《高中物理必修第三冊》教案教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)：通過對必修第三冊的知識梳理，掌握整本書的滲透的物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究的具體實(shí)例教學(xué)過程時(shí)間教學(xué)環(huán)節(jié)主要師生活動環(huán)節(jié)一全書知識梳理環(huán)節(jié)二核心素養(yǎng)體現(xiàn)環(huán)節(jié)三科學(xué)探究環(huán)節(jié)四科學(xué)態(tài)度和責(zé)任環(huán)節(jié)五電荷的量度環(huán)節(jié)一、全書知識的梳理“電和磁”的主題是中學(xué)物理的基礎(chǔ)與核心內(nèi)容，這部分知識存在很多概念和規(guī)律，很多并不是我們?nèi)粘Ｉ钏煜さ?，這部分內(nèi)容具有較高的復(fù)雜性和抽象性和綜合性，但又是我們今后學(xué)習(xí)發(fā)展的必備知識下面我們從知識的梳理、核心素養(yǎng)的體現(xiàn)和以及應(yīng)用和體會三個(gè)方面來展開這部分的復(fù)習(xí)?？v觀整本書我們學(xué)習(xí)的內(nèi)容，首先第九章、第十章分別從力的角度和能量的角度研究了靜電場；在此基礎(chǔ)上，第十一章和第十二章有靜電發(fā)展到動電，建立起恒定電場的概念，開始學(xué)習(xí)運(yùn)動電荷，也就是電流的規(guī)律，認(rèn)識電路和電能；在第十三章，我們學(xué)習(xí)了磁場以及電、磁是如何相互轉(zhuǎn)化，電磁感應(yīng)電磁場、電磁波的知識。這一本書的學(xué)習(xí)，使我們對物質(zhì)的認(rèn)識擴(kuò)展到了“場”的概念，使我們對場這種物質(zhì)在自然現(xiàn)象中的普遍存在以及它的客觀性、物質(zhì)性有了認(rèn)識；另一方面，用能量的觀念貫穿了整本書各部分內(nèi)容，提升了我們對能量的認(rèn)識環(huán)節(jié)二、全書核心素養(yǎng)的體現(xiàn)梳理物理觀念：從物理觀念上看，本冊書全面地給我們建立了場的概念。抽象的、無形的、不同于超距作用的場，通過不同物體放入其中受到的力被感知出來，例如帶電體在靜電場中受到靜電力；自由電子在恒定電場中受力而做定向運(yùn)動，通電導(dǎo)線在磁場中受力等，場可以對物體產(chǎn)生力的作用，使我們開始建立“場是一種物質(zhì)”的觀念場作為一種物質(zhì)，具還有能量。那么我們可以從能的角度感知場，描述場，例如：靜電場中，我們可以用電勢和電勢差來描述靜電場能的性質(zhì)，以及電場對電荷做功的本領(lǐng)，可以畫出等勢面來形象化的描述靜電場，我們還可以把靜電場中電勢差的概念遷移到恒定電場中，研究導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷做功的問題，最終找到內(nèi)外電路中的能量關(guān)系，“場具有能量”使得我們加深了對場的物質(zhì)性的認(rèn)識；到此，場是物質(zhì)的概念完整建立起來，擴(kuò)充、完善了我們對物質(zhì)世界的認(rèn)識另一方面，在我們學(xué)習(xí)的諸多電和磁的現(xiàn)象中，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動和相互作用比比皆是。我們剛才復(fù)習(xí)了靜電場、恒定電場、磁場的情況，學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)和電磁波一章以后，我們知道電場和磁場也是可以相互激發(fā)產(chǎn)生的，電磁場由近及遠(yuǎn)的傳播就形成了電磁波，這些普遍存在的運(yùn)動和相互作用的情景，使得我們能自覺地應(yīng)用力學(xué)中的的相互作用和運(yùn)動的觀念來解決“電和磁”的問題本冊書還進(jìn)一步提升了我們對能量的認(rèn)識。我們學(xué)習(xí)了靜電場中能量的轉(zhuǎn)化、電路中的能量轉(zhuǎn)化、以及電磁波的能量和能量量子化的知識，認(rèn)識無論是靜電，還是“動電”，無論是電還是磁，無論在宏觀還是微觀，在不同的領(lǐng)域能量的形式各不相同，但對物理現(xiàn)象的研究都可以從能量的角度入手。例如，我們在研究帶電粒子在電場中加速的時(shí)候，可以從研究對象—粒子的角度，列出動能定理。。。；還可以跟據(jù)靜電力對粒子做功和電勢能的變化關(guān)系。。。綜合二者，會得到。。。。這實(shí)際上是能量守恒在靜電場中的一種具體體現(xiàn)；再比如說電路中，如果只有電熱水器、電水壺這樣一類將電能轉(zhuǎn)化為熱能的用電器，那么，能量守恒就表現(xiàn)為。。。。。，如果外電路中還有想電動機(jī)一類的用電器，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，那么，能量守恒就表現(xiàn)為。。。。通過在電現(xiàn)象中對能量守恒的具體形式的學(xué)習(xí)，我們加深了對能量守恒定律的認(rèn)識然而又不止于此。我們知道自然界中各種不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，能量在不同物體間可以轉(zhuǎn)移，其總量是守恒的；但是能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化具有方向性，會導(dǎo)致能量耗散。能量的耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程的方向性，使我們認(rèn)識到能量的利用是有條件的，有代價(jià)的，這是我們對能量的新認(rèn)識，到近代，普朗克提出的能量子概念是對于能量觀念的一個(gè)突破，微觀粒子，比如原子的能量是量子化的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線。。。。。這樣，從能量守恒到能量耗散，再到能量量子化，同學(xué)們的能量觀念得到全面提升科學(xué)思維從科學(xué)思維看，首先在研究物理問題時(shí)，有個(gè)建立理想化模型的過程。比如，在研究帶電體相互作用時(shí)，建立了點(diǎn)電荷的模型；在研究電路中能量轉(zhuǎn)化時(shí)，提供電能的裝置有很多種，都可以叫電源，建立了“電源”的模型；在研究空間某點(diǎn)的磁場時(shí)，建立了電流元的模型等等，從紛繁復(fù)雜的物理現(xiàn)象中忽略次要因素，提煉出“模型”來研究問題，是科學(xué)思維的表現(xiàn)類比的方法在庫侖定律建立的過程中發(fā)揮了重要作用，同樣可以類比的是電場和磁場的定量和定性的描述，比如都用物理量之比的定義方法定義了電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度，都用場線來形象的對場進(jìn)行描述等。。類比會引起人們的聯(lián)想，產(chǎn)生創(chuàng)新，但是類比不是嚴(yán)格的推理不一定正確，有類比而得出的猜想是否正確需要得到實(shí)踐的檢驗(yàn)。電場中對電場強(qiáng)度、電勢、電容器電容的定義，電源電動勢的定義以及磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，都用到了用物理量之比定義新物理量的方法，當(dāng)我們研究某種物質(zhì)，包括場這種客觀存在物質(zhì)的屬性的時(shí)候，就可以應(yīng)用物理量之比的定義方法來定義新的物理量，它的特點(diǎn)是，被定義的量描述的是物質(zhì)的客觀屬性，不隨著外界條件的變化而變化，比如，某點(diǎn)的電場強(qiáng)度。。。。。。。在本冊書中，我們還學(xué)習(xí)到一些概念是有內(nèi)在邏輯，相互關(guān)聯(lián)的：比如：。。。。。。。。。。。。。這樣電場中的電勢、電勢能、電勢差與電場強(qiáng)度之間的關(guān)系，就依據(jù)功能關(guān)系通過科學(xué)推理和論證出來再比如：閉合電路歐姆定律的得出，可以從能量守恒的角度加以科學(xué)推理和論證科學(xué)推理和論證包括歸納和演繹、分析和綜合、運(yùn)用證據(jù)作出推測和判斷等方法，也是同學(xué)們需要注重培養(yǎng)科學(xué)思維的一方面環(huán)節(jié)三：科學(xué)探究科學(xué)探究是人們探索和了解自然，獲得科學(xué)知識的重要方法，包括提出問題、假設(shè)與驗(yàn)證、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、器材選擇、數(shù)據(jù)記錄與處理等多個(gè)要素，本冊書有大量科學(xué)探究的實(shí)例，突出其中某個(gè)環(huán)節(jié)例如，在探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件時(shí)，首先通過思考與討論，提出磁場沒有變化，而電路abcd的面積發(fā)生變化，引出問題：感應(yīng)電流的產(chǎn)生是否與磁通量的變化有關(guān) 進(jìn)而朝著這個(gè)問題提出的方向設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，來探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，歸納得出結(jié)論在電磁波的發(fā)現(xiàn)過程中，是麥克斯韋先提出了電磁場理論，預(yù)言了電磁波的存在，并且預(yù)言了電磁波的傳播速度等于光速；這個(gè)統(tǒng)一了原本孤立的電學(xué)、詞學(xué)、光學(xué)的理論是否正確呢？這取決于他所預(yù)言的電磁波是否真的存在在麥克斯韋去世幾年后，赫茲通過實(shí)驗(yàn)第一次捕捉到了電磁波，并且測出電磁波的傳播速度就是光速，給麥克斯韋的電磁場理論提供了有力的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，愛因斯坦在談到這段歷史的時(shí)候曾感嘆道：在這個(gè)時(shí)期，物理學(xué)家花了好多時(shí)間才理解到麥克斯韋理論的全部意義，它的天才迫使同行們在觀念上要作出勇敢的躍變。只是等到赫茲云i實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在后，對新理論的抵抗才被打垮。說明了在科學(xué)探究中假設(shè)與驗(yàn)證的關(guān)系，一個(gè)理論的正確與否，要看有沒有實(shí)驗(yàn)支持，要有證據(jù)。在探究活動中，少不了做實(shí)驗(yàn)。那么實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)器材來確定。例如，在測電源電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，教材中給出了用E=U+IR原理來測量，那就要使用電壓表和電流表，設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行；但是，這并不是唯一的方法。課本上提出了一個(gè)讓我們思考的問題：如果只有一個(gè)電流表沒有電壓表，你能設(shè)計(jì)出測量電源電動勢和內(nèi)電阻的電路嗎？我想，同學(xué)們根據(jù)E=I(R+r)不難設(shè)計(jì)出新的電路來，在新的設(shè)計(jì)中，沒有用到電壓表，但是使用了電阻箱，可以根據(jù)不同的外電阻以及相應(yīng)的干路電流，得出電源的電動勢和內(nèi)電阻。同理，只有一個(gè)電壓表，也可以設(shè)計(jì)出新的實(shí)驗(yàn)電路，制定實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，是科學(xué)探究中重要的一環(huán)舉例四：金屬絲電阻率的測量中，如何測量金屬絲的直徑問題，教材中提供了多種方法，不僅有同學(xué)們熟悉的“用刻度尺測量電阻絲的直徑”的方法，還提供了同學(xué)們在前一個(gè)實(shí)驗(yàn)中：“長度的測量中”剛學(xué)到的“用游標(biāo)卡尺或螺旋測微器測量電阻絲的直徑”方法。從科學(xué)探究能力培養(yǎng)的角度來說，這里不僅是對測量長度儀器的一次拓展，也是對如何提高測量精度的一次深化，而測量工具的精度不同也會影響實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，“測量工具的選擇既要考慮使用的方便，也要考慮測量誤差的大小。”會合理的選用測量工具也是科學(xué)探究能力的一部分。舉例五，電容器的充放電實(shí)驗(yàn)。在電容器的充放電實(shí)驗(yàn)中，出現(xiàn)的是變化的電流和電壓，我們要了解、研究在這個(gè)過程中電流和電壓的變化，從而了解電容器的功能。就要先觀察，觀察什么呢？第一，要觀察電流的方向第二，要觀察電容器兩極板電壓大小怎樣變化？第三，要觀察電流大小如何變化在觀察的基礎(chǔ)上，把變化的信息采集和記錄下來，也就是要科學(xué)探究中的“證據(jù)”意識，怎樣收集信息，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)呢？我們可以根據(jù)研究的需要設(shè)計(jì)表格，比如：還可以利用傳感器，在計(jì)算機(jī)上觀察電容器的充電和放電，用圖像法處理數(shù)據(jù)。如圖，就是電容器的放電電流隨時(shí)間的變化圖線。像這樣觀察實(shí)驗(yàn)、記錄數(shù)據(jù)，就是采集研究中信息和證據(jù)的過程，它使我們能夠得到對物理現(xiàn)象科學(xué)的解釋，得到定性或定量的結(jié)論，在科學(xué)探究中培養(yǎng)的“證據(jù)”意識，是重要的一個(gè)方面從科學(xué)態(tài)度與責(zé)任來看，同學(xué)們在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，特別是對于游標(biāo)卡尺、螺旋測微器和多用電表的使用，都培養(yǎng)了我們實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。而對于靜電的防止與利用、電容器的應(yīng)用、以及“天眼”FAST的相關(guān)內(nèi)容的介紹，都讓同學(xué)們在科學(xué)知識應(yīng)用的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)了社會責(zé)任感。而對于電動汽車、能源與可持續(xù)發(fā)展的學(xué)習(xí)，則培養(yǎng)了學(xué)生可持續(xù)發(fā)展與保護(hù)環(huán)境的意識。此外，教材還介紹了法拉第在電磁感應(yīng)領(lǐng)域長達(dá)十余年的探究，他堅(jiān)忍不拔的精神、以及“天眼之父”南仁東等科學(xué)家的生平和相關(guān)的工作，同學(xué)們從這些內(nèi)容中體會科學(xué)家的追求與胸懷，學(xué)習(xí)他們的優(yōu)秀品質(zhì)環(huán)節(jié)五應(yīng)用和體會例題：小明坐在汽車的副駕駛位上看到一個(gè)現(xiàn)象:當(dāng)汽車的電動機(jī)啟動時(shí)，汽車的車燈會瞬時(shí)變暗。汽車的電源、電流表、車燈、電動機(jī)連接的簡化電路如圖所示，已知汽車電源電動勢為12.5V，內(nèi)阻為0.05Ω。車燈接通電動機(jī)未起動時(shí)，電流表示數(shù)為10A;電動機(jī)啟動的瞬間，電流表示數(shù)達(dá)到60A。問：電動機(jī)啟動時(shí)，車燈的功率減少了多少?課后練習(xí)習(xí)題1、以下題為例，思考研究帶電粒子在電場中運(yùn)動時(shí)，如何從力、運(yùn)動、能量轉(zhuǎn)化等角度分析、思考問題：ba-ba如圖所示的實(shí)線為一簇未標(biāo)明方向的點(diǎn)電荷電場的電場線，虛線是一個(gè)不計(jì)重力的帶負(fù)電的粒子的運(yùn)動軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)，帶電粒子從ba-baA．圖中電場是負(fù)點(diǎn)電荷電場B．帶電粒子在a點(diǎn)的加速度較大C．帶電粒子在a點(diǎn)的動能較大D．帶電粒子在b點(diǎn)的電勢能較大2、以下題為例，思考電路中能量如何轉(zhuǎn)化如圖所示電路中，電池的電動勢是30V，內(nèi)阻是1Ω，燈泡Ｌ的額定值是“6Ｖ、12Ｗ”，電動機(jī)線圈的電阻RM＝2Ω。燈泡恰能正常發(fā)光。求電動機(jī)的輸出功率。3CBACBA實(shí)驗(yàn)時(shí)，先保持兩球電荷量不變，使A球從遠(yuǎn)處逐漸向B球靠近，觀察到兩球距離越小，B球懸線的偏角越大；再保持兩球距離不變，改變小球所帶的電荷量，觀察到電荷量越大，B球懸線的偏角越大。實(shí)驗(yàn)表明：兩電荷之間的相互作用力，隨其距離的________而增大，隨其所帶電荷量的____________而增大。此同學(xué)在探究中應(yīng)用的科學(xué)方法是__________（選填：“累積法”、“等效替代法”、“控制變量法”或“演繹法”）。答案和解析：1.BCD【解答】根據(jù)帶電粒子的運(yùn)動軌跡，可以判斷出粒子的受力方向是沿電場線會聚方向的，又因?yàn)閹щ娏Ｗ訋ж?fù)電，所以場源點(diǎn)電荷帶正電。由于a點(diǎn)所處區(qū)域電場線較密，粒子所受電場力較大，帶電粒子在a點(diǎn)的加速度較大。帶電粒子從a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)電場力做負(fù)功，粒子的電勢能增加，故帶電粒子在b點(diǎn)的電勢能較大。由于不計(jì)重力，電場力做功就是合外力做功，根據(jù)動能定理，帶電粒子從a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)動能減少，故帶電粒子在a點(diǎn)的動能較大?！舅伎肌扛鶕?jù)帶電粒子的運(yùn)動軌跡，可以判斷出粒子的受力方向及電場線方向；加速度的大小可以通過電場線的疏密程度來判斷；動能的變化和電勢能的變化可以通過電場力做功的情況來判斷。2、【解答】根據(jù)閉合電路的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系有：P源＝P內(nèi)＋P燈＋P電機(jī)，所以IE＝I2r＋P燈＋I(xiàn)2RM＋P機(jī)輸出。由題目條件“小燈泡恰能正常發(fā)光”可知I＝IL＝P額/U額＝2A，因此P機(jī)輸出＝IE－P燈－I2（RM＋r）＝36W?！舅伎肌吭谧髂芰哭D(zhuǎn)化分析時(shí)，應(yīng)抓住兩個(gè)關(guān)鍵問題：一是能量轉(zhuǎn)化的去向，即能量是由什么形式向另外的什么形式轉(zhuǎn)化；二是能量轉(zhuǎn)化的量值關(guān)系，即電源輸出的總能量與電路中轉(zhuǎn)化成其它形式的總能量相等。本題總的能量傳輸?shù)姆较蚴?/p>