( 1) 教材推导得出 WAB= qUAB的结论时， 是根据以下几个规律:WAB= EpA EpBEpA= qAEpB= qBUAB= A B公式是根据静电力的功等于电势能减少的规律得出的; 公式、 是根据电势的定义得出的; 公式是本节引入的电势差的定义 这四个公式不局限于匀强电场， 也不局限于沿着电场线方向做直线运动，因此， 这就体现了公式 WAB= qUAB在静电场中普遍适用的特点， 用 qUAB可以计算任意形式静电场中的带电质点做各种运动时静电力所做的功， 配合动能定理，能很方便地解答带电粒子在静电场中的动能变化问题或速率变化的问题， 这是 WAB= qUAB公式的优点在 WAB= qUAB公式中， WAB有正有负， q 有正有负，UAB也有正有负， 因此就存在各种复杂的正负关系， 在处理这些正负关系时， A 规定是初位置， B 规定为末位置， 本节中的例题就是让学生熟悉这些正负符号规则的( 2) 等势面是本节课的另一个重点内容 教材在引入等势面概念后， 用了三个环节来完善等势面的教学 第一， 用反证法证明， 等势面一定跟电场线垂直教学中不仅应该让学生了解这个结论， 还应该让学生经历这个反证法的推理过程 为此， 本章后 A 组题的第 2 题， 教材安排了一个类似的反证法问题， 证明疏密不同而又互相平行的电场线是不存在的， 目的就在于提升学生用反证法进行推理的能力 第二， 教材提供了几幅典型电场的等势线和电场线插图， 一方面是让学生了解这些典型电场的等势线和电场线的大致形状， 另一方面让学生感受一下等势线和电场线相互垂直的具体呈现 第三， 教材安排了一个“思考与讨论” ， 思考物理中的等势线跟地理中的等高线在意义11中学物理Vol 38No 032020 年 2 月上的相同以及在处理势能问题上的不同， 强化对电势、 电势能的认识2 3第 3 节电势差与电场强度的关系( 1) 电势差与电场强度的关系式有两种表达形式， 一种是 UAB= Ed，另一种是 E = UAB/d 教材先根据静电力的功推出前一种形式， 再通过数学变换演变为后一种形式 前一种形式的含义为“匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积” ， 后一种形式的含义为 “电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势” 后一种形式更容易体现电势差与电场强度的关系， 它解读了“电场线较密的地方等势线也较密” 的原因， 因为两相邻等势线之间的电势差 U 相同时，E 越大的地方，d越小， 所以等势线越密 为让学生更形象地理解电场强度大的地方等势线较密， 本节课后练习题的第 3题， 做了一个类比 该题的竖直截面如图 1 所示， 小球沿两个不同倾角的光滑斜面自由滑下， 其加速度 a1、a2相当于两个不同地方的电场强度， 等高线相当于等势线， 加速度较大的 CD 侧面其相邻的两条等高线在斜面上的距离比较短， 相当于电场强度较大的地方等势线较密( 2) 本课中教材连续安排的四个教学内容: 例题、 例题后小结、 旁批、 思考与讨论， 有一个共同的目的， 就是进一步说明用 “qU” 来分析静电问题和计算静电力做功的优点， 体现用 “能量观” 分析物理问题的思路和优越性 这也就是上节课所说的“WAB= qUAB” 的推导过程， 对电场强度的方向及其均匀性是没有任何要求的， 它适合于任何静电场， 因此， 用 “qU” 来计算静电力的功是具有普遍意义的， 在这节课中， 把这种思路情境化、 操作化， 今后的教学中还需要渗透“能量观” 的这种视角2 4第 4 节电容器的电容( 1) 关于电容器因限于篇幅， 教材没有安排电容器的引入性实践活动 在教学中， 可创设如下实验: 用两个生活用的不锈钢盘， 中间夹一层保鲜膜， 通过摩擦有机玻璃棒给内盘带电， 学生用手触摸内盘， 有被“电” 了一下的感觉 说明这是一个可以盛装电荷的容器， 叫电容器， 其构造是两个不锈钢盘中夹着一层塑料薄膜 概括地说， 就是 “两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质” ， 这个实验， 既形象地引入了电容器的概念， 也说明了电容器的构造观察电容器的充、 放电， 是课程标准要求的学生实验 实验中观察什么? 教学要求应明确 第一， 要观察电流的方向， 充电时电流的方向是怎样的? 放电时电流的方向是怎样的? 由此思考电容器两个极板的带电情况; 第二， 要观察电容器两极板电压大小怎样变化? 跟上述两极板的带电情况联系起来; 第三， 要观察电流大小如何变化， 联系电压、 电量思考充电或放电的具体情境 本节课后练习题的第 1 题和本章后练习题 B 组第 4 题都是围绕该知识点的， 但层次不同 节后题属于新授课的练习题， 要求比较基本， 题目内容详实， 是定性的文字描述; 章后题的要求提高了，题目更灵活， 是半定量图象描述， 教学中应循序渐进地使用相关练习题( 2) 关于电容器电容， 教材安排了一个“探究电容器带电量跟电压的关系” 实验 这个实验的器材需要用数字电压表和大容量电容器， 不能用普通指针电压表 因为用电压表测量电容器的电压时， 实际上就是一个闭合电路: 电容器是电源， 电压表是用电器 普通电压表的内阻不够大， 因此回路中电流不是足够小， 测量时， 电容器所带的电荷量很快就被消耗了， 因此指针电压表不可能维持很长时间 数字电压表( 或数字多用表电压档) 电阻非常大， 如果电容器的电容足够大， 其测量电容器电压的读数可以维持很长一段时间而不会明显改变课程标准对 “平行板电容器的电容” 没有提出明确要求， 因此教材把它作为 “多学一点” 栏目的内容， 采用静电计测量电容器电压的方法， 通过电容器两极板的电压变化来判断电容器电容的变化 教学中有的教师用 “电容表” 测量电容器的电容， 直接观察电容读数， 这不是好的方法， 因为学生对电容表测量电容的原理不了解， 看到的只是一个数字， 对理解知识没有帮助( 3) 关于常用电容器， 教材介绍了聚苯乙烯电容器、 电解电容器、 可变电容器和超级电容器 教学中，除了介绍它们的不同特点之外， 还应该从影响平行板电容器电容的几个因素， 来思考这几种电容器增大电容的思路， 把科学规律和技术发明结合起来2 5第 5 节带电粒子在静电场中的运动( 1) 关于带电粒子在电场中加速的问题， 教材指出有两种分析思路: 一种是利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式来分析; 另一种是利用静电力做功212020 年 2 月Vol 38No 03中学物理櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌结合动能定理来分析 当解决的问题属于匀强电场且涉及运动时间等描述运动过程的物理量时， 适合运用前一种思路分析; 当问题只涉及位移、 速率等动能定理公式中的物理量或非匀强电场情景时， 适合运用后一种思路分析 教材所说的两种分析思路， 实际上是看待物理问题的两种视角， 前一种是运动与相互作用的视角， 后一种是能量的视角， 可以说， 这是“运动与相互作用观” 和 “能量观” 的不同体现 教材设计了一个直线加速器的例题， 隐含着这两种分析思路， 在讲解这个例题时， 除了剖析直线加速度的原理之外， 还应该体现这两种分析思路( 2) 带电粒子在电场中的偏转， 比在电场中沿直线加速运动复杂一些， 涉及两个方向的运动 由于带电粒子垂直电场方向进入匀强电场后， 其初速度和所受的力跟平抛运动相似， 因此运动规律也跟平抛运动相似， 分析的方法也就跟平抛运动相同 所不同的是，平抛运动物体所受的力是重力 mg， 加速度为 g; 而带电粒子在匀强电场中所受的力是静电力 qE， 加速度为qE/m， 在垂直于电场方向和沿电场方向的分析方法和平抛运动是一样的 课程标准在 3 1 5 条目中指出，“能分析带电粒子在电场中的运动情况， 能解释相关的物理现象” 所谓分析带电粒子的 “运动情况” ， 主要包括两个方面， 一是分析和了解带电粒子在某时刻的位置或某段时间的位移; 二是分析和了解带电粒子在某时刻的速度 因此， 教材在编写带电粒子在匀强电场中的偏转例题时， 简要地围绕着这两个主题进行，一是求偏移的位移， 二是求偏转后速度的方向 解析这两个问题， 主要用到运动与相互作用的关系， 是“运动与相互作用观” 解决问题的具体体现( 收稿日期:2019 12 14)教学研究运用实验闯关策略促进学生思维进阶 以高中物理“弹力” 一课为例余耿华( 广东实验中学广东广州510220)摘要: 实验闯关策略以学习进阶理论为指导， 以核心概念为主线， 以实验为基础， 设计闯关一般以一节课的教学内容小模块为大关即大 BOSS， 小关为具有思维进阶的闯关问题链 以弹力一课为例， 运用比赛闯关、 自主闯关、 合作闯关、 对比闯关等策略， 学生在进阶问题链引导下逐级闯关， 思维在闯关中逐级向高阶思维进阶关键词: 实验; 闯关; 学习进阶; 高阶思维文章编号:1008 4134( 2020) 03 0013中图分类号: G633. 7文献标识码: B基金项目: 广东省教育科研 “十二五” 规划 2012 年度研究项目 “高中学生对 力学 的学习困难及教学对策研究” ( 课题编号:2012YQJK037) ; 广州市第三批市教育系统创新学术团队项目 “中学物理演示实验改进创新及其在教学中的应用研究” ( 项目编号:1201630019) 作者简介: 余耿华( 1963 ) ， 男， 广东兴宁人， 硕士， 中学高级教师， 研究方向: 实验教学; 迷思概念; 实验改进1问题的提出2017 年版新课标将科学思维作为四大核心素养之一单独列出， 可见思维培养在教学中的重要地位美国教育家布鲁姆将思维由低到高分为记忆、 理解、应用、 分析、 评价、 创造六个层次， 其中前三个层次为低阶思维， 后三个层次为高阶思维1 ， 低阶思维是基础， 高阶思维是发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力， 主要包括创新能力、 问题解决能力、 决策力和批判性思维能力2 在当前教学中， 应试的倾向往往导致部分师生重结论、 重套路、 重练习， 结果学生需要记忆的东西越来越多， 学生思维停留在识记、理解、 应用的低阶思维水平; 另一方面， 学生对游戏却是欲罢不能、 无师自通， 学生的游戏思维进阶神速， 受此启发， 笔者尝试基于学习进阶理论， 将游戏中的闯关策略应用于高中物理课堂教学之中， 以期达到促进学生高阶思维进阶的目的2学习进阶与实验闯关策略美国国家研究理事会( NC) 将学习进阶定义31中学物理Vol 38No032020 年 2 月人教版 第一章运动的描述 编写说明彭前程( 人民教育出版社 课程教材研究所北京100081)摘要: 概括介绍新版人教版必修第一册第一章的编写说明， 以使教师从核心素养的角度进行教学关键词: 核心素养; 编写说明文章编号: 1008 4134( 2019) 15 0007中图分类号: G633. 7文献标识码: B作者简介: 彭前程( 1959 ) ， 男， 内蒙古呼伦贝尔人， 博士生导师， 人民教育出版社物理教材开发中心编审， 中国教育学会物理教学专业委员会理事长1全章概述这一章的主要内容是从运动学的角度对做直线运动的物体进行描述 研究一种物理现象， 人们通常是先从可以直接观察到的运动学量的角度来进行描述， 从运动学的角度描述物体，