新课标高中物理教材3-1教材分析和教学建议.ppt

新课标高中物理教材3-1教材分析和教学建议
〔新〕第三章 磁场
1 磁现象和磁场 2 磁感应强度3 几种常见的磁场4 磁场对通电导线的作用力5 磁场对运动电荷的作用力 6 带电粒子在匀强磁场中的运动
〔原〕第十五章 磁场
实验条件并不一样：罐头盒并不是均匀带电的球壳。在此同时，还有其他人由于不同事实的启发，也在推测静电力的反平方规律。
库仑是在这样的背景下进行他的扭秤实验的。也就是说，实验前他已经对结果有了预测。现代人看他的原始资料，实验数据与反平方规律之间有很大的差距，根据这样的数据写出静电力的表达式，的确需要“勇气”。
出于这样的考虑，教科书用的语言是，库仑“通过研究确认”了现在周知的库仑定律。
为什么没有说“库仑定律是由大量实验归纳得到的” ？
以现代物理学的观点看，场是一种物质，但以数学的观点看，如果某量是空间各点的函数，这个空间也可以定义为一个场。例如，某空间区域的各点都对应一个矢量，那么这个空间就是一个矢量场。这个矢量场可以不涉及任何物质实体。
定义电场的思路是这样的：在一个电荷附近的任何一点，检验电荷会受力，力与电荷量的比值与电荷量无关，说明比值反映了空间的某种性质，于是就定义了电场。这样定义的电场，可能是一种物质实体，也可能根本就是一个数学工具，我们无法区分。因此，在这里可以提一提电场的物质性，不必强调。我们没有说服学生的理由，过于强求反而给人不说理的印象。只有在变化的电磁场中，也就是在研究了电磁波的能量流动，特别是研究了电磁波的动量之后，我们才有充分的理由说，电磁场是一种物质。
第三章关于磁场的物质性也是这样处理的。
为什么本章没有强调电场的物质性？
各种势能都是空间点的函数，即一个点对应一个确定的值，如果做不到，就不可能定义某种势能。例如，在有摩擦的平面上把一个物体从基点O移到某点A，沿不同路径运动时摩擦力做的功不一样，这种情况下就不能在A点定义所谓的“摩擦势能”。分析某种力做功的特点，就能知道是否“一个点对应一个确定的（势能）值”。强调这些，目的是使学生对于势能有个清晰的认识。学****重力势能时教科书这样做了，学****电势能时还要这样做。教科书在这里以自己的行动渗透了科学态度的教育：说话、做事要讲道理，要合乎逻辑。
有这样一个疑问：分析静电力做功的特点要用掉一些时间，尽管这样有利于科学方法和科学态度的教育，但是会不会影响学生解题的训练？
其实两者可以兼顾。分析做功特点时的主要运算是功的计算，还有就是“用不变的量代替变化的量”的方法。这些都是解题所需要的非常基本的技能，教学时不仅要想着目标――得到做功与路径无关的结论；更要想着过程――功的计算。
为什么要讨论静电力做功的特点？
q 在沿直线从A移往B的过程中（-1 甲），受到的静电力F＝qE，静电力与位移AB的夹角始终为q，静电力对q 所做的功为
W＝Fcos q· AB = qE· AM
q 在沿折线AMB 从A 移往B 的过程中（-1 甲），在线段AM 上静电力对q 所做的功W1 = qE· AM 。在线段MB上，由于移动方向跟静电力垂直，静电力不做功，W2＝0。在整个移动过程中静电力对q 所做的功
W＝W1 + W2。所以 W＝ qE· AM
再使q 沿任意曲线ANB 从A 移动到B（-1 乙）。我们可以用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近曲线ANB。只要q的移动方向与静电力平行，静电力都做功，而这些与静电力平行的短折线的长度之和等于AM 。因此，静电力所做的功还W＝ qE· AM
可见，不论q 经由什么路径从A 点移动到B 点，静电力做的功都是一样的。
由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能.
新教科书要突出科学思想，其中重要的一条是通过做功研究能量。分析了静电力做的功之后马上就会自然地得到电势能的概念，随后，由于电势能与检验电荷成正比，于是又得到了电势和电势差……先学电势差则不便于落实“通过做功研究能量”的思想。
还有一个原因。对于现代的高中学生，能量已经是熟知的概念，电势和电势差则相对抽象，先学电势能再学电势差也符合从具体到抽象的原则。
电势能作为能量家族的新成员，不仅丰富了对能量概念的认识，而且为电现象与其他现象之间的联系提供了沟通的渠道。后面讲到的非静电力对电荷做功与电势能的转化就是一例。
为什么按电势能－电势－电势差的逻辑关系展开教学？
电 场 力
电场强度
电 势 差
电 势
电 势 能
电场