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文檔簡(jiǎn)介
一、我們的責(zé)任
今年是我們“3+1+2”高考模式落地的第一年,作為物理方向的考生,采用原始分計(jì)入總成績(jī),體現(xiàn)了物理科在選拔性考試中的甄別力,物理分?jǐn)?shù)在高考成績(jī)中的含金量還是較高的,今年陜西省高考物理均分估計(jì)在45到48分之間,若我們的學(xué)生在高考中物理成績(jī)較均分能高幾分,對(duì)絕大多數(shù)學(xué)生而言,位次就可大幅提前,據(jù)有關(guān)信息,物理高考總分有望在近5年內(nèi)漸次提至150,所以講,我們肩上擔(dān)負(fù)著學(xué)生的未來(lái),我們也應(yīng)該為目前做的這份事感到自豪。
二、學(xué)情現(xiàn)狀1.高中物理學(xué)什么2.物理課標(biāo)要求的學(xué)科素養(yǎng)有哪些3.高考對(duì)物理科要求的五大能力?
物理學(xué)是研究自然界物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及研究過程中累積的思想方法的一門自然科學(xué)。物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”
四個(gè)方面。舊:理解能力、推理能力、分析綜合能力、用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力、實(shí)驗(yàn)探究能力。新:理解能力、推理論證能力、模型建構(gòu)能力、創(chuàng)新能力、實(shí)驗(yàn)探究能力。三、自我反思
1、學(xué)科主線的“旗幟”作用不鮮明,致使學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)不完整。
2、課程標(biāo)準(zhǔn)沒有很好落地,備考目標(biāo)不明晰。
3、學(xué)生自主學(xué)習(xí)的路徑不暢。咋學(xué)?咋能讓他學(xué)?4、作業(yè)量與質(zhì)關(guān)系處理不當(dāng)。四、解決問題的辦法
理論支撐:上世紀(jì)九十年代,日本佐藤學(xué)教授將“學(xué)習(xí)共同體”引入自己的教育改革實(shí)踐中,在其所著的《學(xué)校的挑戰(zhàn):創(chuàng)建學(xué)習(xí)共同體》、《學(xué)習(xí)的快樂——走向?qū)υ挕芳啊墩n程與教師》的三本書中建構(gòu)了“學(xué)習(xí)共同體”的思想理念,并依據(jù)其理念建構(gòu)了“學(xué)習(xí)共同體”的“教學(xué)觀”、“課堂觀”、“學(xué)習(xí)觀”,提出了“預(yù)習(xí)單、學(xué)習(xí)單、作業(yè)單”(以下簡(jiǎn)稱為“三單”)深度學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)觀等比較全面的理論建構(gòu)和詳盡的實(shí)踐案例描述。
實(shí)踐進(jìn)展:上海市浦東教育發(fā)展研究院研究員、曾赴東京大學(xué)佐藤學(xué)研究室訪學(xué)并跟隨佐藤學(xué)教授致力于學(xué)習(xí)共同體的研究與實(shí)踐的陳靜靜博士,依據(jù)“學(xué)習(xí)共同體——走向深度學(xué)習(xí)”的實(shí)施策略先后在全國(guó)十幾個(gè)省市自治區(qū)的百所學(xué)校開展學(xué)習(xí)共同體的推廣與實(shí)踐研究,標(biāo)志著學(xué)習(xí)共同體改革項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)進(jìn)入深度研究和大規(guī)模推廣階段;教育部辦公廳頒發(fā)的(2021)2號(hào)文件中,將“理解學(xué)習(xí)共同體的作用,掌握?qǐng)F(tuán)隊(duì)協(xié)作的基本策略”正式列為教師職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)之中,并作為教育部十三五規(guī)劃課題項(xiàng)目被列入國(guó)培計(jì)劃。
我校作為陳靜靜博士領(lǐng)銜的學(xué)共體領(lǐng)航學(xué)校,于2020年12月5日-6日主辦了第四屆“學(xué)習(xí)共同體”全國(guó)教育峰會(huì),開始將“學(xué)習(xí)共同體”理念融合于學(xué)校行政管理、教師發(fā)展、德育教育、課堂教學(xué)等各個(gè)環(huán)節(jié)中。
經(jīng)過一年的學(xué)習(xí)、消化,在2022年即“3+1+2”高考模式啟動(dòng)的這一年,開始在高一年段試點(diǎn),消滅教輔,自編三單。目前在高一高二年段全面鋪開,我把這一教學(xué)模式延伸到高三,自編高三復(fù)習(xí)用三單教程,作為今天跟大家分享的主要內(nèi)容
作為一種教學(xué)理念,不僅僅是物理,事關(guān)學(xué)生的全面發(fā)展,常講“十年磨一劍”,學(xué)共體理念落地也就3年多時(shí)間,我校今年就出了個(gè)陜西省文科狀元,當(dāng)然狀元不是我們炫耀的資本,而是教學(xué)成果的另一檢驗(yàn)維度。日常教學(xué)對(duì)象以尖子生為主,這些學(xué)生的特質(zhì),文科生:思想更活躍、思維更發(fā)散,能很快接受新事物并付諸實(shí)踐,三單教學(xué)法推進(jìn)受益更明顯。理科生:邏輯更嚴(yán)密、推理性更強(qiáng),他不管你是啥法,非常自我,新思想接受度低,理科的收益較慢。所以我們更要強(qiáng)大自己,不耽誤好苗子。作業(yè)單
基于三單的教學(xué)模式預(yù)習(xí)單
學(xué)習(xí)單
總體指導(dǎo)五、教學(xué)實(shí)踐1.概述:
立足《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》,以《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》為指南,以學(xué)共體理念指導(dǎo)下的高中物理三單教學(xué)模式為基準(zhǔn)
。
課程第一模塊為預(yù)習(xí)單。遵循“問題導(dǎo)入舉大旗、宏觀課標(biāo)進(jìn)課堂、素養(yǎng)形成微觀化”的編寫原則。首先從學(xué)科特點(diǎn)出發(fā)引入需要解決的問題,其次依據(jù)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017年版2020年修訂)的規(guī)定,以兩表呈現(xiàn)具體要求,表一從宏觀層面梳理出必備知識(shí)即高考命題點(diǎn)對(duì)應(yīng)的課標(biāo)要求,做到備考中的知彼,表二將對(duì)應(yīng)考點(diǎn)所需養(yǎng)成的學(xué)科素養(yǎng)微觀化,由于是復(fù)習(xí)課,學(xué)生對(duì)相關(guān)問題已有一定認(rèn)知,在表二問題清單中,摸清學(xué)情,標(biāo)注出已解決、不確定和未解決的問題,做到備考中的知己,有的放矢,AI賦能,以本課程提供的預(yù)習(xí)作業(yè)為線索,補(bǔ)足知識(shí)結(jié)構(gòu)短板,完成知識(shí)構(gòu)建過程,并配備基礎(chǔ)性預(yù)練檢測(cè)預(yù)習(xí)效果。注重基礎(chǔ),重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生自我管理、自主學(xué)習(xí)的能力,由學(xué)生自主完成。
課程第二模塊為學(xué)習(xí)單。首先從應(yīng)用的視角給出解決問題的通法及常見的二級(jí)結(jié)論,其次用這些知識(shí)與方法以例題方式進(jìn)行實(shí)戰(zhàn),例題選取以遵從“無(wú)價(jià)值,不入題”“無(wú)思維,不命題”等的高考命題特征為原則,以高考真題、教材典型例題及習(xí)題、各地優(yōu)秀模考題為題源,剖析命題路徑,滲透控制變量、等效替代、逆向思維、圖像引導(dǎo)、特值、半定量、歸納、演繹等思維方法,總結(jié)出應(yīng)對(duì)策略,第三部分回歸教材,以列提綱方式,挖掘教材中的思想方法及部分內(nèi)容的拓展,作為課程內(nèi)容的提升,由學(xué)生課后自主完成。學(xué)習(xí)單是三單中的核心,不貪多,不貪全,選擇3-4個(gè)重難點(diǎn)為突破口,開拓解決問題的思路,使通法落地。
第三模塊為作業(yè)單。每組作業(yè)題含8道選擇題,2道計(jì)算題,要求40分鐘完成。精選題目,限時(shí)訓(xùn)練,練出手感,關(guān)注速度及準(zhǔn)確率的關(guān)系。由AI輔助批改
在三單教學(xué)理念指導(dǎo)下,以知識(shí)為載體,思維及方法的引導(dǎo)、總結(jié)為主體,提高學(xué)科認(rèn)知,滲透學(xué)科素養(yǎng),養(yǎng)成自主思考的習(xí)慣,潛移默化中形成能力,其中預(yù)習(xí)及作業(yè)充分發(fā)揮AI的輔助,即AI賦能,以減輕老師及學(xué)生負(fù)擔(dān),提高復(fù)習(xí)效率。第一講
運(yùn)動(dòng)的描述
勻變速直線運(yùn)動(dòng)第二講
力與物體平衡第三講
力與物體的直線運(yùn)動(dòng)第四講
力與物體的曲線運(yùn)動(dòng)第五講
萬(wàn)有引力與天體運(yùn)動(dòng)第六講
功和能第七講
沖量和動(dòng)量第八講
機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波第九講
力學(xué)實(shí)驗(yàn)第十講
力學(xué)綜合3.教程編寫大綱
第一分冊(cè)(力學(xué))第一講
靜電場(chǎng)第二講
直流電路第三講
磁場(chǎng)第四講
電磁感應(yīng)第五講
交流電路
電磁振蕩與電磁波
傳感器第六講電學(xué)實(shí)驗(yàn)第七講
光學(xué)第八講
熱學(xué)第九講
近代物理第二分冊(cè)(電、熱、光、近代)
第一講
運(yùn)動(dòng)的描述
勻變速直線運(yùn)動(dòng)
世界是物質(zhì)的,物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的,運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的基本屬性,是物質(zhì)存在的方式。物理學(xué)正是基于對(duì)客觀世界的樸素認(rèn)知,在眾多認(rèn)知世界的領(lǐng)域中分離出的一門自然科學(xué)領(lǐng)域中的基礎(chǔ)學(xué)科,具體研究自然界物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及在認(rèn)知自然中總結(jié)的思想及方法。
自然界的運(yùn)動(dòng)紛繁復(fù)雜,我們基于由易到難、循序漸進(jìn)的思想,從最簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)著手,在機(jī)械運(yùn)動(dòng)的范疇內(nèi),從直線到曲線,從地表到太空,有了力學(xué)基礎(chǔ),再?gòu)暮暧^到微觀,把研究對(duì)象轉(zhuǎn)移到組成物質(zhì)的大量分子,進(jìn)入到熱學(xué)的研究領(lǐng)域,繼而研究電荷定向移動(dòng)的電磁效應(yīng),在高考范圍內(nèi)最后研究光的本性及原子物理而收官。
特別提醒大家,盡管是從機(jī)械運(yùn)動(dòng)開始的,畢竟我們所做的是高考復(fù)習(xí)備考,所以心中要有各種運(yùn)動(dòng)的大概念,沒必要刻意回避其它運(yùn)動(dòng)。4.預(yù)習(xí)單欄目1——〖引言〗問題導(dǎo)向舉旗,注重其連續(xù)性。
第二講
力與物體平衡
運(yùn)動(dòng)學(xué)揭示了物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,如從運(yùn)動(dòng)學(xué)的視角看高鐵的運(yùn)動(dòng),可以講出站時(shí)先加速,途中有勻速段或者轉(zhuǎn)彎,進(jìn)站需減速,可高鐵怎樣做才能完成上述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變,運(yùn)動(dòng)學(xué)回答不了,即對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)而言,運(yùn)動(dòng)學(xué)只回答了是什么,而沒有解決為什么的問題。常常問為什么,是人類對(duì)自然認(rèn)知?dú)v程中的天性,順理成章,我們接下來(lái)要解決上述問題,由于該命題較大,我們分兩步走,先討論怎樣做能使物體靜止或勻速,習(xí)慣上稱之為靜力學(xué),下一講再討論如何做能使物體變速,習(xí)慣上稱之為動(dòng)力學(xué)。
第三講
力與物體的直線運(yùn)動(dòng)
通過對(duì)靜力學(xué)的復(fù)習(xí),自查一下,看是否實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo):其一,在稍復(fù)雜的情境中能否合理的選取研究對(duì)象,其二,對(duì)研究對(duì)象有沒有完備的受力分析,并形成規(guī)范的受力分析圖,其三,在研究對(duì)象處于平衡狀態(tài)下,能否選擇包含正交分解、解三角形或是動(dòng)態(tài)矢量圖等數(shù)學(xué)途徑以輔助解決當(dāng)下的問題,如若具備了以上能力,就可以結(jié)合第一講累積的對(duì)運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知滾動(dòng)到動(dòng)力學(xué)場(chǎng)景中了。
當(dāng)然,如若掌握的差強(qiáng)人意,更應(yīng)該在動(dòng)力學(xué)場(chǎng)景中在對(duì)象選取、運(yùn)動(dòng)分析、受力分析、規(guī)律選取、數(shù)學(xué)運(yùn)算等維度進(jìn)一步錘煉自己,使自己一步步強(qiáng)大起來(lái),只所以強(qiáng)調(diào)以上四個(gè)維度,是因?yàn)榱W(xué)的中心課題是運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系,這四個(gè)維度成為解決力學(xué)問題的必然,后續(xù)還會(huì)發(fā)揚(yáng)光大。
第四講
力與物體的曲線運(yùn)動(dòng)
牛頓站在巨人的肩膀上,經(jīng)過艱苦的探索,建立了經(jīng)典力學(xué)體系中最為重要的牛頓運(yùn)動(dòng)定律,可稱之為“經(jīng)典力學(xué)”的根基。該定律在建立過程中,從概念層面來(lái)看,進(jìn)一步深挖了力和質(zhì)量的含義,使我們認(rèn)識(shí)到力除了是物體間相互作用外還是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,質(zhì)量除了是物體所含物質(zhì)的多少外還是慣性大小的量度,我們對(duì)科學(xué)概念的認(rèn)識(shí)就是在大師們的引領(lǐng)下一步步深入的;從規(guī)律層面而言,不但通過牛頓第一、第二定律從定性到定量確立了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系,而且通過牛頓第三定律揭示了物體間相互作用力的定量關(guān)系。大量實(shí)踐表明,牛頓運(yùn)動(dòng)定律不僅在直線運(yùn)動(dòng)中是正確的,研究直線運(yùn)動(dòng)所累積的基本思想和方法,原則上同樣可以用來(lái)處理曲線運(yùn)動(dòng)問題。具體如何來(lái)銜接,簡(jiǎn)單講就是在化曲為直思想的引導(dǎo)下,以運(yùn)動(dòng)的合成與分解為工具,實(shí)現(xiàn)由直線向曲線的認(rèn)知飛躍,進(jìn)一步延伸牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用范圍。
第五講
萬(wàn)有引力與天體運(yùn)動(dòng)
自遠(yuǎn)古以來(lái),當(dāng)人們仰望星空時(shí),天空中壯麗璀璨的景象便吸引了他們的注意。智慧的頭腦開始探索星體運(yùn)動(dòng)的奧秘。德國(guó)天文學(xué)家開普勒用20年的時(shí)間研究了丹麥天文學(xué)家第谷的行星觀測(cè)記錄,通過對(duì)數(shù)千個(gè)數(shù)據(jù)反復(fù)的嘗試性計(jì)算,終于發(fā)現(xiàn)并先后與1609年和1619年發(fā)表了行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律即我們所稱謂的“開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律”。不過,開普勒并不知道,他所發(fā)現(xiàn)的三個(gè)定律蘊(yùn)含著極其重大的“天機(jī)”,那就是牛頓發(fā)現(xiàn)的“萬(wàn)有引力定律”,所以講,到了17世紀(jì),牛頓以他偉大的工作把天空中的現(xiàn)象與地面上的現(xiàn)象統(tǒng)一起來(lái),成功地解釋了天體運(yùn)行的規(guī)律。
宇宙航行又是一項(xiàng)科學(xué)對(duì)技術(shù)指導(dǎo)下的成功范例,牛頓雖然早就預(yù)言了人造衛(wèi)星,但因發(fā)射需達(dá)到很大的速度,直到多級(jí)火箭的研制成功,才為人造地球衛(wèi)星的發(fā)射創(chuàng)造了條件。從1970年4月24日,我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星“東方紅1號(hào)”的成功發(fā)射,經(jīng)過幾代航天人半世紀(jì)的不斷探索,建立了我國(guó)自己的空間站,北斗導(dǎo)航系統(tǒng)先后發(fā)射了55顆衛(wèi)星,已實(shí)現(xiàn)全球定位及導(dǎo)航。。。。。。這一系列的成果,已標(biāo)志著我國(guó)的航天技術(shù)目前處于世界領(lǐng)先地位,也為高考命題提供了豐富的背景資料,在該講復(fù)習(xí)中請(qǐng)大家認(rèn)真體會(huì)。
第六講
功和能
前五講構(gòu)成了力學(xué)體系中的一個(gè)小閉環(huán),從直線到曲線,從地面到太空,以牛頓的成果為核心,圍繞著運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系,主要討論了力的瞬時(shí)性效應(yīng)。回顧一下機(jī)械運(yùn)動(dòng)的定義,即物體的空間位置隨時(shí)間的變化,也就是通常講的力學(xué)學(xué)習(xí)需要建立的“時(shí)空觀”,如果說(shuō)力的瞬時(shí)效應(yīng)是產(chǎn)生加速度,那么力作用物體在空間及時(shí)間維度的累積效應(yīng)又如何?又需要引入哪些物理量,得出哪些比牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題更普遍、更簡(jiǎn)單的規(guī)律。本講討論力作用于物體在空間的累積效應(yīng)。
第七講
沖量和動(dòng)量
力作用于物體的空間累積我們稱之為力對(duì)物體做了功,做功的效應(yīng)改變了物體的能量,即:功是能轉(zhuǎn)化的量度。引入了功、功率、動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能,這些物理量均屬于物理觀念的的范疇。在微元思想的引導(dǎo)下,以牛頓第二定律為基礎(chǔ),兩邊同乘了位移,然后累積到一段位移中得出了單體的動(dòng)能定理,以系統(tǒng)為研究對(duì)象,滿足一定條件機(jī)械能保持不變的機(jī)械能守恒定律,這些屬于科學(xué)思維中的科學(xué)推理范疇。其實(shí)不僅僅是物理觀念,科學(xué)思維,包含追尋守恒量在內(nèi)等都是對(duì)物理學(xué)科素養(yǎng)各方面很好的詮釋。本講力作用于物體的時(shí)間累積及效應(yīng),沿用上述的思想及方法,將找到解決問題的另一條通道。
第八講
機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波
物體在某一位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng),定義為機(jī)械振動(dòng),是自然界中普遍存在的一種運(yùn)動(dòng)形式,其中的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是高中物理學(xué)習(xí)中的第五個(gè)運(yùn)動(dòng)模型。機(jī)械振動(dòng)是一種極為重要的運(yùn)動(dòng)形式,如各種樂器中的發(fā)音部分,人體深呼吸時(shí)胸脯的起伏均屬于此,除此而外,在其它多種多樣的運(yùn)動(dòng)變化中,也存在著與機(jī)械振動(dòng)特征類似的現(xiàn)象。因此,在物理學(xué)中,人們將振動(dòng)的概念予以推廣,一個(gè)物理量在某一數(shù)值附近的反復(fù)變化都叫做振動(dòng),如交流電路中的電壓和電流,LC回路中電子的振動(dòng)稱之為電磁振蕩。這種振動(dòng)雖然和機(jī)械振動(dòng)具有不同的物理含義,但它們隨時(shí)間變化的情況以及其它一些性質(zhì)在形式上都遵從相似的規(guī)律,因而只要對(duì)機(jī)械振動(dòng)研究透徹,其結(jié)果就可以遷移到其它振動(dòng)中。
振動(dòng)的傳播稱為波動(dòng),簡(jiǎn)稱波。機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播定義為機(jī)械波,無(wú)論是平靜湖面上由雨滴落下形成的波紋,還是海洋中巨大的波浪,都是水波;某處地殼的劇烈移動(dòng),會(huì)引起附近地區(qū)以致千里之外的地方都發(fā)生振動(dòng),這就是地震波;它們都屬于機(jī)械波。變化電場(chǎng)和變化磁場(chǎng)在空間傳播形成電磁波,類似于機(jī)械振動(dòng)與電磁振蕩的相似性,雖本質(zhì)不同,電磁波與機(jī)械波也有類似之處,如都具有傳播速度,都伴隨能量的傳播,都具有反射、折射、干涉和衍射等屬性。因此,研究機(jī)械波的基本規(guī)律也有助于對(duì)其它波動(dòng)現(xiàn)象的理解。
第九講
力學(xué)實(shí)驗(yàn)
物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)的科學(xué),人們通過觀察物理現(xiàn)象,定量測(cè)量或測(cè)定物理量,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分析這些物理量間的關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)和證實(shí)。課程目標(biāo)對(duì)實(shí)驗(yàn)有具體要求:具有科學(xué)探究意識(shí),能在觀察和實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題、提出合理猜想與假設(shè);具有設(shè)計(jì)探究方案和獲取證據(jù)的能力,能正確實(shí)施探究方案,使用不同方法和手段分析、處理信息,描述并解釋探究結(jié)果和變化趨勢(shì);具有交流的意愿與能力,能準(zhǔn)確表述、評(píng)估和反思探究過程與結(jié)果。之所以對(duì)實(shí)驗(yàn)要求如此之高,是因?yàn)槲锢韺?shí)驗(yàn)在物理學(xué)的建立發(fā)展過程中起著重要的和直接的推動(dòng)作用,它是物理學(xué)的基礎(chǔ)。對(duì)于已經(jīng)建立起來(lái)的物理定律,如果和新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)發(fā)生矛盾,就必需加以修正和改造,這樣,物理學(xué)才能不斷獲得新發(fā)展。在實(shí)驗(yàn)備考過程中,要充分注意與理論課的聯(lián)系,同時(shí)更要關(guān)注實(shí)驗(yàn)自身的特征和關(guān)于實(shí)驗(yàn)的一套實(shí)驗(yàn)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技術(shù)等獨(dú)特內(nèi)容。
第十講
力學(xué)綜合
力學(xué)是物理學(xué)的基礎(chǔ),其基礎(chǔ)性作用不僅僅體現(xiàn)在力學(xué)知識(shí)體系構(gòu)建中,更重要的是積累的思想方法對(duì)其它領(lǐng)域的深遠(yuǎn)影響。圍繞著運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系,我們現(xiàn)在有瞬時(shí)性效應(yīng)、時(shí)間累積及空間累積效應(yīng)三條主線,在具體的情境下,有圖示引導(dǎo)的意識(shí),選擇合理、快捷的路徑是我們要達(dá)成的目標(biāo)。
第一講
靜電場(chǎng)
高中物理力學(xué)部分與電磁學(xué)部分在高考中的占比旗鼓相當(dāng),不分伯仲,約為40分(力30、電35、力電結(jié)合16、熱9、近代10),從知識(shí)維度講電磁學(xué)部分更抽象,從方法維度看延續(xù)了力學(xué)累積的科學(xué)方法,結(jié)合電磁學(xué)實(shí)際又創(chuàng)造了一些方法,電磁學(xué)題目更具有綜合性,選撥功能更強(qiáng),該部分的重要性不言而喻。
電磁學(xué)是場(chǎng)的天下,有靜電場(chǎng)、感應(yīng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng),還有交直流電路以及電磁感應(yīng),各部分之間的邏輯關(guān)聯(lián)為靜電場(chǎng)是電路的微觀基礎(chǔ),電路是電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化的宏觀體現(xiàn),電路中流動(dòng)的電流則是磁場(chǎng)的源頭,即動(dòng)電生磁,既然動(dòng)電能生磁,動(dòng)磁會(huì)不會(huì)也能生電,以法拉第為代表的一大批物理學(xué)家正是基于自然界完美對(duì)稱的信念下,做了大量的實(shí)驗(yàn),法拉第十年磨一劍,終于發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件,總結(jié)出了電磁感應(yīng)遵從的規(guī)律,而麥克斯韋在前人工作基礎(chǔ)上進(jìn)行了總結(jié),并加以發(fā)展,提出了系統(tǒng)的電磁場(chǎng)理論,預(yù)言了電磁波的存在極其傳播速度,給經(jīng)典電磁學(xué)理論體系畫上了完美的句號(hào)。
上述關(guān)于電磁學(xué)的理論體系已經(jīng)在你眼前展現(xiàn)出了一幅完美的畫卷,可你知道“電”這個(gè)名詞最早由誰(shuí),基于什么事實(shí)創(chuàng)造的嗎?(公元前600年左右,古希臘學(xué)者泰勒斯已經(jīng)發(fā)現(xiàn)摩擦過的琥珀能吸引輕小物體的這一物質(zhì)屬性。公元1世紀(jì),我國(guó)學(xué)者王充在《論衡》一書中記載“頓牟掇芥,磁石引針,皆以其真是,不假他類。”,公元16世紀(jì),英國(guó)皇家醫(yī)生吉爾伯特在研究這一類現(xiàn)象時(shí)首先創(chuàng)造了英語(yǔ)中“電”這個(gè)名詞。)怎樣證明自然界電荷只有兩種,正、負(fù)電荷,又是哪位大神命名的?讓我們就從最基本的電屬性開始,展開對(duì)靜電場(chǎng)的再認(rèn)知。
第二講
直流電路
通過對(duì)靜電場(chǎng)的討論,明確了場(chǎng)是物質(zhì)的一種存在形態(tài)。基于靜電場(chǎng)的力能屬性,培養(yǎng)了我們的物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念。重溫了建立點(diǎn)電荷、電場(chǎng)線等物理模型,體會(huì)了物理模型在研究具體向題中的重要作用。理解了電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)等物理量的含義并再次體會(huì)了比值定義法的特點(diǎn)。在靜電場(chǎng)疊加中,依據(jù)場(chǎng)源特點(diǎn),使用了對(duì)稱、等效、補(bǔ)償?shù)确椒?,同時(shí)也認(rèn)識(shí)了電容器,知道了示波器的工作原理??傊祟愅ㄟ^對(duì)靜電場(chǎng)的研究不僅獲得了許多關(guān)于電現(xiàn)象的知識(shí),而且形成了若干重要的電學(xué)概念和研究方法,成為電學(xué)理論的重要基礎(chǔ)。
但是,無(wú)論在自然界還是在生產(chǎn)和生活領(lǐng)域,更廠泛存在著的是電荷流動(dòng)所引起的效應(yīng)。那么,電荷為什么會(huì)流動(dòng)?電荷流動(dòng)服從什么規(guī)律,產(chǎn)生哪些效應(yīng)?這些效應(yīng)對(duì)人類的生產(chǎn)、生活方式和社會(huì)進(jìn)步又起著怎樣的作用呢?所以,電場(chǎng)的作用并沒有止步,而是通過電路的的延伸,更加反映了學(xué)以致知及學(xué)以知用的相互支撐。
第三講
磁場(chǎng)
人類對(duì)磁現(xiàn)象的認(rèn)識(shí),和對(duì)靜電場(chǎng)的認(rèn)識(shí)一樣,可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)期。我國(guó)在公元前三四百年就有關(guān)磁石吸鐵(磁性)的記錄;在11世紀(jì),我國(guó)首先把磁針作為指南針用于航海,13世紀(jì)歐洲人才使用指南針。早期的歐洲物理學(xué)家如吉爾伯特、庫(kù)侖等認(rèn)為磁現(xiàn)象是一種與電現(xiàn)象無(wú)關(guān)的現(xiàn)象,他們的觀點(diǎn)影響了后人多年,直到19世紀(jì)上半葉,科學(xué)家們對(duì)磁現(xiàn)象的認(rèn)知才有了進(jìn)展。
首先是丹麥物理學(xué)家奧斯特在經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)失敗后,于1820年發(fā)現(xiàn)通電直導(dǎo)線對(duì)磁針的作用,他的這一發(fā)現(xiàn)把電與磁聯(lián)系起來(lái),開辟了人類認(rèn)識(shí)磁現(xiàn)象的新紀(jì)元。此后,法國(guó)物理學(xué)家安培提出的分子電流假說(shuō)揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì),總結(jié)出了通電導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)分布的安培定則(也稱右手螺旋定則),定量推導(dǎo)了磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力,該力習(xí)慣上也稱之為安培力,連電流的國(guó)際單位也以安培的名字命名。再著,若把磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用稱為磁場(chǎng)力屬性的宏觀體現(xiàn),則洛倫磁力則為其微觀本質(zhì),著名的洛倫磁力公式由荷蘭物理學(xué)家洛倫茲于1895年提出。這些理論成果催生了電動(dòng)機(jī),回旋加速器,速度選擇器,磁流體發(fā)電機(jī)等一大批設(shè)備。
通過對(duì)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí),使我們見證了科學(xué)對(duì)技術(shù)的推動(dòng)作用,體會(huì)了科技進(jìn)步對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展的影響,認(rèn)識(shí)到科學(xué)●技術(shù)●社會(huì)●環(huán)境的關(guān)系,知道保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的重要意義。
第四講
電磁感應(yīng)
回顧歷史,整個(gè)電磁學(xué)的發(fā)展歷程環(huán)環(huán)相扣,精彩異常!在1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)以后,人們很自然地想到逆命題是否也成立,即能不能由磁生電的問題。英國(guó)物理學(xué)家法拉第對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)10年的不懈探索,終于在1831年發(fā)現(xiàn)了從磁產(chǎn)生電的現(xiàn)象——電磁感應(yīng),并總結(jié)出它的規(guī)律。
電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)史上最重大的發(fā)現(xiàn)之一,它不僅使人們對(duì)電與磁的關(guān)系有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí),而且開創(chuàng)了人類使用電能的新紀(jì)元。掌握了電磁感應(yīng)的規(guī)律,人們才有可能制造發(fā)電機(jī)、變壓器、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等設(shè)備,把天然能源轉(zhuǎn)變成電能輸送到千家萬(wàn)戶和生產(chǎn)、科研的各個(gè)領(lǐng)域,提高生活質(zhì)量,促進(jìn)生產(chǎn),電磁感應(yīng)規(guī)律也是制造芯片等各種電子設(shè)備及儀器的理論基礎(chǔ)。高考命題也遵從這一客觀的歷史事實(shí),以電磁感應(yīng)為紐帶,將力學(xué)與電路等知識(shí)及圖像等方法,在適合的情境下很自然融入,依其綜合性,大概率以壓軸題方式呈現(xiàn)。
第五講
交變電流
電磁振蕩與電磁波
傳感器
交流電是大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流。交流電在產(chǎn)生、輸送和應(yīng)用方面比直流電有很多優(yōu)越性,所以在生產(chǎn)和生活中普遍使用交流電。在知識(shí)體系關(guān)聯(lián)中,直流電路所引入的概念及規(guī)律在交流電路中有些是普適的,有些需修正,有些需等效替代,要注意交直流電路的區(qū)別及聯(lián)系。另一個(gè)關(guān)聯(lián)點(diǎn)就是電磁感應(yīng)在交流發(fā)電機(jī)及變壓器原理中的延伸應(yīng)用,因此,本部分雖有新內(nèi)容呈現(xiàn),更多是直流電路及電磁感性的延伸。1864-1873年,英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋在前人工作基礎(chǔ)上進(jìn)行總結(jié),并加以發(fā)展,提出系統(tǒng)的電磁場(chǎng)理論,預(yù)言了電磁波的存在及其傳播速度。1886-1888年,德國(guó)物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,這兩位物理學(xué)家的成就具有劃時(shí)代意義。一方面他們揭示了光的電磁本質(zhì),使人類對(duì)電磁現(xiàn)象和光現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)都深入了一步,同時(shí)對(duì)客觀世界中事物的普遍聯(lián)系有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。另一方面,關(guān)于電磁波的預(yù)言及其證實(shí)成為后來(lái)無(wú)線電技術(shù)理論的發(fā)展基礎(chǔ)。在20世紀(jì)后期及21世紀(jì)前半葉,無(wú)線電及電子技術(shù)飛速發(fā)展,廣播、電視、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)已深入到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域,標(biāo)志著人類已進(jìn)入信息化時(shí)代。如此重要的成果,我們是需要了解其基本理論構(gòu)架的。
同樣,伴隨著信息化時(shí)代的到來(lái),傳感器的研發(fā)及使用也出現(xiàn)了空前的高漲,所以我們把這部分跟交流電整合,放到一講中是一種高效的復(fù)習(xí)認(rèn)知。
第六講電學(xué)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)的重要性在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中已有說(shuō)明,需要補(bǔ)充的是,課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一些必做實(shí)驗(yàn),教材依據(jù)教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)了一些演示實(shí)驗(yàn),增加了一些學(xué)生實(shí)驗(yàn),會(huì)在復(fù)習(xí)中給大家做一全面梳理。
整個(gè)電磁學(xué)的發(fā)展史其實(shí)就是對(duì)庫(kù)侖扭秤、電流熱效應(yīng)、電流磁效應(yīng)、霍爾效應(yīng)、電磁感應(yīng)等實(shí)驗(yàn)在問題、證據(jù)、解釋、交流各環(huán)節(jié)的科學(xué)探究過程。
第七講
光學(xué)
光給世界帶來(lái)光明,使我們能看清周圍的景物,進(jìn)行各種活動(dòng);光從太陽(yáng)、星球射到我們這里,給我們帶來(lái)了宇宙空間的信息,使我們能夠認(rèn)識(shí)宇宙;光從原子、分子內(nèi)部發(fā)射出來(lái),使我們認(rèn)識(shí)了微觀世界的奧秘。光學(xué)既是物理學(xué)中一門古老的學(xué)科,又是現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域中最活躍的前沿科學(xué)之一,具有強(qiáng)大的生命力和不可估量的發(fā)展前景,所以光學(xué)是物理學(xué)的重要組成部分,它主要研究光的傳播、光與物質(zhì)相互作用的規(guī)律以及它們的應(yīng)用,并由此不斷地深化人類對(duì)光的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。
按照不同的研究目的,光學(xué)可以分為兩大分支:一支利用幾何學(xué)的概念和方法研究光的傳播規(guī)律,如光的直進(jìn)、反射、折射等,稱為幾何光學(xué);另一支主要研究光的本性以及光與物質(zhì)相互作用的規(guī)律,通常稱為物理光學(xué),如光的干涉、衍射、偏振等突出表現(xiàn)出光本質(zhì)中波動(dòng)性的一面,屬物理光學(xué)中的波動(dòng)光學(xué)。光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)等突出表現(xiàn)出光本質(zhì)中粒子性的一面,屬物理光學(xué)中的量子光學(xué)?,F(xiàn)今關(guān)于光的本性已升華為光的波粒二象性。
依據(jù)課標(biāo),本講討論幾何光學(xué)及波動(dòng)光學(xué),將量子光學(xué)問題歸到近代物理中。
第八講
熱學(xué)
熱學(xué)是研究物理量隨溫度變化規(guī)律的學(xué)科,是物理學(xué)的一個(gè)重要組成部分。我國(guó)著名物理學(xué)家和物理教育家王竹溪教授(1912--1983)曾經(jīng)指出:“熱學(xué)這一門科學(xué)起源于人類對(duì)于熱與冷現(xiàn)象的本質(zhì)的追求。由于在有史之前人類已經(jīng)發(fā)明了火,我們可以想象到,追求熱與冷現(xiàn)象的本質(zhì)的企圖可能是人類最初對(duì)自然法則的追求之一?!?/p>
通常用溫度來(lái)表示物體的冷熱程度.當(dāng)物體的溫度發(fā)生變化時(shí),物體的許多性質(zhì)也將發(fā)生變化.例如,物體受熱以后,溫度升高,體積膨脹:水被加熱到1000C,再繼續(xù)加熱,就變成水蒸氣;軟的鋼件經(jīng)過淬火(燒熱后放人水中或油中迅速冷卻),可提高硬度;硬的鋼件經(jīng)過退火(燒熱后緩慢降溫冷卻)可以變軟;....這些與溫度有關(guān)的物理性質(zhì)的變化,統(tǒng)稱為熱現(xiàn)象。由觀察和實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的熱現(xiàn)象規(guī)律,構(gòu)成熱現(xiàn)象的宏觀理論,叫做熱力學(xué)??珊暧^規(guī)律為什么會(huì)是那樣?則涉及到物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),即從分子、原子的運(yùn)動(dòng)及它們之間的相互作用出發(fā),去研究熱現(xiàn)象的規(guī)律,構(gòu)成了熱現(xiàn)象的微觀理論叫做統(tǒng)計(jì)物理學(xué).
雖然熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的研究對(duì)象是一致的,都是熱現(xiàn)象,也就是說(shuō),都是物體內(nèi)部熱運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性以及熱運(yùn)動(dòng)對(duì)物體性質(zhì)的影響,但是研究方法卻截然不同.熱力學(xué)不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),只是根據(jù)由觀察和實(shí)驗(yàn)所總結(jié)出來(lái)的熱力學(xué)定律用嚴(yán)密的邏輯推理方法,研究宏觀物體的熱性質(zhì)。統(tǒng)計(jì)物理學(xué)則是從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā),依據(jù)每個(gè)粒子所遵循的力學(xué)規(guī)律,用統(tǒng)計(jì)的方法研究宏觀物體的熱的性質(zhì),熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué),在對(duì)熱現(xiàn)象的研究上,起到了相輔相成的作用。熱力學(xué)對(duì)熱現(xiàn)象給出普遍而可靠的結(jié)果,可以用來(lái)驗(yàn)證微觀理論的正確性:統(tǒng)計(jì)計(jì)物理學(xué)則可深人熱現(xiàn)象的本質(zhì),使熱力學(xué)的理論獲得更深刻的意義。
高中階段屬通識(shí)而非專業(yè)的教育,所以沒有嚴(yán)格區(qū)分,盡管如此,從學(xué)法指導(dǎo)的角度看,以上論述是非常有必要的。
第九講
近代物理初步
19世紀(jì)末期,以牛頓力學(xué)、熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)和電磁場(chǎng)理論等為主要內(nèi)容的物理學(xué)已經(jīng)形成了相當(dāng)完整的系統(tǒng),自然界的各種物理現(xiàn)象幾乎無(wú)一不能用它們予以解釋。因此當(dāng)20世紀(jì)的第一個(gè)春天來(lái)臨之時(shí),久負(fù)盛名的英國(guó)物理學(xué)家、被英國(guó)國(guó)王授于“開爾文勛爵”的威廉湯姆孫在《新春獻(xiàn)辭》的演說(shuō)中躊躇滿志地宣告:“科學(xué)大廈已經(jīng)基本建成”,“后輩物理學(xué)家只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了”不過,在這盡善盡美之中,還有兩點(diǎn)小小的遺憾,用開爾文助爵的話來(lái)說(shuō),就是:“在物理學(xué)晴朗天空的遠(yuǎn)處,還存在兩朵小小的、令人不安的鳥云。”
這“兩朵烏云”是什么呢?
原來(lái),當(dāng)時(shí)的物理學(xué)對(duì)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)事實(shí)還無(wú)法解釋,其中一個(gè)就是研究物體熱輻射性質(zhì)的"黑體輻射實(shí)驗(yàn)”,那么,黑體輻射實(shí)驗(yàn)又是怎樣引導(dǎo)物理學(xué)走向另一新天地的呢?1900年,德國(guó)物理學(xué)家普朗克一反原來(lái)公認(rèn)的“能量是可以連續(xù)變化的”這一觀點(diǎn),提出了“能量是量子化的”新觀點(diǎn),從而使黑體輻射實(shí)驗(yàn)得到了理論解釋。1905年,愛因斯坦提出光也具有粒子性,從面完滿地解釋了光電效應(yīng)。此后,1924年,法國(guó)物理學(xué)家德布羅意又提出“實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性”的見解,并很快得到實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。從1900年普朝克把“"能量子”的概念引人物理學(xué)后的這一切,開始了一場(chǎng)物理學(xué)的偉大革命,催生了近代物理學(xué)中量子力學(xué)的誕生。
另一個(gè)是跟光速測(cè)量有關(guān)的“邁克爾遜—莫雷實(shí)驗(yàn)”,它催生愛因斯坦創(chuàng)立了相對(duì)論。
依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求,對(duì)近代物理的認(rèn)知分兩步走,第一步在選擇性必修三中,分為“原子與原子核”“波粒二象性”兩個(gè)主題,屬于高考要求,第二步在選修三中,由“微觀世界”“高速世界”“宇觀世界”“世界的統(tǒng)一性”四個(gè)主題,高考不要求,會(huì)在自主招生考試中涉及到。
表一(知彼):課標(biāo)進(jìn)課堂。依據(jù)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017年版2020年修訂)的規(guī)定課程內(nèi)容要求,梳理高考考點(diǎn),保留老考綱的等級(jí)劃分,有利于對(duì)課標(biāo)的準(zhǔn)確理解,依據(jù)知識(shí)點(diǎn)在基礎(chǔ)物理學(xué)中的地位及在學(xué)習(xí)、應(yīng)用相應(yīng)知識(shí)、提升核心素養(yǎng)過程中的作用和思維難度,確定相應(yīng)等級(jí)要求,用數(shù)字Ⅰ、Ⅱ標(biāo)出。Ⅰ、Ⅱ含義如下:Ⅰ.對(duì)所列知識(shí)要知道其內(nèi)容及含義,并能在有關(guān)問題中識(shí)別和直接使用。形成相應(yīng)的物理觀念、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。與課程標(biāo)準(zhǔn)中的“了解”和"認(rèn)識(shí)"相當(dāng)。Ⅱ.對(duì)所列知識(shí)要理解其確切含義及與其他知識(shí)的聯(lián)系,能夠進(jìn)行敘述和解釋,并能在實(shí)際問題的分析綜合、推理和判斷等過程中運(yùn)用。具備相應(yīng)的科學(xué)思維、科學(xué)探究能力。與課程標(biāo)準(zhǔn)中的“理解”和"應(yīng)用”相當(dāng)。4.預(yù)習(xí)單欄目2——〖知彼知己〗
表二(知己):課標(biāo)落地。以列表法呈現(xiàn)核心素養(yǎng)的二級(jí)、三級(jí)指標(biāo),以便于學(xué)生摸清自己的底子,有的放矢,為預(yù)習(xí)提供靶向。4.預(yù)習(xí)單欄目2——〖知彼知己〗
多種方式全面呈現(xiàn)考點(diǎn)的來(lái)龍去脈,依據(jù)學(xué)情,供學(xué)生選擇使用,以提高復(fù)習(xí)效率。提供適量的基礎(chǔ)題,作為預(yù)習(xí)效果的檢測(cè)。題目較基礎(chǔ),只提供答案,沒有解析過程。目的為培養(yǎng)學(xué)生的自主性,提高其獨(dú)立思考、判斷是非的能力,該部分在老師的督促、引導(dǎo)下,由AI老師輔助完成,一生一師,真正體現(xiàn)因材施教,含①線上布置作業(yè)②紙面完成作業(yè)③手機(jī)拍照或掃描上傳④機(jī)器自動(dòng)評(píng)判作業(yè)⑤推送變式題(或錯(cuò)題本)⑥Ai數(shù)字人講解(該題或該知識(shí)點(diǎn))。
4.預(yù)習(xí)單欄目3——〖學(xué)以致知〗
借助AI賦能,通過以上四個(gè)環(huán)節(jié),即:引言(提出問題)——知彼知己(高考要求與現(xiàn)狀)——學(xué)以致知(知識(shí)的來(lái)龍去脈)——構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)(為應(yīng)用奠基),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、自主性,其目的就是使學(xué)生進(jìn)入深度學(xué)習(xí),消滅認(rèn)知中參差不齊的現(xiàn)象,以便于在后續(xù)學(xué)習(xí)中統(tǒng)一授課節(jié)奏、難度及廣度。4.預(yù)習(xí)單欄目4——〖構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)〗5.學(xué)習(xí)單欄目1——〖學(xué)以致用〗
依據(jù)知識(shí)的內(nèi)在要求,總結(jié)出解決問題的最常用方法,即通法,并嚴(yán)格執(zhí)行每一步,做到循序漸進(jìn)。第一講:解決運(yùn)動(dòng)學(xué)問題的通法:1.確定研究對(duì)象,圖示運(yùn)動(dòng)情景。2.判定對(duì)象的運(yùn)動(dòng)性質(zhì),建立運(yùn)動(dòng)模型。3.通過審題找尋已知及未知參量,確定處理問題的數(shù)學(xué)途徑(圖象還是解析)。4.圖解或列方程。5.求解并驗(yàn)根。注:若為追擊類問題,重復(fù)以上流程,同時(shí)關(guān)注兩物體運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。第二講:解決靜力學(xué)問題的通法1、
確定研究對(duì)象:?jiǎn)误w或系統(tǒng),以便整體或隔離。2、
分析對(duì)象運(yùn)動(dòng)狀態(tài),確認(rèn)是否處于平衡態(tài)或動(dòng)態(tài)平衡態(tài)。3、
分析對(duì)象所受客觀力,若整體則只分析外力。4、
對(duì)力進(jìn)行等效運(yùn)算,列力平衡方程或畫封閉矢量多邊形半定量分析。5、
計(jì)算并驗(yàn)根。第三講:解決動(dòng)力學(xué)問題的通法1、
確定研究對(duì)象:?jiǎn)误w或系統(tǒng),以便整體或隔離。2、
圖示運(yùn)動(dòng)情景,確認(rèn)研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)及已知、未知運(yùn)動(dòng)參量。3、
分析對(duì)象所受客觀力,做出完整的受力分析圖。4、
列動(dòng)力學(xué)方程,將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題。5、
計(jì)算并驗(yàn)根。
第四講:高中段的曲線運(yùn)動(dòng)一般都是二維平面曲線運(yùn)動(dòng),但2022年高考中三維空間情形出現(xiàn)了三次,分別為2022年高考廣東卷T7、2022高考山東卷,T11及
T17、2025陜西卷T14帶電粒子在空間做螺旋線運(yùn)動(dòng)。處理曲線運(yùn)動(dòng)的基本思路是根據(jù)運(yùn)動(dòng)疊加原理把空間投影到平面,把平面投影到直線,把曲線運(yùn)動(dòng)視做幾個(gè)維度的分運(yùn)動(dòng),這種分解往往還可“化曲為直”,把復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)化解為簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)。
若涉及到曲線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)部分請(qǐng)參照動(dòng)力學(xué)的通法執(zhí)行。
第五講:本講把運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系從地表拓展到太空,解決問題的主體維度依然從運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)兩個(gè)方面來(lái)展開,將第四講的通法遷移到該部分,但要注意,題目絕大多數(shù)雖然是選擇題,但依然有綜合性,運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力在不同選項(xiàng)間要來(lái)回切換,關(guān)于變軌等問題從能量角度看可能更易理解,所以解決問題的路徑要廣,思維要發(fā)散。
第六講:重申解決動(dòng)力學(xué)問題的通法,注意遞進(jìn)性,側(cè)重于能量觀點(diǎn)。1、
確定研究對(duì)象:?jiǎn)误w或系統(tǒng),以便整體或隔離2、
圖示運(yùn)動(dòng)情景,確認(rèn)研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)及已知、未知運(yùn)動(dòng)參量。3、
分析對(duì)象所受客觀力,做出完整的受力分析圖。4、
依以上分析選擇規(guī)律,列動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律方程,將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題。5、
計(jì)算并驗(yàn)根。
第七講:與第三講相比,盡管解決問題的流程沒變,但是問題面變寬了很多,其中運(yùn)動(dòng)可能是直線,也可能是曲線,背景可以是地表,也可以是太空,規(guī)律除了牛頓運(yùn)動(dòng)定律外還可以選動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、功能原理、能量守恒定律等。仍為解決動(dòng)力學(xué)的通法,規(guī)律選取側(cè)重動(dòng)量觀點(diǎn)。第八講:解決力學(xué)問題通法的延伸。新增了諧振模型,需從運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力、功能、沖量動(dòng)量各維度發(fā)散思考。2025陜西選擇T10第九講:實(shí)驗(yàn)問題理論化第十講:由于力學(xué)的中心課題是運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系,我們可以把預(yù)習(xí)單中所涉及的觀點(diǎn)及方法濃縮為以下反復(fù)強(qiáng)調(diào)的行動(dòng)指南。1、
確定研究對(duì)象:?jiǎn)误w或系統(tǒng),以便整體或隔離。2、
圖示運(yùn)動(dòng)情景,確認(rèn)研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)及已知、未知運(yùn)動(dòng)參量。3、
分析對(duì)象所受客觀力,做出完整的受力分析圖。4、
選規(guī)律,列方程,將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題。5、
計(jì)算并驗(yàn)根。第一講:解決靜電場(chǎng)問題的通法1、
通過審題,確定場(chǎng)源電荷的位置、電性及電量。2、
疊加后靜電場(chǎng)的具體分布(電場(chǎng)線、等勢(shì)面、或個(gè)別位置電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)的具體值,由圖像呈現(xiàn)的場(chǎng)信息等)
3、
電荷進(jìn)場(chǎng),電學(xué)問題力學(xué)化。注:以上流程反映了靜電場(chǎng)問題的三個(gè)維度,無(wú)嚴(yán)格先后順序,結(jié)合題目信息,要靈活應(yīng)對(duì)。第二講:解決電路問題的通法1、明確電路結(jié)構(gòu)并簡(jiǎn)化電路。2、以用電器或電源為對(duì)象,分析已知及未知參量。3、選規(guī)律,列方程,進(jìn)行半定量分析或定量計(jì)算。第三講:解決磁場(chǎng)問題的通法1、通過審題,確定研究對(duì)象:是宏觀的的永磁體、通電導(dǎo)體、或是微觀的帶電粒子,若是微觀的帶電粒子要確定其電性及電量。2、明確研究對(duì)象所處空間的磁場(chǎng)源及磁場(chǎng)分布。3、磁場(chǎng)問題力學(xué)化。第四講:解決電磁感應(yīng)問題的理念——各司其職、合作共贏解決電磁感應(yīng)問題的方法1、電磁感應(yīng)的職責(zé):確定那部分研究對(duì)象充當(dāng)電源,區(qū)分屬動(dòng)生還是感生,確定電源的正負(fù)極或回路中感應(yīng)電流的方向,并寫出電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式,判斷是否計(jì)內(nèi)阻。
2、電路的職責(zé):確定電路結(jié)構(gòu),區(qū)分電路類型(純阻電路還是含容、含感電路),利用相關(guān)規(guī)律,求得所需電壓、電流、電功率等電學(xué)參量。3、力學(xué)的職責(zé):確定研究對(duì)象,以安培力做正、負(fù)功為依據(jù),判定對(duì)象屬發(fā)電機(jī)模型還是電動(dòng)機(jī)模型,充分利用2中提供的條件,建立運(yùn)動(dòng)模型,確定解決問題的力學(xué)途徑(力的瞬時(shí)性還是時(shí)空累積效應(yīng))。4、以上三條在具體應(yīng)用中無(wú)嚴(yán)格的先后順序,結(jié)合情境,根據(jù)解決問題的需要合理選取,有的基本應(yīng)用可能只涉及一個(gè)方面,復(fù)雜問題需來(lái)回切換,三塊知識(shí)密切合作,不斷提高分析綜合問題的能力?!夹〗Y(jié)〗1、解決電路問題的關(guān)鍵:找準(zhǔn)電源,畫出等效電路圖。2、解決電磁感應(yīng)中的電路問題的一般思路①確定電路電源:切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈相當(dāng)于電源。②分析電路結(jié)構(gòu):分清內(nèi)外電路,外電路的串并聯(lián)關(guān)系,畫出等效電路圖。③運(yùn)用電路規(guī)律求解:根據(jù)E=Blv或E=求出電源電動(dòng)勢(shì),結(jié)合閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路知識(shí)和電功率、焦耳定律等關(guān)系式聯(lián)立求解?!夹〗Y(jié)〗解決電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題的一般思路“先電后力”,具體思路如下:解決電磁感應(yīng)綜合問題的一般思路。(1)“源”的分析——分析電路中由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電源,求出電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r;(2)“路”的分析——分析電路結(jié)構(gòu),弄清串、并聯(lián)關(guān)系,求出電路中各部分的電流大小,以便確定安培力的大小;(3)“力”的分析——確定研究對(duì)象(金屬桿、線框等),分析其受力情況,尤其是其所受的安培力的方向;(4)“運(yùn)動(dòng)”狀態(tài)或過程分析——根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,判斷出正確的運(yùn)動(dòng)模型;(5)“能量、動(dòng)量”的分析——分析各力做功或沖量情況,明確能量轉(zhuǎn)化或動(dòng)量轉(zhuǎn)化過程,找出其中的功能關(guān)系或守恒量。第六講:常用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法1、列表法:在記錄和處理數(shù)據(jù)時(shí),常將數(shù)據(jù)列成表格。數(shù)據(jù)列表可以簡(jiǎn)單而又明確的表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系,有助于找出物理量之間的規(guī)律性的聯(lián)系。
列表的要求是:①寫明表的標(biāo)題或加上必要的說(shuō)明;②必須交待清楚表中各符號(hào)所表示的物理量的意義,并寫明單位;③表中的數(shù)據(jù)要正確反映測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字。2、作圖法:用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是物理實(shí)驗(yàn)中最常用的方法之一。用作圖法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡(jiǎn)便,有取平均的效果,由圖線的斜率、截距、所包圍面積和圖線的交點(diǎn)等可以研究物理量之間的變化及其關(guān)系,找出規(guī)律。作圖的規(guī)則是:①作圖一定要用坐標(biāo)紙.坐標(biāo)紙的大小要根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)有效數(shù)字的多少和結(jié)果的需要來(lái)定;②要標(biāo)明坐標(biāo)軸名、單位,在軸上每隔一定相等的間距按有效數(shù)字位數(shù)標(biāo)明數(shù)值;③圖上連線要是光滑曲線(或直線),連線時(shí)不一定要通過所有的數(shù)據(jù)點(diǎn),而是要使數(shù)據(jù)點(diǎn)在線的兩側(cè)合理的分布;④在圖上求直線的斜率時(shí),要選取線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn),不一定要取原來(lái)的數(shù)據(jù)點(diǎn);⑤作圖時(shí)常設(shè)法使圖線線性化,即“化曲為直”。3、平均值法:將測(cè)定的若干組數(shù)相加求和,然后除以測(cè)量次數(shù).必須注意,求取平均值時(shí)應(yīng)該按原來(lái)測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度決定保留的位數(shù)。4、逐差法:這就是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶計(jì)算加速度時(shí)用到的方法,這種方法充分利用了測(cè)量數(shù)據(jù),具有較好的取平均的效果。第七講:解決光學(xué)問題的通法1、幾何光學(xué):(1)確定光具的幾何形狀。(2)依題用尺規(guī)畫光路圖。(3)選用物理規(guī)律及幾何知識(shí)解決問題。2、波動(dòng)光學(xué):(1)通過審題,確定考查的具體屬性(干涉、衍射、多普勒效應(yīng)、色散、偏振等)(2)依據(jù)各屬性對(duì)應(yīng)的規(guī)律作答。3、光學(xué)綜合:依據(jù)題目將綜合問題分解,一一擊破。第八講:解決熱學(xué)問題的通法1、確定研究對(duì)象:固體、液體還是氣體所組成的熱學(xué)系統(tǒng)。2、分析描述對(duì)象的參量及狀態(tài)變化過程。3、找出參量間應(yīng)滿足的關(guān)系,將熱學(xué)問題數(shù)學(xué)化。4、半定量分析或定量計(jì)算解決問題。5、檢查,檢驗(yàn)結(jié)論。第九講:近代物理作為物理學(xué)的一大分支,難度不大,基本屬科普性質(zhì),高考要求不高,題型以選擇題為主,但考點(diǎn)分散,把凌亂考點(diǎn)統(tǒng)一起來(lái)的通法是按科學(xué)探究的流程,從問題、證據(jù)、解釋、交流四個(gè)維度有梯度地認(rèn)知每一個(gè)考點(diǎn)。
突出考查核反應(yīng)方程的書寫,核能的計(jì)算,半衰期的理解及其應(yīng)用等。重點(diǎn)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容:①原子的能級(jí)躍遷;②原子核的衰變規(guī)律;③核反應(yīng)方程的書寫;④質(zhì)量虧損和核能的計(jì)算;⑤三種射線的特點(diǎn)及應(yīng)用;⑥光電效應(yīng)的規(guī)律及應(yīng)用等。
落實(shí)通法,以例題方式進(jìn)行實(shí)戰(zhàn),例題選取以遵從“無(wú)價(jià)值,不入題”“無(wú)思維,不命題”“無(wú)情境,不成題”的高考命題特征為原則,以高考真題、教材典型例題及習(xí)題、各地優(yōu)秀??碱}為題源,剖析命題路徑,總結(jié)出應(yīng)對(duì)策略,其中滲透控制變量、等效替代、逆向思維、圖像引導(dǎo)、特值、半定量、歸納、演繹、分析、綜合等思維方法。
題目分類打破常規(guī),可以以考點(diǎn)、也可以以方法為分類原則,壓縮分類點(diǎn),每講一般控制在4個(gè)以內(nèi),減少題量,從而減輕復(fù)習(xí)負(fù)擔(dān)。5.學(xué)習(xí)單欄目2——〖實(shí)戰(zhàn)例析〗第一講
運(yùn)動(dòng)的描述
勻變速直線運(yùn)動(dòng)一、
運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)二、
快捷有效的圖像法三、逆向思維的應(yīng)用四、
運(yùn)動(dòng)中的追及、相遇:一圖三式第二講
力與物體平衡一、
靜態(tài)平衡二、
動(dòng)態(tài)平衡三、
平衡中的極值及臨界問題第三講
力與物體的直線運(yùn)動(dòng)一、
變力作用—突出瞬時(shí)性二、
多體問題—突出對(duì)象的靈活選取三、
皮帶、滑塊問題—突出相對(duì)運(yùn)動(dòng)及摩擦力的分析第四講
力與物體的曲線運(yùn)動(dòng)一、
從相對(duì)運(yùn)動(dòng)視角看運(yùn)動(dòng)的合成與分解——運(yùn)動(dòng)疊加原理二、有意義的拋體——時(shí)空約束1、拋體運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律的應(yīng)用2、多個(gè)拋體的運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)及比照三、圓周運(yùn)動(dòng)1、運(yùn)動(dòng)學(xué)
2、動(dòng)力學(xué)
1)水平面
2)豎直面
3)斜面
第五講
萬(wàn)有引力與天體運(yùn)動(dòng)一、
基本應(yīng)用—開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律及萬(wàn)有引力定律的理解二、
太空中的追及及相遇問題三、
涉及萬(wàn)有引力定律的綜合問題四、
雙星及多星問題第七講
沖量和動(dòng)量一、動(dòng)量定理的理解及應(yīng)用
二、動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用
第八講
機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波一、
機(jī)械振動(dòng)二、機(jī)械波1、波的傳播與圖象2、波的圖像、波傳方向與振動(dòng)方向的互判3、波的性質(zhì)第六講
功和能一、
功能觀點(diǎn)與牛頓定律的結(jié)合二、
功能觀點(diǎn)與圖像的結(jié)合三、
機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用四、功能關(guān)系的應(yīng)用
第九講
力學(xué)實(shí)驗(yàn)一、
運(yùn)動(dòng)學(xué)類1、研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)2、測(cè)重力加速度3、平拋運(yùn)動(dòng)
二、
靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)類1、常規(guī)實(shí)驗(yàn)再加工2、創(chuàng)新類三、力的累積效應(yīng)類
第十講
力學(xué)綜合一、
簡(jiǎn)單綜合二、
滑塊—滑板類型
三、多體、多過程類問題的綜合分析
第一講
靜電場(chǎng)
一、電場(chǎng)的力性質(zhì)
二、電場(chǎng)力、能性質(zhì)的綜合
三、電場(chǎng)中的圖象問題
四、電容器
帶電粒子(帶電體)在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第二講
直流電路
一、電路的基本概念和規(guī)律應(yīng)用二、動(dòng)態(tài)電路分析三、含容電路分析第五講
交變電流
電磁振蕩與電磁波
傳感器
一、交流電的產(chǎn)生及描述二、理想變壓器
電能的輸送三、電磁振蕩及電磁波四、傳感器的應(yīng)用
第三講
磁場(chǎng)一、磁場(chǎng)的描述二、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用三、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用四、帶電粒子在交替場(chǎng)、復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第四講
電磁感應(yīng)一、基本應(yīng)用二、綜合應(yīng)用
1、電磁感應(yīng)中的圖像問題2、電磁感應(yīng)中的電路問題3、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題
第六講
電學(xué)實(shí)驗(yàn)一、新增實(shí)驗(yàn)名稱備注
名稱備注觀察靜電感應(yīng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)
觀察電子束在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)演示驗(yàn)電器做一做
觀察帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡演示模擬電場(chǎng)線演示
強(qiáng)磁體的落管實(shí)驗(yàn)(電磁阻尼)做一做靜電屏蔽演示
觀察鋁框的運(yùn)動(dòng)(電磁驅(qū)動(dòng))演示探究電容器兩極板間電勢(shì)差跟所帶電荷量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)
觀察兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況(自感)
演示示波管的原理拓展
用電流傳感器顯示自感對(duì)電流的影響做一做電阻率與溫度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)
觀察開關(guān)斷開時(shí)燈泡的亮度演示
影響導(dǎo)體電阻的因素實(shí)驗(yàn)
觀察交變電流的方向演示觀察常見磁場(chǎng)的分布演示
觀察光敏電阻特性實(shí)驗(yàn)探究影響通電導(dǎo)線受力的因素演示
觀察熱敏電阻特性實(shí)驗(yàn)探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件實(shí)驗(yàn)
二、傳統(tǒng)電學(xué)實(shí)驗(yàn)1、測(cè)定導(dǎo)體電阻、功率類2、電表改裝、校準(zhǔn)、使用類3、測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻類
〖說(shuō)明〗上述分類是相對(duì)的,高考命題通過多問設(shè)置,盡可能多的覆蓋考點(diǎn),所以作答時(shí)注意各類問題的交錯(cuò)出現(xiàn),應(yīng)對(duì)的主要策略是理論化。第七講
光學(xué)一、幾何光學(xué)1、常見的光具對(duì)光的作用2、折射與全反射的綜合二、波動(dòng)光學(xué)1、干涉與衍射2、衍射與偏振三、實(shí)驗(yàn)1、測(cè)介質(zhì)(以玻璃為例)折射率2、用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)第八講
熱學(xué)一、分子動(dòng)理論、內(nèi)能、固體與液體性質(zhì)綜合考查1、
微觀量的估算2、分子力、分子勢(shì)能及物體的內(nèi)能3、固體
液體的性質(zhì)二、
氣體實(shí)驗(yàn)定律、理想氣體狀態(tài)方程及熱力學(xué)定律的綜合1、變質(zhì)量問題2、氣體壓強(qiáng)微觀解釋及宏觀求解3、氣態(tài)方程與熱力學(xué)定律的綜合4、熱學(xué)圖象與熱力學(xué)定律的綜合應(yīng)用三、實(shí)驗(yàn)用油膜法估測(cè)油酸分子的大小
第九講
近代物理初步一、以有關(guān)近代物理學(xué)史為主的基礎(chǔ)考查二、估算類問題三、以模塊為主的常規(guī)考查1、各觀點(diǎn)的混考2、光電效應(yīng)3、原子物理4、原子核及核反應(yīng)【小結(jié)】由于高考題數(shù)的限制,加之課標(biāo)對(duì)近代物理的要求不高,所以絕大多數(shù)考題通過不關(guān)聯(lián)選項(xiàng),盡可能多的覆蓋考點(diǎn),另一個(gè)特征是近代物理內(nèi)部或與磁場(chǎng)、電路等的綜合。5.學(xué)習(xí)單欄目3——〖挖掘教材〗
從課標(biāo)到評(píng)價(jià)體系充分發(fā)揮教材的橋梁作用,從思維、方法、拓展三個(gè)維度挖掘教材潛力。以列提綱方式,挖掘教材中的思想方法及部分內(nèi)容的拓展,作為課程內(nèi)容的提升,由學(xué)生課后自主完成。列舉2、3例
一、教材中的思想方法1、量子論的建立是20世紀(jì)物理學(xué)的最大成就之一。量子論解釋了原子、分子等微觀粒子遵循的規(guī)律,這些規(guī)律和牛頓力學(xué)等宏觀、低速情況下的物理規(guī)律有很大不同。量子論不但深化和豐富了人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí),而且催生了一大批新技術(shù),深刻地改變了人們的生活方式和社會(huì)形態(tài)。圖為人們利用量子理論研制的電子顯微鏡拍攝到的鈾酰微晶照片,放大倍數(shù)約為1億倍,這是光學(xué)顯微鏡所做不到的。2、科學(xué)的歷史不僅是一連串事實(shí)、規(guī)則和隨之而來(lái)的數(shù)學(xué)描述,它也是一部概念的歷史。當(dāng)我們進(jìn)入一個(gè)新的領(lǐng)城時(shí),常常需要新的概念。——普朗克3、微觀世界中的物理系統(tǒng),如原子、分子和離子等,其能量正如普朗克所假設(shè)的那樣,只可能取某些特定的值。4、早在1916年,愛因斯坦的一篇關(guān)于輻射問題的論文中就提出了光子具有動(dòng)量.5、光的波粒二象性:眾所周知,在麥克斯韋的電磁理論建立之后,人們認(rèn)識(shí)到光是--種電磁波,從而光的波動(dòng)說(shuō)被普遍接受,人們不再認(rèn)為光是由粒子組成的。而愛因斯坦的光電效應(yīng)理論和康普頓效應(yīng)理論表明,光在某些方面確實(shí)會(huì)表現(xiàn)得像是由一些粒子(即一個(gè)個(gè)有確定能量和動(dòng)量的“光子”)組成的。也就是說(shuō),光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)重新揭示了光的粒子性。當(dāng)然,此時(shí)人們對(duì)光的粒子性的認(rèn)識(shí),是以最新的實(shí)驗(yàn)和量子理論為基礎(chǔ)的,已經(jīng)和牛頓時(shí)代光的微粒說(shuō)根本不同,其深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出后者。人們意識(shí)到,光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性。換句話說(shuō),光具有波粒二象性。此后,又經(jīng)過一系列探索,人們最終建立了比較完善的,能統(tǒng)--描述光的波動(dòng)性和粒子性的理論——量子電動(dòng)力學(xué)。從牛頓的微粒說(shuō)、惠更斯和托馬斯●楊的波動(dòng)說(shuō),到麥克斯韋的電磁理論,再到愛因斯坦的光子理論乃至量子電動(dòng)力學(xué),人類對(duì)光的認(rèn)識(shí)構(gòu)成了一部科學(xué)史詩(shī)。6、帶電粒子的電荷量與其質(zhì)量之比,即比荷,是一個(gè)重要的物理量。7、電子的發(fā)現(xiàn)是物理學(xué)史上的重要事件。人們由此認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒,原子本身也有結(jié)構(gòu)。8、原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)是原子發(fā)光的原因。因此,光譜是探索原子結(jié)構(gòu)的一條重要途徑。9、原子由一個(gè)能量態(tài)變?yōu)榱硪粋€(gè)能量態(tài)的過程稱為躍遷。這里用的“躍”字,包含著“不連續(xù)”的意思。10、G.P.湯姆孫的父親J.J.湯姆孫因發(fā)現(xiàn)電子而獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),他本人則由于驗(yàn)證了電子的波動(dòng)性而獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。這是科學(xué)史上的一段佳話。11、量子力學(xué)的創(chuàng)立是物理學(xué)歷史上的一次重要革命。它和相對(duì)論共同構(gòu)成了20世紀(jì)以來(lái)物理學(xué)的基礎(chǔ)。12、隨著核能的出現(xiàn),我們這一代人為世界帶來(lái)了人類發(fā)現(xiàn)火以來(lái)最革命性的力量?!獝垡蛩固?3、射線使原子中的電子脫離核的束縛成為自由電子,這樣的過程叫作電離。射線的上述作用叫作電離作用。14、威耳遜云室(教材P103):由微觀粒子構(gòu)成的射線,肉眼是看不見的。但是,射線中的粒子與其他物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象,會(huì)顯示射線的存在。威耳遜云室就是一種常用的射線探測(cè)裝置。15、衰變是微觀世界里原子核的行為,而微觀世界規(guī)律的特征之一在于“單個(gè)微觀事件不可以預(yù)測(cè)”。16、與天然放射性物質(zhì)相比,人工放射性同位素的放射強(qiáng)度容易控制,半衰期比較短,因此放射性廢料容易處理,獲得了廣泛的應(yīng)用。二、教材內(nèi)容的拓展1、普朗克(教材P70):普朗克在物理學(xué)方面最重要的成就,毫無(wú)疑問就是他在1900年創(chuàng)立的黑體輻射理論。在此之前,他已經(jīng)在黑體輻射問題方面進(jìn)行了6年左右的研究,并歷經(jīng)曲折。普朗克1900年的劃時(shí)代突破,正是建立在他從大學(xué)時(shí)代開始多年的嚴(yán)格專業(yè)訓(xùn)練和辛勤研究的基礎(chǔ)之上的。
普朗克曾努力把自己提出的能量子假說(shuō)納入已有的經(jīng)典物理學(xué)的框架,但后來(lái)物理學(xué)的發(fā)展表明,能量量子化和經(jīng)典物理并不相容,它是原子、分子等微觀系統(tǒng)所遵循的獨(dú)有的物理規(guī)律——量子規(guī)律的體現(xiàn)。普朗克的發(fā)現(xiàn),正是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)這一全新規(guī)律的道路上邁出的第一步。
回顧普朗克的一生,不難看出,正是他中學(xué)畢業(yè)時(shí)遵從自己的好奇心和興趣而作出的專業(yè)選擇,成就了他后來(lái)事業(yè)上的輝煌。1918年,在普朗克60歲生日的慶祝會(huì)上,愛因斯坦發(fā)表了題為《探索的動(dòng)機(jī)》的著名演講。他認(rèn)為,科學(xué)工作者大體可以分為三類:第一類人從事科研是為了挑戰(zhàn)自己的智力;第二類是出于純粹的功利目的;而第三類則是為了探尋自然界的客觀規(guī)律。第三類科學(xué)工作者“把世界體系及其構(gòu)成作為感情生活的支點(diǎn),以便由此找到他在個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的狹小范圍內(nèi)所不能找到的寧?kù)o和安定”。在愛因斯坦看來(lái),雖然前兩類人中包含很多成果卓著的科學(xué)家,但第三類才是科學(xué)家隊(duì)伍中的中堅(jiān)和靈魂,離開了他們,科學(xué)的殿堂就無(wú)法存在。普朗克就屬于這一類科學(xué)家。2、光譜分析(教材P90):光譜一詞最早由牛頓提出。1666年,牛頓把通過玻璃棱鏡的太陽(yáng)光分解成了從紅光到紫光的各種顏色的光譜,他發(fā)現(xiàn)白光是由各種顏色的光組成的。
由基爾霍夫開創(chuàng)的光譜分析方法對(duì)鑒別化學(xué)元素有著巨大的意義。許多化學(xué)元素,像銫、銣、鉈、銦、鎵,都是在實(shí)驗(yàn)室里通過光譜分析發(fā)現(xiàn)的。
當(dāng)天文學(xué)家將光譜分析方法應(yīng)用于恒星時(shí),馬上就證明了宇宙中物質(zhì)構(gòu)成的統(tǒng)一性。我國(guó)研制的郭守敬望遠(yuǎn)鏡(大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡,英文簡(jiǎn)稱LAMOST,將遙遠(yuǎn)天體的光分別傳輸?shù)蕉嗯_(tái)光譜儀而獲得大量的光譜信息,為恒星的研究提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。除化學(xué)成分外,恒星的光譜還能夠揭示其表面溫度、質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等信息。
光譜分析還為深入原子世界打開了道路。近代原子物理學(xué)正是從原子光譜的研究中開始的。3、量子力學(xué)的創(chuàng)立和索爾維會(huì)議(教材P96):量子力學(xué)和相對(duì)論的創(chuàng)立,是20世紀(jì)物理學(xué)的兩個(gè)主要進(jìn)展,給人類的科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)形態(tài)帶來(lái)了極其深刻的影響。相對(duì)論的創(chuàng)立,主要是愛因斯坦的貢獻(xiàn),而量子力學(xué)的創(chuàng)立則曲折得多,是普朗克(圖4.5-7一排左二)、愛因斯坦(一排右五)、玻爾(二排右一)、海森堡(三排右三)、玻恩(二排右二)、薛定諤(三排右六)、狄拉克(二排右五)等一大批杰出物理學(xué)家歷時(shí)30年左右(自1900年普朗克提出能量量子化到量子力學(xué)框架基本成型)共同努力的結(jié)果。我國(guó)物理學(xué)家曾謹(jǐn)言曾說(shuō):“20世紀(jì)量子物理學(xué)所碰到的問題是如此復(fù)雜和困難,以至沒有可能期望一個(gè)物理學(xué)家能一手把它發(fā)展成一個(gè)完整的理論體系?!?/p>
在量子力學(xué)創(chuàng)建過程中扮演重要角色的一系列“匆忙會(huì)議”中,最著名的要數(shù)索爾維會(huì)議。
索爾維會(huì)議的創(chuàng)始人是比利時(shí)企業(yè)家索爾維。索爾維本人是一位化學(xué)家和企業(yè)家,因?yàn)榘l(fā)明了制堿方法而變得非常富有。但他希望能夠“將其部分財(cái)富償還給人類”,因此創(chuàng)辦了多個(gè)科學(xué)研究所、科學(xué)基金以及福利基金。從20世紀(jì)初開始,索爾維的科學(xué)基金會(huì)每隔幾年輪流召開物理、化學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)會(huì)議——索爾維會(huì)議。1911年,第一屆索爾維物理會(huì)議在布魯塞爾召開,主題是“輻射與量子”。這次會(huì)議歷時(shí)5天,名家云集。1927年10月召開的第五屆索爾維物理會(huì)議最為著名,當(dāng)時(shí)著名的物理學(xué)家紛紛出席(圖4.5-7),例如,德布羅意(二排右三)、康普頓(二排右四)等,大家就量子力學(xué)的各方面問題進(jìn)行了深入討論。本次會(huì)議的29位參會(huì)者中,有17人獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。
索爾維會(huì)議一直堅(jiān)持舉辦,到2017年已經(jīng)舉辦了27屆物理會(huì)議和24屆化學(xué)會(huì)議。這是企業(yè)資助科學(xué)研究的一個(gè)范例。事實(shí)上,除了政府撥款外,企業(yè)提供的各種經(jīng)費(fèi)和資助也是世界各國(guó)科學(xué)研究的一個(gè)重要經(jīng)費(fèi)來(lái)源。它們和政府撥款一道推動(dòng)了基礎(chǔ)科學(xué)的研究以及技術(shù)轉(zhuǎn)化。除了索爾維會(huì)議,另一個(gè)著名的實(shí)例是,美國(guó)電話電報(bào)公司從20世紀(jì)30年代開始,支持其旗下的貝爾實(shí)驗(yàn)室開展在當(dāng)時(shí)看來(lái)還十分遙遠(yuǎn)的半導(dǎo)體器件開發(fā)研究。經(jīng)過十幾年的探索,最終該實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家布萊特、巴丁和肖克利等人在1948年發(fā)明了半導(dǎo)體三極管,把信息技術(shù)由電子管時(shí)代帶進(jìn)了晶體管時(shí)代,并促成了硅谷的誕生和信息時(shí)代的到來(lái)。4、天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)(教材P106):1895年年末,德國(guó)物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了一種新的射線——X射線,即倫琴射線。它具有一定的輻射性。現(xiàn)在我們知道,X射線是原子內(nèi)層電子躍遷時(shí)發(fā)射的波長(zhǎng)很短的電磁波。但在當(dāng)時(shí)并不知道這些,所以,它的發(fā)現(xiàn)激起了許多科學(xué)家的研究興趣。5、碳14測(cè)年技術(shù)(教材P114):自然界中的碳主要是碳12,也有少量的碳14。宇宙射線進(jìn)入地球大氣層時(shí),同大氣作用產(chǎn)生中子,中子撞擊大氣中的氮引發(fā)核反應(yīng)產(chǎn)生碳14。碳14的半衰期為5730年。碳14不斷產(chǎn)生又不斷衰變,達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,因此,它在大氣中的含量相當(dāng)穩(wěn)定,大約每1012個(gè)碳原子中有一個(gè)碳14?;畹闹参锿ㄟ^光合作用和呼吸作用與環(huán)境交換碳元素,體內(nèi)碳14的比例與大氣中的相同。植物枯死后,遺體內(nèi)的碳14仍在衰變,不斷減少,但是不能得到補(bǔ)充。因此,根據(jù)放射性強(qiáng)度減小的情況就可以推算植物死亡的時(shí)間。
在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中也會(huì)用到碳14測(cè)定年代的方法。例如,進(jìn)行基本建設(shè)時(shí),地質(zhì)基礎(chǔ)的力學(xué)性質(zhì)是個(gè)重要指標(biāo)。一般說(shuō)來(lái),地層形成年代越早,固結(jié)程度越高,抗沖擊性和承壓性越好。北京飯店新樓施工時(shí),在地面以下13m深的位置發(fā)現(xiàn)了兩棵直徑達(dá)1m的榆樹。用碳14測(cè)定,這兩棵樹距今29285+-1350年。據(jù)此數(shù)據(jù),建設(shè)部門認(rèn)為這個(gè)地層已經(jīng)足夠古老,可以作為地基,于是停止下挖,這樣就節(jié)約了資金。=-6、華人科學(xué)家在粒子物理學(xué)領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)(教材P130)在粒子物理學(xué)的發(fā)展史上,有一批華人科學(xué)家作出了眾多舉世矚目并被載入史冊(cè)的重大貢獻(xiàn)。1930年,在美國(guó)加州理工學(xué)院學(xué)習(xí)的趙忠堯和英國(guó)劍橋大學(xué)的科學(xué)家各自獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)硬γ射線在重元素中的“反常吸收”。同年,他又發(fā)現(xiàn)了γ射線在重元素中的“額外散射”。這實(shí)際上是對(duì)正負(fù)電子對(duì)產(chǎn)生和湮滅過程的最早觀察(盡管趙忠堯當(dāng)時(shí)并未意識(shí)到這一點(diǎn))。更重要的是,他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果直接激發(fā)美國(guó)物理學(xué)家安德森完成了發(fā)現(xiàn)正電子的著名實(shí)驗(yàn)。1933年,謝玉銘和美國(guó)科學(xué)家豪斯頓合作對(duì)氫原子光譜進(jìn)行了精準(zhǔn)測(cè)量,發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果和當(dāng)時(shí)的理論有差異,并提出這可能是由于當(dāng)時(shí)關(guān)于光和物質(zhì)相互作用的理論還需要改進(jìn)。他們發(fā)現(xiàn)的這個(gè)問題被美國(guó)物理學(xué)家蘭姆等人的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步確認(rèn),而理論確實(shí)因此而作了重要改進(jìn)。粒子物理學(xué)中極其重要的重整化理論就是由此誕生的。1942年,王淦昌提出證實(shí)中微子存在的一種實(shí)驗(yàn)方案:觀察輕原子K俘獲過程中的核反沖。半年后,美國(guó)物理學(xué)家阿倫照此方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn),找到了中微子。王淦昌還預(yù)言在100億電子伏特質(zhì)子同步加速器上有可能找到反超子,并于1959年找到了一個(gè)與反西格瑪負(fù)超子有關(guān)的實(shí)例。1954年,楊振寧和美國(guó)物理學(xué)家米爾斯提出了楊一米爾斯規(guī)范場(chǎng)理論。后來(lái)的電弱統(tǒng)一理論和量子色動(dòng)力學(xué)都是在楊-米爾斯規(guī)范場(chǎng)理論的基礎(chǔ)上建立的。1956年,李政道和楊振寧提出,在弱相互作用過程中宇稱不守恒,并提出了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的建議。1957年,吳健雄領(lǐng)導(dǎo)的小組在鈷60的衰變中證實(shí)了字稱不守恒的論斷。不久,字稱不守恒在其他弱相互作用過程中也得到了證實(shí)。為此,楊振寧、李政道獲得1957年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1974年,丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的小組發(fā)現(xiàn)了一種新的粒子。這種粒子有兩個(gè)奇怪的性質(zhì):質(zhì)量大,大約是質(zhì)子質(zhì)量的3.3倍;壽命長(zhǎng),比一般介子的壽命長(zhǎng)5000倍。這個(gè)發(fā)現(xiàn)證實(shí)了人們對(duì)存在第四種夸克一粲夸克的預(yù)測(cè)。美國(guó)科學(xué)家里克特也在這一年獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了這種粒子,丁肇中與里克特共獲1976年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。這種新粒子被命名為J/Ψ介子。三、重溫課后典型題近代物理教材課后配題,無(wú)論是每節(jié)后的《練習(xí)與應(yīng)用》還是章末的《復(fù)習(xí)與提高》都很經(jīng)典,實(shí)在難以取舍,所以希望大家全面回頭望,檢查復(fù)習(xí)效果。一、教材中的思想方法1、
質(zhì)點(diǎn)是一種理想模型,建立物理模型的思想對(duì)解決實(shí)際問題非常重要。2、
了解微元思想、極限方法。3、
比值定義法并拓展到更廣泛的變化率。二、教材內(nèi)容的拓展1、
P23借助傳感器與計(jì)算機(jī)測(cè)速度,寫出各自的原理
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