新课标高中物理教材3-3.ppt

新课标高中物理教材新课标高中物理教材3-33-3教材分析和教学建议教材分析和教学建议课程教材研究所 人民教育出版社 物理室 谷雅慧 guyh@ 2007.72007.7在涉及很多粒子的物理现象中，例如大量液体分子对一个布朗粒 子的碰撞，碰撞力的合力在随时间变化，并不总等于统计平均值， 这个现象叫做“涨落”分子数量越少，涨落现象越明显各个物理 量涨落的值可以应用统计物理学的方法计算出来布朗运动实际是 分子对布朗粒子撞击力的涨落引起的 教学中不必提到涨落的概念，但可以通过生活里的例子介绍涨落 现象与统计对象数量多少的关系例如，红绿色盲在男性人群中的 比例约为8%，这个数字是对巨大样本测定的结果，相当稳定但 是，如果任取1 000个男人，测量值就会有偏差，而取100个、10个 男人进行测量，偏差就会很大 新课程十分重视统计的规律，教科书在这里第一次出现了统计的 思想教学中应该足够重视为什么布朗颗粒越小,分子对它的撞击就越不平衡 ？初中学生对于温度的认识只是“物体的冷热程度”，高中教科书则让 学生遵循一定的逻辑关系对温度有些初步的科学认识这样做的目 的是养成学生理性思维的习惯，是落实情感态度价值观的教育。

教 学思路如下一个系统各处的参量不再变化――平衡态 ↓ 两个系统接触时参量不再变化――热平衡 ↓ 热平衡的两个物体具有某个共同性质 ↓ 量度这个共同性质的物理量定义为“温度” ↓ 温度的数值表示方法叫做“温标”，建立温标要用到测温物质 ↓ 不同测温物质测出的温度会有差别温度的教学是沿着怎样的思路展开的？研究微观世界的物理学已经基本上不使用“力”的概念，而更多 使用“能”和“势”的概念，分子势能的分析可以把学生能够熟练运 用的“力”的概念与需要强调的“能”和“势”的概念联系起来，因此 本书对分子势能做了较多的讨论这是出于科学方法教育的考虑 在“内能”这一节的“思考与讨论”中，编者连续设计了4个问题， 学生依次完成之后就能对分子势能与分子力的关系有些正确的认 识这也是为了贯彻新课程的理念，改变学生的学习方式，让学 生通过独立思考来主动地获取知识这种学习形式有助于学生形 成终身学习的能力 加强分子势能的讨论还有一个考虑：功和能的问题是高中物理 的重中之重，学习分子势能时做些讨论，是在新的情境中应用旧 的知识，也是一次复习所以，在这段内容的教学过程中，既要 想到分子势能在热现象中的应用，也要想到对原有基础知识的深 化和巩固。

分子势能的讨论比过去深入,这是出于什么考虑？气体实验定律和牛顿运动定律、欧姆定律等实验定律不同，它 的应用面较小，不影响物理学的全局，所用的方法也不具有典 型意义因此，在近年的高中物理课程中，气体实验定律的内 容越来越少《物理课程标准》的要求是“通过实验，了解气体 实验定律”，是比较低的要求玻意耳定律、查理定律、盖－吕萨克定律等都属于气体实验 定律，按照课程标准的要求，学过了这几个定律，也算是对气 体实验定律有所了解了至于气体的状态方程，它是实验定律 的直接推论，广义来讲也是实验定律，所以教科书也做了介绍 有了这个公式，定律的应用更方便些，但应该时刻想到课程 标准的要求，不要再做扩展在2007年秋季再版的教科书中删去了p-V图、V-T图、p-T图 之间的转换，目的也是减轻气体定律在书中所占的比重至于 等温、等容、等压过程的图象，由于可以提高用图象交流信息 的能力，与全书的编写思想一致，再版书中还是保留了对于气体实验定律和状态方程要求的程度， 编者是怎样设定的？这节课按照以下三个层次，比前面更深入地介绍了统计 规律 第一，通过投掷4枚硬币的实验，让学生对统计规律有 一般性的初步了解，这个层次不涉及物理学的问题。

第二，介绍气体分子运动的特点，这是讨论的基础这 里分别通过图象和表格给出不同温度时氧气分子的平均速 率这个层次是理解气体分子运动的统计规律的关键 第三，用统计的观点分析气体实验定律先认识压强的 统计意义，然后对三个实验定律做出定性的微观解释这 个层次是统计思想的应用气体热现象的微观意义”一节是按照什么思路展开的？从历史上看，自18世纪末到19世纪中，能量和能量守恒的思想是 逐渐清晰起来的教科书列举了这一时期各个领域的科学家的贡献 ，并特别指出了焦耳实验的定量结果和热力学第一定律的建立对能 量守恒定律的决定性作用一句话，热力学第一定律推动了人们对 能量守恒规律的认识 在教学实践中有一种流行的做法，也许是无意识的，即把热力学 第一定律当做能量守恒定律的特例讲给学生对于当代人，能量守 恒定律在学生进入高中之前就已深入人心，这种思路接受起来十分 自然从掌握结论的角度来看，这种教法未必没有可取之处但新 课程要求表现科学的过程，所以在新教科书中热力学第一定律比过 去突出一些，同时介绍了能量守恒定律出现的历史背景 过去人们常以叽笑的口吻谈论永动机和它们的设计者，这是不公 平的第一，以较少的投入换取较多的产出，这是人类有史以来的 不断追求，正是追求新生活的美好愿望推动了人类文明的发展；第 二，永动机设计者的无数次失败使人们在更深层次考虑问题，促进 了能量守恒定律的建立。

因此，教科书对永动机及其设计者的历史 地位做出了公允的评论怎样处理热力学第一定律跟能量守恒定律关系的？课程标准对热力学第二定律的要求是：“通过自然界中宏观过程 的方向性，了解热力学第二定律”按照这个要求，可以只学它的 两种表述，不学它的微观解释教科书为什么给出了微观解释？这 出于两方面的考虑 一方面，统计的思想和统计规律在现代社会生活中的作用越来越 重要，新课程加强了统计思想的教学，不仅物理课程是这样，数学 课程也是这样介绍微观解释可以加强统计思想的教学 另一方面，也是更重要的，课程标准对熵的概念有所要求：“初 步了解熵是反映系统无序程度的物理量”这就要向学生交待一下 ，凭什么来判断系统的“无序程度”，于是就涉及宏观态与微观态的 关系：某系统一个宏观态对应的微观态若比另一宏观态对应的微观 态的个数多，我们说前一个宏观态的无序程度较高为什么要对热力学第二定律做出微观解释 ？ 按照以下思路进行微观解释的教学会比较顺畅宏观态和微观态↓与较多数量的微观态对应的宏观态，有序程度较低↓ 什么叫“有序” 各种微观态出现的概率是相同的 ↓ ↓ 有序是相对的 与较多微观态对应的宏观态出现的概率较大 ↘ ↙ 有序程度较低的宏观态出现的概率较大 ↓ 热力学第二定律课程标准对熵的要求是“初步了解”，这是最低的要求。

编者认为，应该初步了解这样几点：①某宏观态对应的微 观态越多，它的熵越大；②某宏观态的熵越大，它的无序 程度越高；③一个与外界没有能量和物质交换的系统，它 的熵总是越来越大；④现代社会中，熵的概念已经应用到 物理学以外的领域 至于书中的公式S = kln Ω，只是用来表示以上第一点， 即Ω越大则S越大，无需数值计算这里同样体现了编者 的一贯思想：公式可以用来表示定性或半定量的关系，这 种情况下，一个公式的作用往往优于几十个字、几百个字 对于“熵”的概念，学生应该掌握到什么程度？。