高中物理新课程教师教学参考用书必修2Word版.docVIP

高中物理新课程教师教学参考用书 必修2 Word版 1．能量概念的引入 　　在以往的诸多教材中，一般是先定义功的概念及其表达式，然后说“一个物体能对外做功，就说它具有能”。接着举例说明，做功伴随着能量的变化，因而得出“功是能量变化的量度”。这种讲法给人的印象是：定义功是为了定义能，先有功的概念，才会有能的概念。 　　但是在物理学中，能量并不是由功定义的。能量的概念是在人类追寻“运动中的守恒量是什么”的过程中发展起来的。能量概念之所以重要，就是因为它是一个守恒量。守恒关系是自然中十分重要的关系，从中学开始加强学生对守恒关系的认识是有益的，因为它是极为重要的研究方向。根据这种认识，本书把守恒思想的提出放到了具体的概念之前，即从追寻守恒量出发引入能量概念，并把这种物理思想渗透在能量学习的全过程。 　　2．功能关系的讨论 　　功的概念起源于早期工业革命的需要。当时的工程师们需要一个比较蒸汽机效益的办法。在实践中大家逐渐同意用机器举起的物体的重量与高度之积来量度机器的输出，并称之为功。19世纪初，法国科学家科里奥利明确地把作用力和受力点沿力的方向的位移的乘积叫做“运动的功”。当功和能量这两个概念在具体的物理过程中“汇合”之时，人们才进了一大步，认识到“功的重要意义在于它可以决定能量的变化，因而为研究能量转化过程奠定了定量分析的基础”。这是今天的物理学总把“功”和“能”捆绑在一起的原因。 　　功和能量在哪些物理过程中“汇合”了呢？重力做功和重力势能的变化过程就是一个典型事例。本书就是从这里开始，讨论功和能的关系的。这既是一种教学思路，也是一种科学思维之路，因而对培养学生的逻辑思维能力和研究方法是有益的。 　　在重力做功与重力势能关系的讨论中，认真分析了WG与路径无关的问题。这是希望有助于学生形成严肃认真的科学态度。我们不是鼓励学生质疑吗？如果物体从A至B，不同路径下WG不同，EP还有意义吗？物理教学应培养“追根问底”的思维习惯，“自圆其说”应是最起码的要求。 　　3．探究弹性势能 　　科学探究在于通过学生自主的探索行为，变未知为已知。其中是否会有实验，不是本质特征。关于弹性势能表达式的探究，就不含实验。 　　这一探究活动意在检验以下两点：第一，既然已经知道功可能是能量变化的量度，而且重力势能的表达式确实是通过重力做功的分析得出的，那么能否想到弹性势能的表达式有可能通过弹力做功的分析而得出；第二，是否从前面利用极限思想的实例中受到启发而产生认知的迁移。对的计算则无任何要求。 　　4．动能定理的探究 　　探究功与物体速度变化的关系，是企图通过实验，利用已经从个案中有所领悟的功能关系，探究另一种能量——动能的表达式。因为动能与速度相关是动能的基本特征，而这一点已在第一节中就明确了。 　　但是，这一实验探究最多只能得到Ek与物体的v2成正比，并不能得出Ek的表达式，因此功与速度变化关系的测量只是达到目的的一个桥梁。 　　实验并不可能解决一切问题，因此有必要将前述探究的思路转换成一个理论性研究课题，即质量为m的物体，在恒力F的作用下发生了一段位移l，并且速度由v1变为v2，试研究在这一过程中，力对物体的功与物体速度变化的关系。 　　从研究结果中可以看出：第一，式中的与v相关，因而与动能Ek相关，且与v2成正比也与上面的探究相一致；第二，始末两态的之差与力的功W相等，因而与前面个案研究相一致，即功是它的变化的量度。至此，我们可以定义，并且得到W=Ek2-Ek1。 　　5．机械能守恒定律 　　本教材在得到机械能守恒关系时，没有涉及Ep和Ek的具体表达式，因而更具普遍意义。 　　验证机械能守恒定律的实验采用了不给步骤给思路，同时进行难点提示的写法。 　　在前面的实验中，测速度时都是用两点间的平均速度代表其中某点的瞬时速度，在第九节证明了“做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于与它相邻的两点间的平均速度”。前面没有使用这种方法，目的是使学生更多地通过实验认识瞬时速度，同时也是为了避免盲目追求精确度的倾向。在过去的教学中，这个结论是以一个习题的形式出现的，这里做了正式的证明。这也是为了给学生加深这样的印象：无论做什么事情，采用一种新的方法，必须有可靠的根据，不能草率从事。 　　6．能量守恒定律与能源 　　本章第十节简述了发现能量守恒定律的历史，基本思想是：能量守恒定律的发现不是偶然的，它是人类对自然认识发展到一定阶段的产物；除了物理学外，别的学科对能量守恒定律的发现也有贡献。 　　本节还谈到了能量转化和能量转移的方向性。过去的中学物理课程不涉及这个问题，新课程更多地与社会实际相联系，因此对能源问题做了讨论，而研究能源，从物理学的角度看自然要谈宏观过程的方向性。在必修模块中这只是简单地提一提，如果学生继续学习物理，在选修1－2和选修3－3中还有深入一些的讨论