從《課程標(biāo)準(zhǔn) 》談人教版《高中物理必修2》的 教材分析和教學(xué)建議

從《課程標(biāo)準(zhǔn)》談人教版《高中物理必修1、2》的

教材分析和教學(xué)建議江蘇南通朱建武概要幾個(gè)基本觀點(diǎn)內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)第一部分：幾個(gè)重要變化的分析說明（8-122）

一、普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)與原“大綱”相比較，有哪些特點(diǎn)和變化？（9-22）二、內(nèi)容編排的變化（23-52）三、學(xué)生實(shí)驗(yàn)的寫法與過去不同（53-77）四、關(guān)于科學(xué)探究的理解和科學(xué)探究在教材中的呈現(xiàn)五、提供原始材料，關(guān)注聯(lián)系實(shí)際（104-122）。第二部分：必修1、2教材分析和教學(xué)建議(123-237)幾個(gè)基本觀點(diǎn)

一、物理學(xué)科與數(shù)學(xué)等其它學(xué)科相比較，在核心內(nèi)容和體系結(jié)構(gòu)方面，是變化最小的，即基本上繼承了原來的高中物理教學(xué)大綱和高中課本的主要優(yōu)點(diǎn)。

二、我們的物理教師有能力駕馭新課標(biāo)教材，完全能勝任新課標(biāo)教材的教學(xué)。

三、新教材也有大量創(chuàng)新，特別是在內(nèi)容編排和呈現(xiàn)方式上，在關(guān)注科學(xué)思想、科學(xué)過程、情、態(tài)、價(jià)以及在引導(dǎo)學(xué)習(xí)方式改變方面，都做了許多有益的探索，也為教師的創(chuàng)新教學(xué)提供了新的平臺(tái)和大的空間。內(nèi)容結(jié)構(gòu)體系必修＋（選修1；選修2；選修3）

選修3-1、3-2、3-3、3-4、3-5

在注重物理學(xué)的應(yīng)用和社會(huì)意義的同時(shí)，較系統(tǒng)地介紹物理學(xué)的內(nèi)容，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)物理學(xué)的研究思想和方法

選修3—1：電學(xué)1；選修3—2：電學(xué)2；選修3—3：熱學(xué)；選修3—4：振動(dòng)和波、光學(xué)；選修3—5：動(dòng)量、原子物理。

(必修＋選修3系列形成一個(gè)完整的物理知識(shí)體系)。第一部分：幾個(gè)重要變化的

分析說明

發(fā)生了那些重要變化？為什么會(huì)有這些變化？在教學(xué)中如何應(yīng)對(duì)這些變化？一、普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)與原“大綱”相比較，有哪些特點(diǎn)和變化？（一）主要特點(diǎn)

1、明確提出并要求落實(shí)三維課程目標(biāo)(第8～9頁明確地、可操作地闡述了三維課程目標(biāo)）。（二）過程與方法

1．經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題，驗(yàn)證物理規(guī)律。

2．通過物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)過程，了解物理學(xué)的研究方法，認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)、物理模型和數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用。

3．能計(jì)劃并調(diào)控自己的學(xué)習(xí)過程，通過自己的努力能解決學(xué)習(xí)中遇到的一些物理問題，有一定的自主學(xué)習(xí)能力。

4．參加一些科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，嘗試經(jīng)過思考發(fā)表自己的見解，嘗試運(yùn)用物理原理和研究方法解決一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實(shí)際問題。

5．具有一定的質(zhì)疑能力，信息收集和處理能力，分析、解決問題能力和交流、合作能力。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

1．能領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。2．有參與科技活動(dòng)的熱情，有將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識(shí)，勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問題。3．具有敢于堅(jiān)持真理、勇于創(chuàng)新和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，具有判斷大眾傳媒有關(guān)信息是否科學(xué)的意識(shí)。

4.有主動(dòng)與他人合作的精神，有將自己的見解與他人交流的愿望，敢于堅(jiān)持正確觀點(diǎn)，勇于修正錯(cuò)誤，具有團(tuán)隊(duì)精神。

5．了解并體會(huì)物理學(xué)對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)，關(guān)注并思考與物理學(xué)相關(guān)的熱點(diǎn)問題，有可持續(xù)發(fā)展意識(shí)，能在力所能及的范圍內(nèi)，為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

6.關(guān)心國(guó)內(nèi)、外科技發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，有振興中華的使命感與責(zé)任感，有將科學(xué)服務(wù)于人類的意識(shí)。

●課標(biāo)在各模塊的具體要求中體現(xiàn)了過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀的要求。例如：

第12頁，“經(jīng)歷勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究過程”，“體會(huì)實(shí)驗(yàn)在發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律中的作用”，“體會(huì)數(shù)學(xué)在研究物理問題中的重要性”；第13頁，“通過實(shí)驗(yàn)，探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”；第14頁，“關(guān)心生活和生產(chǎn)中常見功率的大小及其意義”；第15頁，“關(guān)注拋體運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律與日常生活的聯(lián)系”；第16頁，“通過有關(guān)事實(shí)了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程”（過程與方法有雙重意義）。

●學(xué)生學(xué)過科學(xué)課程之后，將以不同的視角、不同的方法看世界，以提高認(rèn)識(shí)世界的能力。

為什么要上這堂課?它的價(jià)值究竟在哪里?這堂課除了知識(shí)之外,還能讓學(xué)生得到些什么?學(xué)生興趣盎然地參與學(xué)習(xí)活動(dòng),通過一定的過程與方法,切實(shí)掌握了知識(shí)和技能.

學(xué)會(huì)會(huì)學(xué)樂學(xué)切實(shí)掌握了知識(shí)和技能通過一定的過程與方法學(xué)生興趣盎然地參與學(xué)習(xí)活動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)時(shí)都要著眼于三維目標(biāo)的有機(jī)整合

“知識(shí)和技能”，“過程和方法”，“情感、態(tài)度和價(jià)值觀”是新課程目標(biāo)的三個(gè)維度，而不是三種目標(biāo)，就像一個(gè)立方體的長(zhǎng)、寬、高一樣。首先，“三維目標(biāo)”具有內(nèi)在的統(tǒng)一性，統(tǒng)一指向人的發(fā)展。其次，“三維目標(biāo)”是交融互進(jìn)的。相對(duì)于人的發(fā)展這一總體目標(biāo)，任一目標(biāo)都不能脫離整體而單獨(dú)優(yōu)先發(fā)展，缺失任一維度都無法筑成完整的人的發(fā)展的金字塔。知識(shí)與技能態(tài)度情感與價(jià)值觀過程與方法知識(shí)點(diǎn)以知識(shí)學(xué)習(xí)為載體2、提倡自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)、接受學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)方式的優(yōu)化組合。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人，教師是知識(shí)的傳授者，更是學(xué)生學(xué)習(xí)的組織者、引導(dǎo)者和促進(jìn)者（本ppt177：平行四邊形定則的教學(xué)----引導(dǎo)學(xué)生改變學(xué)習(xí)方式的一個(gè)范例)。三個(gè)必講●學(xué)生已會(huì)的不講●不講也會(huì)的不講●講也不會(huì)的不講●核心問題必講●思路方法必講●疑難之處必講

浙江省功勛教師

吳加澍的“必講”與“不講”三個(gè)不講（二）重要區(qū)別2、對(duì)知識(shí)要求的闡述比較寬泛（區(qū)別于“綱”）

例如第15頁:

會(huì)用運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法分析拋體運(yùn)動(dòng)。

例：分別以物體在水平方向和豎直方向的位移為橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，描繪做拋體運(yùn)動(dòng)的物體的軌跡。

不刻意區(qū)分平拋和斜拋，強(qiáng)調(diào)的是科學(xué)方法（原大綱：“拋體運(yùn)動(dòng)”（B）

）。3、以“例”和“活動(dòng)建議”的形式對(duì)標(biāo)準(zhǔn)做進(jìn)一步描述

上面就是一例?！袄焙汀盎顒?dòng)建議”不是必須執(zhí)行的。4、學(xué)生實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目分布在各條標(biāo)準(zhǔn)中，同時(shí)有實(shí)驗(yàn)總體要求例如：

第12頁，“經(jīng)歷勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究過程”明顯地要求學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。第29頁，“會(huì)測(cè)定凸透鏡的焦距（選修23）”明顯地要求學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。第12頁，活動(dòng)建議中“通過實(shí)驗(yàn)研究質(zhì)量相同、大小不同的物體在空氣中下落的情況”，“標(biāo)準(zhǔn)”并不要求學(xué)生或教師一定做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，但是建議去做。第10頁，“科學(xué)探究及物理實(shí)驗(yàn)總體要求”。例如：“嘗試選擇實(shí)驗(yàn)方法”、“按說明書進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作”、“嘗試分析假設(shè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的差異”……

與過去對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求有很大不同：具體的器材、操作的要求少了，實(shí)驗(yàn)思想、方法的要求高了很多。5、對(duì)于教學(xué)、教科書編寫、評(píng)價(jià)、課程資源的開發(fā)與利用都有較具體、較詳盡的建議這部分是課程理念的再次體現(xiàn)，它表明“標(biāo)準(zhǔn)”不是只規(guī)定物理內(nèi)容，它是一個(gè)完整的體系。（三）從整體上科學(xué)地理解“課標(biāo)”

不要嘗試對(duì)知識(shí)要求的“目標(biāo)”做出剛性的解釋，這是無法做到的?！皠傂缘慕忉尅敝甘欠褚笥?jì)算、所用公式能否變形、綜合應(yīng)用時(shí)解題過程不能超過幾步……

例如，有人指出：第10頁要求“知道萬有引力定律”，而在第6頁關(guān)于行為動(dòng)詞的說明中，“知道”與“計(jì)算”不是同一層次的要求。由此得出結(jié)論：對(duì)于萬有引力定律不要求計(jì)算。這在高中階段顯然不合適。于是說課標(biāo)應(yīng)該修改萬有引力定律要求的表述，或者修改行為動(dòng)詞的解釋。如果“知道”層次排除計(jì)算，第13頁“知道胡克定律”怎么辦？如果“知道”層次要求計(jì)算，第47頁“知道電子云”怎么辦？

結(jié)論：課標(biāo)給出的“知道”“理解”等要求是相對(duì)的，相信教材編寫者、教師、考試命題者都有足夠的智慧和能力根據(jù)知識(shí)在物理學(xué)中的地位、高中學(xué)生的基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力等幾方面的因素，做出正確處理。幾十年來的中國(guó)中學(xué)物理教育史證明，力圖在教學(xué)大綱、課程標(biāo)準(zhǔn)中用文字來限制知識(shí)難度的做法是行不通的，如果勉強(qiáng)去做，結(jié)果一定會(huì)使大家拘泥于知識(shí)而忽視過程與方法。二、內(nèi)容編排的變化（一）為什么必修模塊選力學(xué)？

必修模塊以經(jīng)典力學(xué)的核心內(nèi)容（大部分而非全部）為主體，學(xué)習(xí)經(jīng)典力學(xué)的基本概念、原理和規(guī)律；認(rèn)識(shí)其意義和應(yīng)用價(jià)值；也要了解經(jīng)典力學(xué)的局限性及其與近代物理學(xué)的關(guān)系。（從“知識(shí)與技能”這個(gè)維度看）

霍耳頓論力學(xué)的地位：“無論從邏輯上還是從歷史上講，力學(xué)都是物理學(xué)的基礎(chǔ)，也是物理學(xué)及其他科學(xué)研究的典范……力學(xué)之于物理學(xué)，如同骨格之于人體?！?、經(jīng)典力學(xué)是整個(gè)物理學(xué)的基礎(chǔ)“如果一個(gè)學(xué)生清楚地理解了力學(xué)中闡述的基礎(chǔ)內(nèi)容，即使他還不能在復(fù)雜情況下運(yùn)用自如，他也已經(jīng)克服了學(xué)習(xí)物理的大部分的真正困難了?！北容^系統(tǒng)地學(xué)習(xí)力學(xué)的基礎(chǔ)性知識(shí)，能夠?qū)τ诹W(xué)的重大進(jìn)展及其發(fā)展過程中前輩科學(xué)家的探究精神，思維方式和研究方法有所了解與感悟；學(xué)生親自經(jīng)歷某些力學(xué)問題的探究活動(dòng)，有助于加深理解和體驗(yàn)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)和研究的習(xí)慣。力學(xué)的概念、原理和規(guī)律是進(jìn)一步學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，也是培育邏輯思維能力的基礎(chǔ)。力學(xué)中的相關(guān)實(shí)驗(yàn)在人類認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的過程中具有開創(chuàng)性的作用，也是培育實(shí)驗(yàn)觀察能力的基礎(chǔ)。因此，在必修系列中，比較注重概念的科學(xué)性，規(guī)律的準(zhǔn)確性，理論的嚴(yán)謹(jǐn)性，技能的規(guī)范性，注重實(shí)驗(yàn)觀察能力與邏輯思維能力的綜合培養(yǎng)。這也是人教版高中物理課本的特色之一。經(jīng)典力學(xué)的核心內(nèi)容主要包括牛頓三個(gè)運(yùn)動(dòng)定律，萬有引力定律和功、能、動(dòng)量等基本概念。牛頓三個(gè)運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，萬有引力定律則樹立了人們對(duì)牛頓物理學(xué)的尊敬。牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力定律在宏觀、低速、弱引力的廣闊領(lǐng)域，經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn)，取得了巨大的成就。所以楊振寧說：“如果一定要舉出某個(gè)人，某一天，作為近代科學(xué)的標(biāo)志，我選牛頓《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》1687年出版的那一天?！标P(guān)于力學(xué)中的功、能和動(dòng)量

在牛頓物理學(xué)中本沒有功和能量的概念。機(jī)械功的概念和能的概念是在不同的物理問題的研究中分別建立起來的。功的概念和其定量表達(dá)是同時(shí)出現(xiàn)的。在初期，能只有概念而缺少定量的表達(dá)。當(dāng)在同一物理問題中，功與能量“邂逅”時(shí)，功作為能量變化的量度為能量及其轉(zhuǎn)化過程奠定了定量分析的基礎(chǔ)。因此功、能也成為力學(xué)的核心內(nèi)容。

。在牛頓時(shí)代就有動(dòng)量（運(yùn)動(dòng)之量）的概念，牛頓第二定律的原始表述就使用了這一概念。但動(dòng)量守恒定律則有賴于惠更斯等人的研究。無論如何，動(dòng)量及其守恒定律的確是經(jīng)典力學(xué)的核心內(nèi)容。把這個(gè)內(nèi)容放在選修3-5中有待商榷和改正。像一切科學(xué)一樣，經(jīng)典力學(xué)沒有也不會(huì)窮盡一切真理，在高速、微觀、強(qiáng)引力領(lǐng)域，它不再有效。它只是物理“交響曲中的一個(gè)樂章”。2、以經(jīng)典力學(xué)的一些核心內(nèi)容為載體，便于引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟物理學(xué)的一些基本思維方式和研究方法，比如“模型方法”（過程與方法）。

質(zhì)點(diǎn)（ppt103-106）是高中物理教學(xué)中涉及到的第一個(gè)理想模型。在確切理解質(zhì)點(diǎn)概念本身的基礎(chǔ)上，還要感悟理想模型及其在科學(xué)研究中的作用。

“理想模型”是根據(jù)研究對(duì)象和問題的特點(diǎn)，撇開、舍棄次要的非本質(zhì)的因素，抓住主要的、本質(zhì)的因素，將研究對(duì)象簡(jiǎn)化和純化，從而建立的一種易于研究的，能反映研究對(duì)象主要特征的物理圖象。建立理想化的物理模型，是進(jìn)行科學(xué)抽象的一種重要形式，也是一種深刻的科學(xué)思想方法?！袄硐肽Ｐ汀笔且环N抽象的理想客體，原則上只能在思維中才能實(shí)現(xiàn)。但沒有它，科學(xué)將無法面對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界。一句話，沒有理想模型，就沒有科學(xué)。注意，科學(xué)抽象不同于近似。物理學(xué)科學(xué)方法的精髓在于：用模型描述自然，用數(shù)學(xué)表達(dá)模型；用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

——作為一門精確的定量科學(xué)，物理模型的性質(zhì)只有用數(shù)學(xué)表達(dá)出來，才是真正可知和成熟的。伽利略是此一劃時(shí)代的開端。牛頓為物理學(xué)的嚴(yán)格數(shù)學(xué)化做出不可磨滅的貢獻(xiàn)。麥克斯韋、愛因斯坦、楊振寧等都是把物理學(xué)數(shù)學(xué)化的大師。

——模型愈簡(jiǎn)單，就愈抽象，也就離現(xiàn)實(shí)愈遠(yuǎn)。然而，最簡(jiǎn)單的模型往往是最普遍有用的。數(shù)學(xué)是科學(xué)抽象的終極，數(shù)學(xué)簡(jiǎn)潔的邏輯美和結(jié)構(gòu)美也是物理美的最高境界。這也是用數(shù)學(xué)形式表達(dá)物理模型的重要原因。

——任何模型都必須接受實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)中，揚(yáng)棄、修正、改造舊模型，創(chuàng)建新模型，是物理學(xué)向深度和廣度發(fā)展的重要標(biāo)志。（例：盧瑟福、玻爾與原子模型；邁克爾遜與以太模型）。

3、經(jīng)典力學(xué)蘊(yùn)含有大量的“情、態(tài)、價(jià)”教育資源，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)前輩科學(xué)家探求真理的堅(jiān)強(qiáng)意志、科學(xué)態(tài)度及獻(xiàn)身精神（情、態(tài)、價(jià)）。

例如，伽利略的經(jīng)歷和萬有引力的發(fā)現(xiàn)史實(shí)，就是非常好的教育資源。例：萬有引力定律的建立（《必修2》第七章）教科書的線索是這樣的：神奇的行星運(yùn)動(dòng)（行星的逆行），第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)↓開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律↓太陽對(duì)行星的引力↓行星對(duì)太陽的引力（作用力與反作用力）↓太陽與行星之間的引力雖然這個(gè)公式的形式與我們熟知的萬有引力定律的公式相同，但它還不是萬有引力定律。它來源于開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，而這個(gè)定律只適用于太陽系的行星，所以我們還不能稱它為“萬有”的引力。

牛頓的創(chuàng)造性工作是設(shè)想行星與太陽之間的引力跟地球與月球、地球與地面物體之間的相互作用力是同一種力，并且證明了這一點(diǎn)。不但如此，他還把這種力推廣到一切物體之間。教科書接下來的線索則是：觀測(cè)數(shù)據(jù)支持“地球與月球的引力”、“地球與地面物體的引力”是同一種力的猜想?！茝V到一切物體（萬有引力定律）↓測(cè)定引力常量（后人的工作）↓稱量天體的質(zhì)量、發(fā)現(xiàn)未知天體、航天事業(yè)學(xué)生在了解到第谷為描述行星的運(yùn)動(dòng)積累了近萬個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)候，會(huì)像所有人一樣感到頭疼；開普勒把這么繁雜的數(shù)據(jù)變成了簡(jiǎn)潔的三句話，這使人眼前一亮，豁然開朗。這時(shí)學(xué)生的體驗(yàn)是高興、佩服和激動(dòng)，這就是一種積極的情感體驗(yàn)。開普勒一定也有這種體驗(yàn)，他自撰的墓志銘表達(dá)了他的滿足：“我曾測(cè)量天空，現(xiàn)在測(cè)量幽冥，靈魂飛向天國(guó)，肉體安息土中。（《必修2》第六章第1節(jié)旁批p32）”然而，教科書并沒有就此止步。在這一節(jié)的“科學(xué)足跡”中寫道：“不過，開普勒并不知道，他所發(fā)現(xiàn)的三個(gè)定律還蘊(yùn)藏著極其重大的‘天機(jī)’……”，這里說的“天機(jī)”，指的就是“指揮”行星運(yùn)動(dòng)的力――萬有引力。是牛頓揭露了這個(gè)“天機(jī)”，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。這個(gè)定律比開普勒定律更深刻（揭示了運(yùn)動(dòng)的原因）、更普遍（適用于一切物體）、更簡(jiǎn)練（一個(gè)公式），此外還有“自恰”。學(xué)到這里，學(xué)生的體驗(yàn)是更高興、更佩服和更激動(dòng)。教科書曾經(jīng)引用一位英國(guó)詩人歌頌牛頓的詩句（《必修1》第四章章首）：“自然和自然的法則在黑暗中隱藏。上帝說，讓牛頓去吧，于是一切都被照亮?！苯炭茣€抄錄了一個(gè)“外行人”馬克?吐溫的話：“科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實(shí)，增添一點(diǎn)猜想，竟能贏得那么多收獲！”。杰出人物的心靈是相通的，這話雖然出自外行人之口，卻道出了科學(xué)方法的真諦，那就是：

不完整的事實(shí)（或不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评恚孪肱c假設(shè)↓可檢驗(yàn)的結(jié)論↓新事實(shí)的檢驗(yàn)

在發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程中，盡管第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)成千上萬，但那只是有關(guān)太陽系的行星的數(shù)據(jù)，因此只能算是“零星”的事實(shí)；把行星之間的引力推廣到月球－地球之間、地球與地面物體之間，以至推廣到一切物體之間，這是“猜想”；后來測(cè)得了萬有引力常量G，于是根據(jù)萬有引力定律得出了可檢驗(yàn)的結(jié)論――對(duì)海王星的預(yù)言。海王星的發(fā)現(xiàn)和天體質(zhì)量的測(cè)量則是馬克?吐溫所說的“收獲”。

教科書的編者認(rèn)為，科學(xué)并非自然本身，它是人對(duì)自然認(rèn)識(shí)的過程與產(chǎn)物。因此，編者希望在教科書中介紹的科學(xué)內(nèi)容不再是獨(dú)立于人生的冷冰冰的公式和法則，教科書要使學(xué)生通過科學(xué)內(nèi)容看到其背后人的智力活動(dòng)與人的情感。

“開普勒定律”“萬有引力定律”是學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握的知識(shí)點(diǎn)，在教科書中我們以它為載體，著眼于三維目標(biāo)的整合，很自然地讓學(xué)生“體會(huì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱難之旅，領(lǐng)略物理公式的簡(jiǎn)約之美”，而不局限于“赤裸裸”的知識(shí)。這就既掌握了知識(shí)點(diǎn)，也經(jīng)歷了過程，感悟了方法，也在這個(gè)過程中有了積極的情感體驗(yàn)。學(xué)懂了物理（學(xué)會(huì)），一個(gè)物理老師，你讓學(xué)生喜歡上了物理（樂學(xué)），通過一定的過程與方法（會(huì)學(xué)），你就達(dá)成了三維目標(biāo)。

亞里士多德：“不了解運(yùn)動(dòng)，就不了解自然。”伽利略把精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)的、邏輯的推演相結(jié)合，是近代物理學(xué)研究的肇啟和標(biāo)識(shí)，而這正是從對(duì)運(yùn)動(dòng)的研究中實(shí)現(xiàn)的。歷史學(xué)家巴特菲《現(xiàn)代科學(xué)的起源》：“在我看來，過去15個(gè)世紀(jì)里，人類心靈遇到并克服的所有智力障礙中，最富有魅力和最舉足輕重的，是運(yùn)動(dòng)的問題。”牛頓《原理》前言：“我奉獻(xiàn)這一作品，作為哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理；因?yàn)檎軐W(xué)的全部責(zé)任似乎在于——以運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象去研究自然界中的力，然后從這些力去說明其他現(xiàn)象?！?/p>

（二）為什么在《力學(xué)》中先學(xué)習(xí)“運(yùn)動(dòng)學(xué)”？

對(duì)運(yùn)動(dòng)的研究必然導(dǎo)致對(duì)“力”的研究，但力實(shí)際上是一個(gè)極為抽象的概念，而且沒有對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其改變的研究，就無法研究力。事實(shí)上，力的概念和量度是伴隨牛頓運(yùn)動(dòng)定律才確定起來的。第一定律給出了力的概念，第二定律解決了力（和質(zhì)量）的量度問題。三、學(xué)生實(shí)驗(yàn)的寫法與過去不同

科學(xué)實(shí)驗(yàn)是人類與自然的主動(dòng)對(duì)話，迫使自然作出回答；科學(xué)實(shí)驗(yàn)又是用理性分析來指導(dǎo)觀察的方法。因此，不能把實(shí)驗(yàn)僅僅看著一種操作技能，更應(yīng)看到其心智技能這個(gè)要素。要在提高動(dòng)手能力的基礎(chǔ)上，認(rèn)識(shí)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)特征，認(rèn)識(shí)到把理性思維（包括數(shù)學(xué)及邏輯推理）和科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，才能讀懂大自然這本書。過去的教學(xué)大綱列出了22個(gè)實(shí)驗(yàn)，并在“說明”欄目中指出了所用的器材和方法。不僅如此，由于當(dāng)時(shí)教科書的惟一性，實(shí)驗(yàn)的操作實(shí)際上也被固定下來了。課程標(biāo)準(zhǔn)與此不同，它在“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”中給出的是物理實(shí)驗(yàn)方面的能力要求，實(shí)驗(yàn)的數(shù)量比過去多，但對(duì)具體器材、方法、操作等的要求卻是非剛性的。應(yīng)該做的學(xué)生實(shí)驗(yàn)與其他教學(xué)內(nèi)容結(jié)成一體，散落在各個(gè)模塊中。因此，新教科書中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)不能讓學(xué)生“照方抓藥”，而是做了以下改變。1.增加了探究性探究精神要貫穿于整個(gè)課程，包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)在內(nèi)。中學(xué)課程里的學(xué)生實(shí)驗(yàn)有探究性的、驗(yàn)證性的、測(cè)量性的，即使是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，也要體現(xiàn)探究精神。例如，《必修2》中的實(shí)驗(yàn)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”。例1：實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(p73)

過去：只寫如何操作、得出什么結(jié)論現(xiàn)在（必2－P26)

……

要注意下面幾個(gè)問題。

1.重物下落過程中，除了重力外會(huì)受到哪些阻力？怎樣減少這些阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響？

2.重物下落時(shí)，最好選擇什么樣的兩個(gè)位置作為過程的開始和終結(jié)？

……4.實(shí)驗(yàn)報(bào)告中要寫明……以及對(duì)結(jié)論可靠性的評(píng)估，包括對(duì)可能產(chǎn)生的誤差的分析。課文是在“提出問題”，而學(xué)生則應(yīng)做出猜想、然后通過自己的操作或者邏輯分析得出結(jié)論。在實(shí)際教學(xué)中，有的學(xué)生就指出空氣阻力還不是最重要的，紙帶與計(jì)時(shí)器的摩擦對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響可能更大。為了支持自己的觀點(diǎn)，學(xué)生特意把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器調(diào)得不再豎直以突出摩擦對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，把這種情況下測(cè)得的下落速度與調(diào)直時(shí)的測(cè)量結(jié)果對(duì)比。這不就是在做實(shí)實(shí)在在的科學(xué)探究嗎？

另一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)“探究求合力的方法”（《必修1》第三章P62），也是一個(gè)創(chuàng)新寫法的實(shí)例。那段課文沒有像以前一樣寫明應(yīng)該怎樣操作、會(huì)看到什么現(xiàn)象、現(xiàn)象說明什么問題、最后得出什么結(jié)論，而是在簡(jiǎn)單介紹原理之后指出“探究時(shí)應(yīng)該注意下面幾個(gè)問題”（P62）。這幾個(gè)問題實(shí)際上是對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)，不過不是用灌輸?shù)姆绞?，而是引?dǎo)學(xué)生通過自己的思維活動(dòng)，在獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上得以解決。這樣做不僅能使學(xué)生更好地學(xué)到這段知識(shí)，更重要的是使學(xué)生提高獲取知識(shí)的能力。2.突出科學(xué)思想

與操作技能相比，實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)思想與科學(xué)方法更為重要。

例如，過去用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度時(shí)，強(qiáng)調(diào)的是：紙帶上某兩點(diǎn)間的平均速度等于時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度。現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)的是：足夠小的間隔中的平均速度等于其中任意一點(diǎn)的瞬時(shí)速度(p16)。為此，教科書第一個(gè)測(cè)量瞬時(shí)速度的實(shí)驗(yàn)(p20)不是測(cè)量重物牽引的小車的速度，而是測(cè)量手拉紙帶這樣無規(guī)則變化的速度（這時(shí)平均速度與時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度沒有確定的關(guān)系）。這樣做的目的是強(qiáng)化瞬時(shí)速度和平均速度這兩個(gè)概念的一般關(guān)系而不是某種特殊關(guān)系。aΔS

T2=

例3：《必修1》第三章實(shí)驗(yàn)：“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”(必修1p71)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)也體現(xiàn)了編者在實(shí)驗(yàn)中突出科學(xué)思想的意圖。這段教材的線索如下：

分析實(shí)例：大汽車與小汽車、一般客車與賽車，獲得加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的感性認(rèn)識(shí)↓

關(guān)于加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，給出思路和數(shù)據(jù)處理建議

關(guān)于加速度與質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，給出思路和數(shù)據(jù)處理建議↓

協(xié)助學(xué)生解決兩個(gè)操作問題（加速度的測(cè)量、力的提供和測(cè)量，圖4.2-4提供案例）↓

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論這里貫穿的科學(xué)思想是：由經(jīng)驗(yàn)做出猜測(cè)，做實(shí)驗(yàn)為猜測(cè)提供新的、半定量的佐證。需要強(qiáng)調(diào)的是，不能期望這個(gè)實(shí)驗(yàn)獲得“a與F成正比、a與m成反比”的確切結(jié)果。實(shí)際上也沒必要存有這樣的期望，因?yàn)榭茖W(xué)定律本來就不是從有限的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直接歸納出來的(課文P73-74)。

……實(shí)驗(yàn)的結(jié)果往往不盡人意，得到的數(shù)據(jù)不像定律描述的那樣完美。不過，不要?dú)怵H，更不能任意修改數(shù)據(jù)去適應(yīng)書本上的結(jié)論。為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的差別？自然，中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)器材的精密度不高，但是，也可能有更深層次的原因。返回

在通過實(shí)驗(yàn)探究加速度與物體受力的關(guān)系時(shí)，我們根據(jù)現(xiàn)象的分析和粗略的數(shù)據(jù)，猜測(cè)加速度可能與物體所受的力成正比。這是一個(gè)猜測(cè)，需要實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。于是我們做了幾次實(shí)驗(yàn)，得到了幾條直線。這些圖象并沒有完全驗(yàn)證我們的猜測(cè)，但它們強(qiáng)烈地向我們提示，這樣的猜測(cè)很可能是正確的！你可能說，中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)器材的精密度不夠，用更好的儀器就能得到過原點(diǎn)的直線了。但是，如果用了更好的儀器，就要用更高的標(biāo)準(zhǔn)來檢驗(yàn)這條直線，這時(shí)仍然會(huì)發(fā)現(xiàn)它不過原點(diǎn)……

……物理學(xué)的規(guī)律不是通過有限的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)“歸納”出來的，它們之所以正確，歸根結(jié)底是因?yàn)橛伤鼈兊贸龅臒o數(shù)結(jié)論都與事實(shí)一致。即便如此，我們也時(shí)刻不能丟掉一顆懷疑的心，很可能在某些新的情況下，我們習(xí)以為常的規(guī)律又會(huì)出現(xiàn)問題。P47旁批：“伽利略把他的結(jié)論外推到90度是需要很大勇氣的”。P32，小車的速度與時(shí)間的關(guān)系，點(diǎn)子是否完全落在一條直線上？第7行：“……可以有很大的把握說……”P73-74(加速度與質(zhì)量的關(guān)系)：“實(shí)際的規(guī)律很可能就是這樣的”P74第2段，“我們的結(jié)論仍然帶有猜想和推斷的性質(zhì)，只有……”P94：同學(xué)們學(xué)過許多物理規(guī)律……我們的責(zé)任是忠實(shí)地記錄一切原始數(shù)據(jù)。必修1中的其他例子

指導(dǎo)思想：能量與做功有關(guān)

感性認(rèn)識(shí)：能量（動(dòng)能）與速度有關(guān)↓↓

提出的問題：做功與速度的變化有什么關(guān)系?↓

解決的思路：更換橡皮筋，使做功加倍，用紙帶測(cè)速度↓

操作技巧：使木板傾斜以做補(bǔ)償↓

數(shù)據(jù)處理：分別作出各種圖象

W～v？、W～v2？、W～v3？……

這段教學(xué)不能滿足于讓學(xué)生按步驟操作，更不能使學(xué)生陷入操作的枝節(jié)問題。應(yīng)努力使上述邏輯線索在學(xué)生頭腦中清晰起來。例4：《必修2》第7章(P64)中第6節(jié):“實(shí)驗(yàn):探究功與物體速度變化的關(guān)系”，這節(jié)的邏輯線索如下：3.加入了設(shè)計(jì)因素教科書注重實(shí)驗(yàn)原理，至于具體操作，鼓勵(lì)師生因地制宜，自行設(shè)計(jì)。例如，《必修1》(P71)第三章學(xué)生實(shí)驗(yàn)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的呈現(xiàn)上,教材就只給出“制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)的兩個(gè)問題”和一個(gè)“參考案例”期望學(xué)生根據(jù)這個(gè)思路和自己的資源設(shè)計(jì)具體的方案；《必修2》里的研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，課文也是著重講實(shí)驗(yàn)原理。至于怎樣獲得平拋運(yùn)動(dòng)的樣本，教科書提供了幾個(gè)方案（P12）供選擇，師生也可以設(shè)計(jì)自己的方案。大多數(shù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)都有類似的處理。4.強(qiáng)調(diào)用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

教科書中提倡用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),這也是一個(gè)規(guī)范化的科學(xué)方法。在《必修1》第一章第4節(jié)(P19)，從高中物理的第一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)開始，就要求用圖象表示手拉紙帶的速度與時(shí)間的關(guān)系，并提出用平滑曲線來“擬合”坐標(biāo)系中所描的點(diǎn)的思想。擬合時(shí)對(duì)曲線的要求是“順勢(shì)”、“平滑”，如果不能使所有的點(diǎn)都恰好落在曲線上，那么曲線兩側(cè)的點(diǎn)的個(gè)數(shù)要大致相同（p22）。返回

第二章第1節(jié)探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律(P32)第二章第3節(jié)研究自由落體運(yùn)動(dòng)的小實(shí)驗(yàn)（“做一做”欄目P40）第三章(彈力)第2節(jié)課后習(xí)題第4題（P56）第四章第2節(jié)“探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)（P73）第七章第6節(jié)“探究功與速度變化的關(guān)系”(P64)在以后的學(xué)習(xí)中，教科書反復(fù)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用圖象來處理數(shù)據(jù)，以強(qiáng)化學(xué)生的這種能力：通過實(shí)驗(yàn)探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，當(dāng)然可以做出加速度隨質(zhì)量變化的圖象，由圖中曲線的形狀判斷兩者的關(guān)系。但是實(shí)驗(yàn)得到的曲線的形狀比較復(fù)雜，難以斷定它的性質(zhì)，圖像是否是直線就很容易判斷。因此教科書指出了一個(gè)方法(P72)：不作

圖象，而作圖象，通過這個(gè)圖象是否直線來判斷a是否與m成反比。如果這個(gè)圖象不是直線再嘗試或其他關(guān)系（下1片）。這個(gè)方法在第五章第6節(jié)探究功與物體速度變化的關(guān)系時(shí)再次出現(xiàn)。在以后的選修課中也將多次運(yùn)用。教科書特別指出了運(yùn)用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的技巧：以直代曲。

以a為縱坐標(biāo)、m為橫坐標(biāo)，如果曲線是雙曲線的一枝，a與m就是反比例關(guān)系

以a為縱坐標(biāo)、為橫坐標(biāo)，如果畫出的是一條直線，a

與m就是反比例關(guān)系返回與過去相比，上面的四項(xiàng)變化基于編者這樣一個(gè)理念：大家常說的“實(shí)驗(yàn)技能”，主要指心智技能，而非手工技藝。分析歷史上的著名實(shí)驗(yàn)可以看到，它們之所以著名，原因在于設(shè)計(jì)巧妙，并不在于操作者的手工技藝多么高超。21世紀(jì)對(duì)于優(yōu)秀技工的要求則是腦力勞動(dòng)主導(dǎo)下的手腦并用，不但手要巧，心更要靈。四、關(guān)于科學(xué)探究的理解和科學(xué)探究在教材中的呈現(xiàn)了解科學(xué)探究及物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ笪锢韺W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。在高中物理課程各個(gè)模塊中都安排了一些典型的科學(xué)探究或物理實(shí)驗(yàn)。高中學(xué)生應(yīng)該在科學(xué)探究和物理實(shí)驗(yàn)中達(dá)到以下要求。

科學(xué)探究要素和對(duì)科學(xué)探究及物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕疽螅?⑴提出問題能發(fā)現(xiàn)與物理學(xué)有關(guān)的問題從物理學(xué)的角度較明確地表述這些問題認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的意義 ⑵猜想與假設(shè)對(duì)解決問題的方式和問題的答案提出假設(shè)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)認(rèn)識(shí)猜想與假設(shè)的重要性⑶制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵延袟l件，制定實(shí)驗(yàn)方案嘗試選擇實(shí)驗(yàn)方法及所需要的裝置與器材考慮實(shí)驗(yàn)的變量及其控制方法認(rèn)識(shí)制定計(jì)劃的作用⑷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)用多種方式收集數(shù)據(jù)按說明書進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，會(huì)使用基本的實(shí)驗(yàn)儀器如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，知道重復(fù)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的意義具有安全操作的意識(shí)認(rèn)識(shí)科學(xué)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重要性 ⑸分析與論證對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理嘗試根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)得出結(jié)論對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋和描述認(rèn)識(shí)在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行分析論證是很重要的 ⑹評(píng)估嘗試分析假設(shè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果間的差異注意探究活動(dòng)中未解決的矛盾，發(fā)現(xiàn)新的問題吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，改進(jìn)探究方案認(rèn)識(shí)評(píng)估的意義 ⑺交流與合作能寫出實(shí)驗(yàn)探究報(bào)告在合作中注意既堅(jiān)持原則又尊重他人有合作精神認(rèn)識(shí)交流與合作的重要性四、關(guān)于科學(xué)探究的理解和科學(xué)探究在教材中的呈現(xiàn)（一）課程中的科學(xué)探究有三重意義

第一，它是一種學(xué)習(xí)方法。強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，在這個(gè)過程中獲取知識(shí)、體會(huì)科學(xué)方法、受到情感態(tài)度價(jià)值觀的熏陶。

第二，科學(xué)探究本身也是學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

平常所說的知識(shí)包括了陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)[1]，怎樣進(jìn)行科學(xué)探究是一種程序性知識(shí)，以前我們對(duì)這類知識(shí)的學(xué)習(xí)不夠重視。在科學(xué)課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生要通過對(duì)探究過程的反復(fù)體驗(yàn)，學(xué)會(huì)怎樣進(jìn)行科學(xué)探究。[1]皮連生著：《智育心理學(xué)》，人民教育出版社1996年4月第1版。

第三，科學(xué)探究還是一種精神。是一種求實(shí)、求真和理性懷疑精神。要用這種精神探索和研究自然規(guī)律，也要用這種精神學(xué)習(xí)整個(gè)課程中的所有內(nèi)容。這點(diǎn)是科學(xué)探究的靈魂，尤為重要。

例如，實(shí)驗(yàn)儀器的使用規(guī)則，雖然不是自然規(guī)律，但也可以通過科學(xué)探究來學(xué)習(xí)。有一種說法，認(rèn)為學(xué)習(xí)這類內(nèi)容時(shí)不能進(jìn)行探究，只能嚴(yán)格要求，即使不明白其中的道理也要記住這些規(guī)則，否則這些重要的要求在學(xué)生頭腦中就不清晰，還可能損壞器材。其實(shí)，儀器的使用規(guī)則都是有道理的，學(xué)生應(yīng)該通過自己的探究來學(xué)習(xí)這些道理。

我們通過稱量橡皮、鉛筆的質(zhì)量來學(xué)習(xí)天平的使用方法，學(xué)習(xí)過程中要一邊操作一邊思考下面幾個(gè)問題：

●

天平應(yīng)水平放置。你所用的天平有沒有檢查天平底座是否水平的裝置？應(yīng)怎樣調(diào)平？●

天平使用前要使橫梁平衡。每臺(tái)天平都有平衡螺母，用來調(diào)整橫梁的平衡。你的天平的平衡螺母安裝在什么位置？如果橫梁的左臂偏高，應(yīng)該向哪個(gè)方向旋動(dòng)平衡螺母？

●

你的砝碼盒中最小砝碼的質(zhì)量是多少？實(shí)際上，天平還能夠分辨出比它更小的質(zhì)量，這時(shí)就要靠游碼了。游碼相當(dāng)于一個(gè)“秤砣”，它每向右移動(dòng)一格，就等于在右盤中增加一個(gè)很小的砝碼。在你的天平上，一個(gè)這樣的小格相當(dāng)于多大質(zhì)量的砝碼？使用天平之前，應(yīng)該使游碼停留在什么位置？使用天平時(shí)，要求把待稱的物體放到左盤，在右盤中增減砝碼。為什么要這樣做？

……

關(guān)于天平的使用，你認(rèn)為還應(yīng)該注意什么問題？

《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·物理（九年級(jí)）》，人民教育出版社2001年12月第1版第10頁。例：想想做做――天平的使用方法物理課程標(biāo)準(zhǔn)指出了科學(xué)探究的幾個(gè)要素。“要素”不同于“環(huán)節(jié)”。一個(gè)過程缺少必要的環(huán)節(jié)就會(huì)中斷；而課程標(biāo)準(zhǔn)指出的要素是科學(xué)探究的標(biāo)志，一個(gè)具體的教學(xué)過程只要具有一兩個(gè)這樣的要素，它就有了探究性。也就是說，學(xué)習(xí)時(shí)的科學(xué)探究不一定是“完整”的。因此，也不能苛求教師在課堂教學(xué)中都要展現(xiàn)“完整”的科學(xué)探究。

(二)探究形式是多種多樣的

例如，教材中的“思考與討論”、“做一做”欄目，都是重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，都是為學(xué)生嘗試不同學(xué)習(xí)方式特別是進(jìn)行科學(xué)探究搭建的平臺(tái)。希望老師們充分利用好這些”平臺(tái)”，引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)學(xué)習(xí)方式。

老師問：能不能根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，用最簡(jiǎn)便的方法估算實(shí)驗(yàn)中小車從位置0到位置5的位移（p37）？

學(xué)生A：能?？梢杂孟旅娴霓k法估算：x＝0.38×0.1＋0.63×0.1＋0.88×0.1＋1.11×0.1＋1.38×0.1＝……

學(xué)生B：這個(gè)辦法不好。從表中看出，小車的速度在不斷增加，0.38只是0時(shí)刻的瞬時(shí)速度，以后的速度比這個(gè)數(shù)值大。用這個(gè)數(shù)值乘以0.1s，得到的位移比實(shí)際位移要小。后面的幾項(xiàng)也有同樣的問題。

學(xué)生A：老師要求的是“估算”，這樣做是可以的。

老師：你們兩個(gè)人說得都有道理。這樣做的確會(huì)帶來一定誤差，但在時(shí)間間隔比較小、精確程度要求比較低的時(shí)候，可以這樣估算。要提高估算的精確程度，可以有多種方法。其中一個(gè)方法請(qǐng)大家考慮：如果當(dāng)初實(shí)驗(yàn)時(shí)時(shí)間間隔不是取0.1s，而是取得更小些，比如0.06s，同樣用這個(gè)方法計(jì)算，誤差是不是會(huì)小一些？如果取0.04s、0.02s……誤差會(huì)怎樣？

例2：

例3：

例4：例5：說一說（必修1，P53，科學(xué)探究一例）

質(zhì)子帶正電，但質(zhì)子（與中子一起）卻能聚在一起構(gòu)成原子核。根據(jù)你的推測(cè)，原因可能是什么？例6：思考與討論（必修2，P58，）

地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑。會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度時(shí)，地面對(duì)車的支持力是零？這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少？……

例7：說一說（必修1，P22）

百米賽跑時(shí)運(yùn)動(dòng)員的速度從始至終不變嗎？如果有變化，你估計(jì)是怎樣變化的？某位運(yùn)動(dòng)員百米賽跑的成績(jī)是10.57s，按照你的估計(jì)畫出他在這段時(shí)間的v-t圖象的草圖。如果是沒有受過訓(xùn)練的同學(xué)跑百米，他的v-t圖象的形狀可能有什么不同？

與“探究形式是多種多樣的”相對(duì)應(yīng)，學(xué)習(xí)中可以通過多種形式體驗(yàn)科學(xué)探究過程。比如，對(duì)于某些內(nèi)容，教師可以按歷史的發(fā)展展開教學(xué)，使學(xué)生從前輩大師的工作中體會(huì)科學(xué)探究。例如，伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究（必修1，P45）例：伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究（必修1，P45）綿延兩千年的錯(cuò)誤邏輯的力量猜想與假設(shè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證伽利略的科學(xué)方法

實(shí)際教學(xué)中最難把握的是提出問題這個(gè)要素。學(xué)生提的問題五花八門，有的雖然有意義，但未必與教學(xué)發(fā)展方向一致。因此，多數(shù)課題恐怕還是要由教師提出。這樣做還是科學(xué)探究嗎？還是！根據(jù)現(xiàn)象或過去的知識(shí)找出矛盾或疑問，把它清晰地表述出來，這是一個(gè)很好的教學(xué)習(xí)慣。教師經(jīng)常這樣做，時(shí)間久了學(xué)生也就自然而然地這樣做，遇到相似的場(chǎng)景時(shí)會(huì)不自覺地在心里產(chǎn)生疑問，于是就形成了提出問題的習(xí)慣，也就逐漸學(xué)會(huì)了怎樣提出問題。我們強(qiáng)調(diào)這樣的教學(xué)過程，就是在踐行印度哲學(xué)家菩德曼的一句名言

“播種一種行為，收獲一種習(xí)慣”，我們這樣做是在引導(dǎo)“批判性的思維”，是在培養(yǎng)“懷疑精神”。（三）應(yīng)當(dāng)特別關(guān)注“猜想與假設(shè)”

中學(xué)教學(xué)中的科學(xué)探究最應(yīng)該注意的就是猜想與假設(shè)這個(gè)要素，猜想與假設(shè)是創(chuàng)造性思維中最活躍的因素。這樣說，是基于我們對(duì)科學(xué)過程的理解：科學(xué)定律不是根據(jù)有限的（盡管可能是大量的）事實(shí)歸納出來的，新知識(shí)的建立常常不在于實(shí)驗(yàn)證據(jù)的多寡，而在于研究者的想象力、洞察力（直覺是發(fā)明的工具，邏輯是證明的工具）?？茖W(xué)中的重大發(fā)現(xiàn)是這樣，日常生活與工作中的新認(rèn)識(shí)、新見解也是這樣。例1：說一說（必修1，P45）

為什么物體在真空中下落的情況與在空氣中下落的情況不同？關(guān)于這個(gè)問題，你有什么假設(shè)或猜想？

你從表中發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律嗎？你能嘗試解釋這個(gè)規(guī)律嗎？——嘗試解釋就是做出假設(shè)和猜想。

例2：（必修1，P46）

（4）科學(xué)探究不一定都要?jiǎng)邮肿鰧?shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，這是從整體上說實(shí)驗(yàn)推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展，而絕不是說，物理學(xué)中的每一個(gè)規(guī)律都“應(yīng)該”或者“可以”直接由實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來。明確了這個(gè)認(rèn)識(shí)以后，在學(xué)習(xí)過程中我們就敢于確認(rèn)：包含了科學(xué)探究的若干要素，但不包含學(xué)生實(shí)驗(yàn)或演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程，也是科學(xué)探究。例如，前面所舉的“說一說”、“思考與討論”都是這樣的例子。

高中物理中的科學(xué)探究不全是實(shí)驗(yàn)探究，它比初中階段的探究范圍更廣泛。為此，教材安排了幾個(gè)典型的、沒有實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的科學(xué)探究。例如物理必修2第5章第5節(jié)“探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式”、第6章第6節(jié)“探究向心加速度大小的表達(dá)式”等。

沒有實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程也可以是科學(xué)探究，明確了這一點(diǎn)能使我們解放思想、放開眼界，克服教學(xué)時(shí)科學(xué)探究中的形式主義。綜上所述，科學(xué)探究主要是一種精神，它應(yīng)該貫穿于整個(gè)學(xué)習(xí)過程。教師要想盡一切方法調(diào)動(dòng)學(xué)生探求新知識(shí)的積極性，而不只是讓學(xué)生被動(dòng)地吸收知識(shí)，這樣就體現(xiàn)了新課程的探究精神。我們不宜說某節(jié)課是科學(xué)探究課，某節(jié)不是；也不宜說某個(gè)教學(xué)活動(dòng)是，某個(gè)不是。科學(xué)探究的精神要滲透到全部教學(xué)活動(dòng)中。五、提供原始材料

關(guān)注聯(lián)系實(shí)際例1：“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的章首語

……據(jù)報(bào)導(dǎo)，上海磁浮總長(zhǎng)33km，一次試車時(shí)全程行駛了約7min30s，其中以430km/h的最高速度行駛約30s。

……

根據(jù)報(bào)紙上的數(shù)據(jù)，再按照實(shí)際情況做些簡(jiǎn)化的假設(shè)，你自己就能估算它的加速度！例2：做一做（p44）

從某磚墻前的高處使一個(gè)石子自由落下，拍攝石子在空中的照片如圖。由于石子的運(yùn)動(dòng)，它在照片上留下了一條模糊的徑跡。已知每塊磚的平均厚度為6cm，拍攝到的石子位置A

距石子起落點(diǎn)的豎直距離約2m。怎樣估算這個(gè)照相機(jī)的曝光時(shí)間？

例三：

這個(gè)GPS定位器此刻處于我國(guó)哪個(gè)城市的什么部位？從顯示屏中你還能獲得哪些信息？（必修1，P11）繼續(xù)例5：必修1，P47第3題

為了測(cè)出井口到水面的距離，讓一個(gè)小石塊從井口自由落下，經(jīng)過2.5s后聽到石塊擊水的聲音，估算井口到水面的距離。考慮到聲音在空氣中傳播需用一定的時(shí)間，估算結(jié)果偏大還是偏小？

例6：空氣阻力對(duì)拋體運(yùn)動(dòng)軌跡的影響（必修2，P42）

……

以上討論都有一個(gè)前提，即空氣的阻力可以忽略。如果速度不大，例如用手拋出一個(gè)石塊，這樣處理的誤差不大。但是物體在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度越大，阻力也越大，所以，研究炮彈的運(yùn)動(dòng)時(shí)就不能忽略空氣的阻力。炮彈運(yùn)動(dòng)的實(shí)際軌跡大致是怎樣的？例7（p18）：

協(xié)和式客機(jī)，由英法兩國(guó)共同研制，1976年投入運(yùn)營(yíng)。它能在20000m的高空以2倍聲速飛行，是惟一的超音速客機(jī)。但是，它的能耗太大，飛行和維護(hù)的成本太高，加之起飛和降落時(shí)的巨大噪聲，以及安全隱患，所有協(xié)和式飛機(jī)于2003年10月已全部退出運(yùn)營(yíng)。近30年的“協(xié)和史”引發(fā)人們深思：有沒有必要無限制地追求“高速度”？

給老師的一點(diǎn)建議：

做有心人，勤于積累，努力豐富自己的“課程資源庫(kù)”。

例：2008.04.08湖南湖北浙江等省市遭冰雹襲擊

4月8日，一居民展示凍在一起的冰雹。當(dāng)日5時(shí)30分左右，浙江省海寧市長(zhǎng)安鎮(zhèn)遭冰雹襲擊，當(dāng)?shù)夭簧俜课?、汽車等遭到不同程度的破壞。新華社發(fā)

2007年9月13日，中國(guó)科學(xué)家在北京宣布研制成功新一代通用中央處理器芯片——龍芯２Ｅ，是工作人員在展示龍芯２Ｅ性能達(dá)到了中檔奔騰Ⅳ處理器的水平。龍芯２Ｅ包含４７００萬個(gè)晶體管、面積約兩個(gè)拇指蓋大小、功耗在３至８瓦范圍內(nèi)。1.

磚塊被頂在墻壁上為什么不會(huì)滑落？2.當(dāng)戰(zhàn)士頂磚塊的力增大時(shí)，摩擦力大小變化嗎？3.為使磚塊不滑落,頭頂?shù)膲毫χ辽俣啻?？?jì)算這個(gè)問題還需知道哪些條件?報(bào)載照片：從“頭”練起●結(jié)合本節(jié)課（摩擦力）的知識(shí)，你能提出并解決哪些相關(guān)的問題？……科學(xué)家研發(fā)出納米發(fā)電機(jī)

移動(dòng)身體就可發(fā)電

研究人員已開發(fā)出一種納米發(fā)電器，它可以將我們移動(dòng)身體時(shí)自然產(chǎn)生機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。隨著研究的深入，利用我們一天在辦公室的活動(dòng)，納米發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能，足夠給我們的個(gè)人電子設(shè)備(如手機(jī)、MP3播放器、筆記本電腦等)供電。

噴水飛行背包德國(guó)09年2月12日上市一款名為“噴射懸浮飛行器”的噴水飛行背包，能以向下噴射兩道高壓水柱的方式把使用者推離地面9米。

重慶開縣雷擊事件

5月23日下午4點(diǎn)多，重慶開縣義和鎮(zhèn)興業(yè)村小學(xué)學(xué)生被雷電擊中，造成7名小學(xué)生死亡、44名小學(xué)生受傷，其中5人重傷。氣象專家認(rèn)為，雷擊災(zāi)害是天災(zāi)，但開縣沒有安裝避雷裝置，也是造成7名小學(xué)生死亡的原因之一。京津城際列車最高時(shí)速達(dá)394.3千米，啟動(dòng)后5分鐘速度達(dá)300千米/小時(shí)------這可以編擬一個(gè)聯(lián)系實(shí)際的物理好題！

1969年人類首次登月成功。在一次登月活動(dòng)中，宇航員R.Scort在月球?qū)嶒?yàn)上做了落體，證實(shí)了榔頭和羽毛下落一樣快。費(fèi)恩曼曾講過一個(gè)笑話：一位婦女因駕車超速被攔，警察對(duì)她說：“太太，您剛才的車速是每小時(shí)60英里!”婦女反駁說：“先生，這真是天大的笑話!我剛才只開了7分鐘。離一個(gè)小時(shí)還早啦，怎么可能是一小時(shí)走了60英里呢?”“太太，我的意思是說，如果您繼續(xù)像現(xiàn)在這樣開車，在下一個(gè)小時(shí)您將開過60英里?！本旖忉屨f。這位婦女不屑一顧地說：“這更是不可能的。我只要再行駛10英里就到家了，根本不需要再開60英里的路程。”

知識(shí)理解上有什么歧義？呈現(xiàn)方式上有什么特色？教學(xué)處理上應(yīng)注意什么？第二部分：必修1、2教材分析和教學(xué)建議第一章《運(yùn)動(dòng)的描述》時(shí)刻時(shí)間物體的運(yùn)動(dòng)位置質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參考系（坐標(biāo)系）位移平均速度速度時(shí)間圖象瞬時(shí)速度速度的測(cè)量平均加速度瞬時(shí)加速度1、內(nèi)容概述及其呈現(xiàn)特色（1）建立為描述物體的運(yùn)動(dòng)所必須有的幾個(gè)基本概念：質(zhì)點(diǎn)、參考系、坐標(biāo)系、時(shí)刻、時(shí)間、位置、位移、速度、加速度及標(biāo)量和矢量。（2）初步認(rèn)識(shí)理想模型及其意義（3）理解速度：速度是描述物理（質(zhì)點(diǎn)）運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)參量之一；描述質(zhì)點(diǎn)位置隨時(shí)間變化的快慢和方向，即位置的時(shí)間變化率。（4）理解加速度：加速度是描述物體（質(zhì)點(diǎn)）速度變化的快慢和方向的物理量，即速度的時(shí)間變化率。（5）會(huì)測(cè)速度2、質(zhì)點(diǎn)概念在教學(xué)中應(yīng)該關(guān)注的問題什么情況下，實(shí)際物體的運(yùn)動(dòng)才能看作質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)？

一個(gè)物體各個(gè)部位各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況有可能完全相同，即每一時(shí)刻各點(diǎn)的速度，加速度等完全相同，各點(diǎn)的位移和軌道經(jīng)平行移動(dòng)后完全重合，這樣的運(yùn)動(dòng)稱為平動(dòng)。物體平動(dòng)時(shí)，物體各部位的運(yùn)動(dòng)可以用一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)來表示，于是整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)可模型化為一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，將物體的質(zhì)量賦予該點(diǎn)，便成質(zhì)點(diǎn)。

一個(gè)物體上不同點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況也可能彼此不同。但如果考察的是物體某種大范圍運(yùn)動(dòng)內(nèi)容，運(yùn)動(dòng)線度遠(yuǎn)大于物體結(jié)構(gòu)線度，那么可以略去各點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)差異，將物體運(yùn)動(dòng)處理成一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，物體又模型化為質(zhì)點(diǎn)。例如考察地球繞太陽運(yùn)動(dòng)時(shí)，因地球半徑遠(yuǎn)小于地球到太陽的距離，可以略去地球各部位的運(yùn)動(dòng)差異，將地球模型化為位于地球中心的質(zhì)點(diǎn)。結(jié)論之一：能否把物體看成質(zhì)點(diǎn)，取決于所研究物體的運(yùn)動(dòng)特性，平動(dòng)的剛體可以模型化為質(zhì)點(diǎn)。其具體意義在于，盡管剛體的形狀，大小不能忽略，但由于剛體內(nèi)各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況相同，因而可用其上任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)來描述該剛體的運(yùn)動(dòng)。結(jié)論之二：能否把物體看成質(zhì)點(diǎn)，還取決于物體的形狀和大小對(duì)于所研究的問題是否可以忽略。如果可以忽略，則在所研究的問題中，也可將其視為一個(gè)物質(zhì)點(diǎn)。用質(zhì)點(diǎn)模型解題一例：跳繩是一種健身運(yùn)動(dòng)。設(shè)某運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量是50kg,他一分鐘跳繩180次。假定在每次跳躍中，腳與地面接觸時(shí)間占跳躍一次所需時(shí)間的2/5,則該運(yùn)動(dòng)員跳繩時(shí)克服重力做功的平均功率是多少？（上海高考題）3、關(guān)于參考系

參考系的重要性由于運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，參考系在運(yùn)動(dòng)的描述中具有基礎(chǔ)性的意義。由于有時(shí)可以而且必須從不同的參考系研究問題，所以參考系之間的變換關(guān)系也就具有十分重要的意義?？傊?，任何物理問題的說明和分析實(shí)際上都離不開參考系。以往的高中物理教學(xué)中對(duì)參考系及其坐標(biāo)系強(qiáng)調(diào)不夠，不能不說是一個(gè)缺陷。一個(gè)依托參考物建立的“標(biāo)示空間位置的坐標(biāo)系”和配置在此坐標(biāo)系內(nèi)各點(diǎn)的“一套指示時(shí)間的同步的鐘”就組成一個(gè)參考系。參考物、坐標(biāo)系與參考系判斷一個(gè)物體究竟是運(yùn)動(dòng)還是靜止，都要選擇另外的物體作為參照。選擇參照的物體不同，結(jié)論可能不同。被選為參照的物體叫參照物或參考物。為了確切地或定量地說明一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，僅選擇一個(gè)參考物還不行，還必須在參考物上建立一套坐標(biāo)系，例如笛卡爾直角坐標(biāo)系等。有了坐標(biāo)系，就可以定量地確定物體在空間的位置。但描述物體的運(yùn)動(dòng)還需指明另一要素，即它在什么時(shí)刻經(jīng)過什么位置，也就是說要說明位置隨時(shí)間變化的情況。因此，從原則上說，坐標(biāo)系的各處都應(yīng)該配置一個(gè)鐘，而且同一坐標(biāo)系各處的鐘都必須是“同步”的，即走得快慢一樣。沒有參考系，無法判斷物體的運(yùn)動(dòng)與靜止。沒有坐標(biāo)系，無法定量地描述和研究物體的運(yùn)動(dòng)。坐標(biāo)系是參考系的數(shù)學(xué)抽象，是參考系的物理模型。由參考系而坐標(biāo)系，體現(xiàn)了一種一般性的科學(xué)方法。

通常的簡(jiǎn)略說法一般不再區(qū)分“參考物”和“參考系”，而強(qiáng)調(diào)“坐標(biāo)系是參考系的數(shù)學(xué)抽象”。在討論一般性問題時(shí)，往往只給出坐標(biāo)系而不必具體地指明它所參照的物體或參考系。

4、用極限思想定義瞬時(shí)速度

時(shí)刻t的瞬時(shí)速度是從時(shí)刻t到時(shí)刻t+△t的時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的平均速度在△t→o（但不等0）時(shí)的極限值。由此，我們必須注意到：瞬時(shí)速度概念上的精確性和測(cè)量上的近似性(理論上在變化，但因太小，在測(cè)量上已經(jīng)反映不出來)

例：浙江省功勛教師

吳加澍

“瞬時(shí)速度”概念的教學(xué)33.333.333.334.536.437.538.8

0.030.090.150.290.550.801.031.03.05.010203040△t(s)△x(cm)

v(cm/s)●“速度計(jì)的讀數(shù)就是即時(shí)速度的大小?！薄裢ǔＵf：“運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)刻（或某一位置）時(shí)的速度叫做即時(shí)速度?！薄駱O限法:平均速度瞬時(shí)速度以勻代變無限逼近ABG1G2變化率的普遍性及其意義

自然界中的各種現(xiàn)象都可以用某個(gè)（或某幾個(gè)）量隨時(shí)間的變化來描述。若將這個(gè)量作為時(shí)間t的函數(shù)作圖，能很清楚地看出這個(gè)變化過程的特點(diǎn)，而這個(gè)特點(diǎn)就是“變化率”的種種表現(xiàn)。自然界中某量D的變化量可以記為△D，發(fā)生這個(gè)變化的時(shí)間間隔可以記為△t，變化量△D與△t的比值就是這個(gè)量的變化率。

或

或

變化率有平均變化率和瞬時(shí)變化率。變化率表示變化的快慢和變化的趨勢(shì)，在函數(shù)的圖象里是圖線的斜率。

速度：質(zhì)點(diǎn)位移的時(shí)間變化率加速度：質(zhì)點(diǎn)速度v的時(shí)間變化率5、引導(dǎo)學(xué)生從變化率角度理解速度和加速度《第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究》一個(gè)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究處理變量問題方法勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移一個(gè)歷史上的實(shí)驗(yàn)自由落體運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度時(shí)間圖像1、內(nèi)容概述及其呈現(xiàn)特色

（1）從實(shí)驗(yàn)入手探究小車速度隨時(shí)間變化的關(guān)系，并從中建立勻變速直線運(yùn)動(dòng)的概念（2）勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：知三求二（3）自由落體運(yùn)動(dòng)的研究及其在物理學(xué)發(fā)展中的地位和意義

2、本章在內(nèi)容呈現(xiàn)上，特別注意引導(dǎo)學(xué)生從探究中學(xué)習(xí)知識(shí)，在學(xué)習(xí)知識(shí)中感悟研究方法例1：勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系

新教科書與原書不同，不是根據(jù)平均加速度的定義，再假定a不變的情況下，從公式變形得出位移公式。

新教科書的思路是：

研究一種實(shí)際運(yùn)動(dòng)：小車在重物牽引下的運(yùn)動(dòng)——測(cè)量在一系列時(shí)刻t的一系列速度v——作出v-t圖。

——發(fā)現(xiàn)v-t圖為斜直線

——從v-t圖求a，發(fā)現(xiàn)a不隨t而變，從而定義勻變速直線運(yùn)動(dòng)

——求斜直線方程，得出勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度方程。

——從勻速直線運(yùn)動(dòng)中的x=vt相當(dāng)于v-t圖線下的“面積”獲得啟發(fā)，遵循“化整為零，以恒代變；積零為整，再取極限”的方法，求得勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移方程。

首先提出問題：勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移與它的v-t

圖象下的面積相對(duì)應(yīng)；對(duì)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)，也是這樣嗎？接著，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)甲、乙、丙、丁圖的順序，用“微分—積分”的思路，得出勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移方程。返回

此種教學(xué)思路的特點(diǎn)

——本質(zhì)上是一種科學(xué)探究

——既有過程又有方法，既有行為又有思維。實(shí)驗(yàn)觀察能力與邏輯思維能力的培養(yǎng)融于一個(gè)科學(xué)問題的解決之中。

——提供了一種處理變量問題的典型的科學(xué)思想方法：化整為“零”，以恒代變；積“零”為整，再取極限。

——物理教學(xué)也要解放思想，也要與時(shí)俱進(jìn)。例如上述處理變量問題的思想方法其實(shí)就是微積分的思想方法。都說微積分難，但世界上絕大多數(shù)國(guó)家的高中都教微積分；都說相對(duì)論難，但世界上絕大多數(shù)國(guó)家的高中都教相對(duì)論。為什么會(huì)這樣？這就是一個(gè)值得思考的問題，一個(gè)解放思想的問題。微積分的思想并非深?yuàn)W莫測(cè)。微商就是變化率，是自變量變化很小時(shí)的函數(shù)的變化率，積分就是無限多項(xiàng)的無限小量的求和。高中學(xué)生是可以認(rèn)識(shí)和理解的?！羝骄俣群退矔r(shí)速度——滲透“極限”（必1，P16）◆實(shí)驗(yàn)：測(cè)速度——用平均速度代表瞬時(shí)速度（P20）◆討論：已知各時(shí)刻速度，是否可以估算位移（P37）◆推導(dǎo)：用v–t圖象導(dǎo)出勻變速運(yùn)動(dòng)的位移公式（P38）◆做一做：通過照片估算照相機(jī)的曝光時(shí)間（P44）◆探究：怎樣計(jì)算變力做的功？（必2，P64）新教材對(duì)“變與不變”的科學(xué)方法的學(xué)習(xí)做了系統(tǒng)化的、結(jié)構(gòu)化的處理返回

新教科書中的做法，就是讓學(xué)生感悟一個(gè)求知的過程，一種思想方法，一種用“已知”求解“未知”的精妙，讓學(xué)生領(lǐng)悟和欣賞物理學(xué)家怎樣看待自然界中的事物，怎樣在說明自然界如何運(yùn)行時(shí)，能夠采取的“意料之外”又在“情理之中”的思維方式和研究方法，諸如現(xiàn)在的“以恒代變”，以后的“以圓代曲”“以直代曲”等等。這對(duì)學(xué)生的情感、態(tài)度和價(jià)值觀也會(huì)產(chǎn)生潛移默化的影響。

例：電子束中電子的速度為6.4×107m/s，極板長(zhǎng)度8cm，間距d為5毫米，在兩板間加上50Hz交變電壓，如果所加電壓的最大值超過某一值U時(shí)，將出現(xiàn)以下現(xiàn)象：……求U的大小。3、自由落體運(yùn)動(dòng)的教學(xué)注重什么？培養(yǎng)“考生”：把有問題的教得沒有問題把自由落體運(yùn)動(dòng)僅僅當(dāng)作勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一個(gè)特例來教，就是把三個(gè)問題講清楚：

——什么叫自由落體運(yùn)動(dòng)？

——自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是什么？

——自由落體的加速度是多少？它隨著地球的緯度怎樣變化？這樣就把學(xué)生教得沒有問題了?！叭绻l在第一次學(xué)習(xí)量子概念時(shí)一點(diǎn)都不覺得糊涂,那么他就是一點(diǎn)也沒有懂.”——玻爾培養(yǎng)“學(xué)生”：把沒有問題的教得有問題

——楊福家：成功的教學(xué)必須誘發(fā)問題：聽了課、讀了書、只感到“聽得舒服，讀來都懂”是不夠的，真正的收獲還應(yīng)該反映在有沒有產(chǎn)生新的問題。知識(shí)的增長(zhǎng)必然孕育著新問題的產(chǎn)生。讓同學(xué)們?cè)谀贻p的心靈中留下或產(chǎn)生一些新問題，準(zhǔn)備在今后的歲月里去尋求答案，這才是教育真正成功。

把自由落體運(yùn)動(dòng)的研究當(dāng)作開啟近代科學(xué)大門的劃時(shí)代貢獻(xiàn)來教，就應(yīng)該而且可以誘發(fā)許多新的、有意義的科學(xué)問題落體運(yùn)動(dòng)司空見慣，何以成為物理學(xué)的源頭之一？智慧博學(xué)如亞氏者，何以鑄成大錯(cuò)，且一錯(cuò)近二千年。可悲的是誰？可怕的是什么？伽利略的高明之處是什么？自由落體運(yùn)動(dòng)的研究可以遷移到其他天體上嗎？g值的不同可能導(dǎo)致何種現(xiàn)象？如果g值在白天和黑夜不一樣，會(huì)有什么后果？g值為什么隨著緯度不同而不同？……這樣，在學(xué)生們的面前，科學(xué)的大門開啟了，探索真理的道路展現(xiàn)了。他們將會(huì)超越“書本是科學(xué)的世界”的觀念，認(rèn)識(shí)到“世界才是科學(xué)的書本”。

4、“伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究”在物理學(xué)和物理教學(xué)中的意義。伽利略敢于忽略空氣的阻力，是他研究落體運(yùn)動(dòng)獲得成功的思想基礎(chǔ)。與亞里士多德不同，他指出：在科學(xué)研究中，懂得忽略什么與懂得重視什么同等重要（有所為，有所不為）。這是一種新的科學(xué)思維方式，是理性思維，揚(yáng)棄經(jīng)驗(yàn)論的一種表現(xiàn)。正如后來愛因斯坦所說：雖然事件和經(jīng)驗(yàn)事實(shí)是整個(gè)科學(xué)的根底，但是它們并不構(gòu)成科學(xué)的內(nèi)容和它的真正本質(zhì)。科學(xué)的內(nèi)容和本質(zhì)還需要理性思維的構(gòu)造。（1）開創(chuàng)了新的科學(xué)思維方式（2）開創(chuàng)了新的科學(xué)研究方法

伽利略認(rèn)為自然界是一個(gè)有秩序的服從某種規(guī)律的整體，要了解它，就必須進(jìn)行系統(tǒng)的、定量的實(shí)驗(yàn)觀察，找出精確的數(shù)量關(guān)系。為此，他倡導(dǎo)并實(shí)施了數(shù)學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法。

他還展現(xiàn)了這種方法的一般步驟：（1）先從現(xiàn)象中提取主要的直觀認(rèn)識(shí)，并用數(shù)學(xué)公式表示出來，以建立量的概念；（2）從公式出發(fā)，根據(jù)數(shù)學(xué)導(dǎo)出（另）一個(gè)易于為實(shí)驗(yàn)證實(shí)的數(shù)量關(guān)系；（3）通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)（或證偽）這種關(guān)系。對(duì)此，愛因斯坦評(píng)價(jià)道：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端?！?/p>

（3）開創(chuàng)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)科學(xué)真理標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)觀念

以科學(xué)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)科學(xué)假說的正確與否，是他及后人在科學(xué)研究中不斷取得重大成果的源泉。對(duì)于物理學(xué)來說，實(shí)驗(yàn)是最基本的，實(shí)驗(yàn)推動(dòng)了物理學(xué)的進(jìn)展。實(shí)驗(yàn)是人類與自然界的主動(dòng)對(duì)話。實(shí)驗(yàn)也是理性思維指導(dǎo)下的觀察方法。任何假說只有在被實(shí)驗(yàn)測(cè)試后才會(huì)引起認(rèn)真對(duì)待。這是區(qū)分物理學(xué)與偽科學(xué)的惟一方法。伽利略多次強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)。他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠推翻亞里士多德提出的處于支配地位達(dá)2000年的觀點(diǎn)，是物理學(xué)走向近代科學(xué)的標(biāo)志。伽利略的批判意識(shí)，邏輯推理方法，猜想與假說的魄力和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的科學(xué)作用，是物理教育的寶貴素材。第三章《相互作用》引力作用電磁作用強(qiáng)作用弱作用摩擦力重力彈力正壓力支持力拉力、張力彈簧的彈力滑動(dòng)摩擦力靜摩擦力滾動(dòng)摩擦力力的合成與分解四種基本相互作用幾種常見的力1、內(nèi)容概述及其呈現(xiàn)特色

(1)四種基本相互作用與幾種常見力的基本特征，正確地進(jìn)行受力分析。(2)“力的合成與分解”注重引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)(3)循序漸進(jìn)地深化對(duì)矢量的認(rèn)識(shí)

2、自然界中的四種基本相互作用

引力作用：一切具有質(zhì)量的物體之間的相互作用

電磁作用：帶電物體或具有磁矩物體之間的相互作用

強(qiáng)作用：夸克之間的相互作用，核力屬于強(qiáng)相互作用

弱作用：涉及中微子的核反應(yīng)中的相互作用一個(gè)基本觀念：自然界的四種基本相互作用決定了物質(zhì)世界的一切過程。3、關(guān)于彈性力和摩擦力的認(rèn)識(shí)彈性力和摩擦力都是當(dāng)物體之間相互接觸時(shí)出現(xiàn)的力(接觸力)。它們?cè)诒举|(zhì)上都是由電磁作用引起的。（1）彈力的幾種表述

——發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀，對(duì)與它接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力（教科書P55）。

這種說法在談到繩對(duì)物體的拉力（彈力之一種）時(shí)，要補(bǔ)充說：“繩產(chǎn)生拉力時(shí)，繩的內(nèi)部各部分之間也有相互的彈力作用，這種內(nèi)部的彈力叫張力。”

——當(dāng)物體發(fā)生彈性形變時(shí)，其內(nèi)部各部分之間產(chǎn)生使物體恢復(fù)原來形狀的力，這種力叫做彈力。

這種說法在談到一些彈力的表現(xiàn)形式，如正壓力、支持力時(shí)，要補(bǔ)