四、课程内容

(一)必修课程

1.必修1

本模块由“机械运动与物理模型”“相互作用与运动定律”两个主题组成。

1.1 机械运动与物理模型

【内容要求】

1.1.1 了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。

例1 了解伽利略的实验研究工作,认识伽利略有关实验的科学思想和方法。

1.1.2 经历质点模型的建构过程,了解质点的含义。知道将物体抽象为质点的条件,能将特定实际情境中的物体抽象成质点。体会建构物理模型的思维方式,认识物理模型在探索自然规律中的作用。

例2 通过质点模型、太阳系行星模型等实例,体会物理模型在物理学研究中的意义。

1.1.3 理解位移、速度和加速度。通过实验,探究匀变速直线运动的特点,能用公式、图像等方法描述匀变速直线运动,理解匀变速直线运动的规律,能运用其解决实际问题,体会科学思维中的抽象方法和物理问题研究中的极限方法。

例3 结合瞬时速度概念的建构,体会研究物理问题的极限方法。

例4 结合加速度概念的建构,体会物理学中的抽象思维。

例5 用打点计时器、频闪照相或其他实验工具研究匀变速直线运动的规律。

1.1.4 通过实验,认识自由落体运动规律。结合物理学史的相关内容,认识物理实验与科学推理在物理学研究中的作用。

例6 查阅资料,了解亚里士多德关于力与运动的主要观点和研究方法。

例7 查阅资料,了解伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法。

活动建议

(1)观察质量相同、大小和形状不同的物体在空气中下落的现象,了解空气阻力对落体运动的影响。

(2)查阅资料,了解并讨论伽利略关于物体运动的实验研究对科学发展和人类进步的重大意义。

1.2 相互作用与运动定律

【内容要求】

1.2.1 认识重力、弹力与摩擦力。通过实验,了解胡克定律。知道滑动摩擦和静摩擦现象,能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。

例1 调查生产生活中所用弹簧的形状及使用目的。

例2 制作一个简易弹簧测力计,用胡克定律解释其原理。

1.2.2 通过实验,了解力的合成与分解,知道矢量和标量。能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。

1.2.3 通过实验,探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系。理解牛顿运动定律,能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。通过实验,认识超重和失重现象。

1.2.4 知道国际单位制中的力学单位。了解单位制在物理学中的重要意义。

活动建议

(1)调查生产生活中利用或尽量避免摩擦的实例。

(2)通过各种活动,例如乘坐电梯、到游乐场参与有关游乐活动等,体验失重与超重。

(3)根据牛顿第二定律,设计一种能显示加速度大小的装置。

必修1的教学提示

本模块注重在机械运动情境下培养学生的运动与相互作用观念和模型建构等物理学科核心素养。教学中应根据本模块所学物理模型的特点,联系生产生活实际,从多个角度创设情境,提出与物理学有关的问题,引导学生讨论,让学生体会建构物理模型的必要性及方法等。让学生经历建构速度、加速度、力等重要物理概念的过程,了解测量这些物理量的方法,进而学习定量描述生活中物体运动和相互作用的方法。通过探究物体间相互作用与运动状态变化的关系等实验,引导学生运用控制变量等研究方法设计实验方案,学会分析和处理实验数据的方法,提高科学探究能力。引导学生结合物理学史认识实验探究与科学思维的结合对物理学发展的重要作用。

必修1的学业要求

能用位移、速度、加速度等物理量描述物体的直线运动,能用匀变速直线运动的规律解释或解决生活中的具体问题。能对物体的受力和运动情况进行分析,得出结论。能从物理学的运动与相互作用的视角分析自然与生活中的有关简单问题。

了解建立质点模型的抽象方法和质点模型的适用条件,能在特定情境下将物体抽象为质点,体会物理模型建构的思想和方法。通过瞬时速度和加速度概念的建构,体会物理问题研究中的极限方法和抽象思维方法。知道证据是物理研究的基础,能使用简单直接的证据表达自己的观点。

会做“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”等实验。能明确科学探究实验所要解决的问题,知道制订实验方案是重要的,有控制变量的意识。会使用基本的力学实验器材获取数据,能用物理图像描述实验数据,能根据数据得出实验结论,知道实验存在误差。能表达科学探究的过程和结果。

通过直线运动和牛顿运动定律的学习,认识物理学是对自然现象的描述与解释,具有学习物理学的兴趣。

2.必修2

本模块由“机械能及其守恒定律”“曲线运动与万有引力定律”“牛顿力学的局限性与相对论初步”三个主题组成。

2.1 机械能及其守恒定律

【内容要求】

2.1.1 理解功和功率。了解生产生活中常见机械的功率大小及其意义。

例1 分析物体移动的方向与所受力的方向不在一条直线上时,该力所做的功。

例2 分析汽车发动机的功率一定时,牵引力与速度的关系。

2.1.2 理解动能和动能定理。能用动能定理解释生产生活中的现象。

例3 根据牛顿第二定律推导出动能定理。

2.1.3 理解重力势能,知道重力势能的变化与重力做功的关系。定性了解弹性势能。

2.1.4 通过实验,验证机械能守恒定律。理解机械能守恒定律,体会守恒观念对认识物理规律的重要性。能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题。

活动建议

通过查阅资料、访问有关部门,收集汽车刹车距离与车速关系的数据,用动能定理进行解释。

2.2 曲线运动与万有引力定律

【内容要求】

2.2.1 通过实验,了解曲线运动,知道物体做曲线运动的条件。

例1 观察生活中的曲线运动,如投篮时篮球的运动轨迹。

2.2.2 通过实验,探究并认识平抛运动的规律。会用运动合成与分解的方法分析平抛运动。体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想。能分析生产生活中的抛体运动。

2.2.3 会用线速度、角速度、周期描述匀速圆周运动。知道匀速圆周运动向心加速度的大小和方向。通过实验,探究并了解匀速圆周运动向心力大小与半径、角速度、质量的关系。能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。了解生产生活中的离心现象及其产生的原因。

例2 了解铁路和高速公路拐弯处路面有一定倾斜度的原因。

2.2.4 通过史实,了解万有引力定律的发现过裎。知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义。认识科学定律对人类探索未知世界的作用。

例3 通过发现海王星等事实,说明科学定律的作用。

例4 以万有引力定律为例,了解统一性观念在科学认识中的重要意义。

2.2.5 会计算人造地球卫星的环绕速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。

例5 了解牛顿力学对航天技术发展的重大贡献。

活动建议

(1)查阅资料,比较炮弹的实际弹道与理想抛物线的差异,尝试作出解释。

(2)收集资料,探讨自行车拐弯时受到的向心力。

(3)观看有关人造地球卫星、神舟飞船、航天飞机、空间站的录像片,与同学交流观后感。

(4)收集我国和世界航天事业发展历史和前景的资料,写出调查报告。

2.3 牛顿力学的局限性与相对论初步

【内容要求】

2.3.1 知道牛顿力学的局限性,体会人类对自然界的探索是不断深入的。

2.3.2 初步了解相对论时空观。

例1 初步了解长度收缩效应和时间延缓效应。

例2 初步了解时空弯曲。

2.3.3 关注宇宙起源和演化的研究进展。

例3 查阅资料,初步了解典型的恒星演化过程。

活动建议

(1)阅读有关相对论的科普书刊,在同学中举办小型讨论会。

(2)观看有关宇宙起源的科教电视专题片,了解宇宙的演化。

必修2的教学提示

本模块通过实验及理论推导等方法,让学生理解重力势能与重力做功的关系,理解动能定理和机械能守恒定律,学会从机械能转化和守恒的视角分析物理问题,形成初步的能量观念。在应用机械能守恒定律解决问题的过程中,引导学生体会守恒的思想,领悟从守恒的角度分析问题的方法,增强分析和解决问题的能力。让学生通过研究平抛运动、匀速圆周运动等运动形式,体会物理学中化繁为简的研究方法,拓展对运动多样性的认识,深化对位移、速度、加速度等重要概念的理解,进一步提高关于力与运动关系的认识。引导学生关注物理学定律与航天技术等现代科技的联系,了解人类对宇宙天体的探索历程,从万有引力定律的普适性认识自然界的统一性。通过对相对论的初步介绍,引导学生认识牛顿力学的局限性,体会人类对自然界的探索是不断深入的。

必修2的学业要求

能对常见的机械运动进行分类。会用运动与相互作用的知识分析曲线运动问题,能用万有引力定律分析简单的天体运动问题,初步了解相对论时空观。能用能量的观点分析和解释常见的有关机械运动问题。

能认识平抛运动、匀速圆周运动的物理模型特征。通过研究平抛运动、匀速圆周运动等运动形式,体会物理学中实验和理论推导的方法,以及化繁为简的研究方法。能使用证据说明自己的观点,能对关于机械能、曲线运动、引力的一些错误认识提出质疑。

会做“探究平抛运动的特点”等实验。能明确实验需要测量的物理量,由此设计实验方案。会使用所提供的实验器材进行实验并获得数据,通过对数据的分析发现其中的特点,进而归纳出实验结论,并尝试对其作出解释。能撰写简单的实验报告。

通过对行星运动规律和相对论的学习,认识到科学研究包含大胆的想象和创新,科学理论既具有相对稳定性,又是不断发展的,人类对自然的探索永无止境。具有探索自然、造福人类的意识。

3.必修3

本模块由“静电场”“电路及其应用”“电磁场与电磁波初步”“能源与可持续发展”四个主题组成。

3.1 静电场

【内容要求】

3.1.1 通过实验,了解静电现象。能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象。

例1 通过多种方式使物体带电,观察静电现象。

例2 演示并分析静电感应现象。

3.1.2 知道点电荷模型。知道两个点电荷间相互作用的规律。体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法。

例3 与质点模型类比,体会在什么情境下可将带电体抽象为点电荷。

例4 体会库仑扭秤实验设计的巧妙之处。

3.1.3 知道电场是一种物质。了解电场强度,体会用物理量之比定义新物理量的方法。会用电场线描述电场。

例5 用电场线描绘两个等量异种点电荷周围的电场。

3.1.4 了解生产生活中关于静电的利用与防护。

例6 分析讨论静电在激光打印、静电喷雾和静电除尘的应用。知道在有可燃气体、粉尘的环境中如何防止静电事故。

3.1.5 知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能、电势和电势差的含义。知道匀强电场中电势差与电场强度的关系。能分析带电粒子在电场中的运动情况,能解释相关的物理现象。

3.1.6 观察常见的电容器,了解电容器的电容,观察电容器的充、放电现象。能举例说明电容器的应用。

例7 查阅资料,了解电容器在照相机闪光灯电路中的作用。

活动建议

(1)通过观察、查阅资料等方式,了解避雷针的结构和基本原理,撰写一篇研究报告。

(2)收集资料,综述静电的危害,了解预防的方法。

(3)通过观察、查阅资料等方式,了解并分析电容器应用的实例,撰写研究报告。

3.2 电路及其应用

【内容要求】

3.2.1 观察并能识别常见的电路元器件,了解它们在电路中的作用。会使用多用电表。

3.2.2 通过实验,探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系。会测量金属丝的电阻率。

例1 知道滑动变阻器的工作原理。

例2 通过I-U图像了解材料的电阻特性。

3.2.3 了解串、并联电路电阻的特点。

3.2.4 理解闭合电路欧姆定律。会测量电源的电动势和内阻。

例3 通过探究电源两端电压与电流的关系,体会图像法在研究物理问题中的作用。

3.2.5 理解电功、电功率及焦耳定律,能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象。

3.2.6 能分析和解决家庭电路中的简单问题,能将安全用电和节约用电的知识应用于生活实际。

例4 根据某家庭的电器设施,估算该家庭电路中所需导线的规格。

活动建议

(1)分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的I-U特性曲线,对比它们导电性能的特点。

(2)收集新型电热器的资料,了解其发热原理。

(3)观察家庭用电器的工作状况,检查是否存在安全隐患,知道安全用电的基本方法。

(4)调查近年来家庭用电的情况,讨论节约用电如何从自己做起,养成节约用电的习惯。

3.3 电磁场与电磁波初步

【内容要求】

3.3.1 能列举磁现象在生产生活中的应用。了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。关注与磁相关的现代技术发展。

3.3.2 通过实验,认识磁场。了解磁感应强度,会用磁感线描述磁场。体会物理模型在探索自然规律中的作用。

例1 判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向,用磁感线描绘通电直导线和通电线圈周围的磁场。

3.3.3 知道磁通量。通过实验,了解电磁感应现象,了解产生感应电流的条件。知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。

例2 收集资料,了解手机无线充电的原理。

3.3.4 通过实验,了解电磁波,知道电磁场的物质性。

3.3.5 通过实例,了解电磁波的应用及其带来的影响。

例3 知道手机和卫星通信等都是电磁波的应用。

3.3.6 知道光是一种电磁波。知道光的能量是不连续的。初步了解微观世界的量子化特征。

活动建议

(1)查阅资料,了解我国古代对磁现象的认识和应用及其对人类文明的影响。

(2)查阅资料,了解电磁感应现象的发现过程。

(3)调查电磁波在现代社会中应用的实例。

3.4 能源与可持续发展

【内容要求】

3.4.1 了解利用水能、风能、太阳能和核能的方式。初步了解核裂变与核聚变。

3.4.2 知道不同形式的能量可互相转化,在转化过程中能量总量保持不变,能量转化是有方向性的。

3.4.3 了解可再生能源和不可再生能源的分类,认识能源的过度开发和利用对环境的影响。

例1 讨论家庭生活中一天所用的能量哪些来自可再生能源,哪些来自不可再生能源。

3.4.4 认识环境污染的危害,了解科学,技术·社会·环境协调发展的重要性,具有环境保护的意识和行为。

例2 讨论在生活中可采取哪些方式节能。

例3 收集资料,调查当地大气污染、水污染、声污染等的主要污染源,了解预防方法。

例4 收集资料,从能源的角度讨论为什么要对垃圾进行分类。

活动建议

(1)查询一个火力发电厂的发电量和单位发电量煤耗,计算该厂的发电效率,估算该厂每日发电的用煤量。

(2)设计利用太阳能取暖的方案,讨论环境对太阳能利用的影响。

(3)查阅资料,了解人类利用核裂变和核聚变释放核能的前景与挑战。

(4)调查家庭中与热有关的器具的使用情况,讨论如何使用才能节约能源。

必修3的教学提示

本模块通过静电场、电路及其应用、电磁场与电磁波初步以及能源与可持续发展等内容的学习,引导学生了解场的物质性,知道光是一种电磁波、光的能量是不连续的,初步了解微观世界的量子化特征,培养学生的物质观念、运动与相互作用观念、能量观念。引导学生学会建立点电荷、电场线、磁感线等物理模型,体会物理模型在研究具体问题中的重要作用。让学生了解应用物理量之比定义新物理量的方法,了解电场强度、电势等物理量的含义并体会其定义方法。重视发挥物理学史的教育功能,让学生了解库仑定律的探索历程,体会库仑扭秤实验设计的实验思想与方法。让学生了解磁场的基本概念,利用与静电场对比的方法了解磁感应强度,知道磁通量是一个重要的物理量。引导学生通过实验了解产生感应电流的条件,体会科学实验在物理学发展中的重要作用。在实验探究金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系,以及闭合电路欧姆定律等内容的学习中,努力创设激发学生探究欲望的问题情境,引导学生进行科学探究,培养学生实验设计、分析论证、反思活、科技进步、社会发展密切相关,要充分利用多种教学资源,引导学生了解电磁感应现象在生产生活中的应用,认识能源开发与利用对人类生活和社会发展的影响,关注科学·技术·社会·环境的关系,培养学生解决实际问题的能力。

必修3的学业要求

能用电场强度、电势、磁感应强度等物理量描述电场或磁场的性质。会用库仑定律分析点电荷之间的相互作用,会用闭合电路欧姆定律等分析电路各部分之间电学量的相互关系,能用电势能和焦耳定律等分析电学中的能量转化问题,在实践中能做到安全用电和节约用电,具有可持续发展与环境保护的意识。知道电磁场的物质性,能说出电磁感应现象在生产生活中应用的实例,能利用场的性质解释有关电磁波的现象。形成初步的物质观、运动与相互作用观和能量观,并能以此观察和解释简单的自然现象,解决简单的实际问题。

能用点电荷模型研究电荷间的相互作用,能用物理量之比定义电场强度、电势、磁感应强度等物理量,进一步了解用物理量之比定义新物理量的方法。能用电场线、磁感线等模型分析电场和磁场中比较简单的问题,并得出结论。在分析和论证过程中,能使用证据说明自己的观点。

会做“测量电源的电动势和内阻”等实验。能在教师指导下制订实验方案,能选用实验器材进行实验,获取实验数据;会用图像处理实验数据,能根据图像获得结论;能分析实验中存在的误差,并能提出减小误差的方法。能运用学过的物理术语撰写实验报告。

通过对电磁学及能源相关内容的学习,认识科学对技术的推动作用,体会科技进步对人类生活和社会发展的影响,认识科学·技术·社会·环境的关系,知道保护环境、节约能源、促进可持续发展的重要意义。

(二)选择性必修课程

1.选择性必修1

本模块由“动量与动量守恒定律”“机械振动与机械波”“光及其应用”三个主题组成。

1.1 动量与动量守恒定律

【内容要求】

1.1.1 理解冲量和动量。通过理论推导和实验,理解动量定理和动量守恒定律,能用其解释生产生活中的有关现象。知道动量守恒定律的普适性。

例1 知道火箭的发射利用了反冲现象。

例2 查阅资料,了解中子的发现过程,讨论动量守恒定律在其中的作用。

1.1.2 通过实验,了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。定量分析一维碰撞问题并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。

1.1.3 体会用守恒定律分析物理问题的方法,体会自然界的和谐与统一。

例3 查阅资料,了解太空物体的碰撞和微观粒子的碰撞等相关信息。

活动建议

(1)制作“水火箭”。

(2)观察台球碰撞前后的运动,尝试用动量知识定性解释。

1.2 机械振动与机械波

【内容要求】

1.2.1 通过实验,认识简谐运动的特征。能用公式和图像描述简谐运动。

1.2.2 通过实验,探究单摆的周期与摆长的定量关系。知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。会用单摆测量重力加速度的大小。

1.2.3 通过实验,认识受迫振动的特点。了解产生共振的条件及其应用。

例1 调查生产生活中受迫振动的应用实例。

例2 调查生产生活中利用和防止共振的实例。

1.2.4 通过观察,认识波的特征。能区别横波和纵波。能用图像描述横波。理解波速、波长和频率的关系。

1.2.5 知道波的反射和折射现象。通过实验,了解波的干涉与衍射现象。

例3 用波动演示器显示波的叠加。

例4 观察音叉双臂振动激发的水波干涉现象。

1.2.6 通过实验,认识多普勒效应。能解释多普勒效应产生的原因。能列举多普勒效应的应用实例。

活动建议

(1)学生们手拉手站成一排,依次下蹲、起立,模拟机械波。

(2)查阅资料,了解多普勒效应的实际应用。

(3)查阅资料,举办关于引力波的讨论会。

1.3 光及其应用

【内容要求】

1.3.1 通过实验,理解光的折射定律。会测量材料的折射率。

1.3.2 知道光的全反射现象及其产生的条件。初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用。

例1 演示光沿水柱(或弯曲的玻璃柱)的传播。

例2 观察光缆的结构,分析光的全反射在光纤中是如何产生的。

1.3.3 观察光的干涉、衍射和偏振现象,了解这些现象产生的条件,知道其在生产生活中的应用。知道光是横波,会用双缝干涉实验测量光的波长。

例3 演示双缝干涉和单缝衍射现象,观察双缝干涉和单缝衍射图样,并以此说明光具有波的性质。

例4 利用生活中的器材设计实验,观察光的薄膜干涉现象,讨论薄膜干涉的原因。

1.3.4 通过实验,了解激光的特性。能举例说明激光技术在生产生活中的应用。

活动建议

(1)通过调查研究,收集光的偏振现象应用的实例。

(2)观看3D电影,查阅资料,了解3D电影的原理。

选择性必修1的教学提示

本模块在学生初步形成的运动与相互作用观念和能量观念的基础上,引导学生通过研究碰撞现象、机械振动和机械波、光的干涉和衍射等现象,拓展对物理世界的认识和理解。通过探究碰撞过程中的守恒量,进一步发展学生运动与相互作用的观念和能量观念,使其了解物理规律具有适用范围和条件。通过实验探究和理论推导,让学生经历科学论证过程,理解动量定理的物理实质写牛顿第二定律的一致性。通过创设学生感兴趣的问题情境,引导学生运用已有的概念和规律分析常见的碰撞、机械振动、机械波等现象,建构弹性碰撞、简谐运动、单摆等模型,学会用守恒定律解决问题的方法。在研究碰撞现象、单摆运动等实验过程中,进一步领会守恒思想,提高建模能力。通过根据光的干涉、衍射等现象来论证光具有波动性,增强学生的证据意识,提升科学论证能力。引导学生从相互作用和能量的角度认识机械振动和机械波,了解波动的特征,为深入学习和研究电磁波打好基础。注意拓展学生的视野,从动量守恒定律的普适性来认识自然界的统一性。

选择性必修1的学业要求

能从理论推导和实验验证的角度,理解动量守恒定律,深化对物体之间相互作用规律的理解。能用动量和机械能的知识分析和解释机械运动现象,解决一维碰撞问题。能用恰当的物理量描述简谐运动和机械波,能说明机械波的特点,并能解释生产生活中的有关现象。知道光的干涉、衍射和偏振现象及其应用,认识光的波动性,知道光是横波。

能根据现实生活中的振动或摆动的特点,建构简谐运动、单摆等物理模型。能运用这些模型分析问题,通过推理得到结论,对相关现象作出解释。会用系统的思想和守恒的思想分析物理问题。能恰当使用证据说明自己的观点,质疑他人的观点。能从运动定律、动量守恒、能量守恒等不同角度思考物理问题。

会做“用单摆测量重力加速度的大小”等实验。能恰当选用基本的实验器材进行实验,会设计实验方案,能对实验器材进行规范操作,获得实验数据。认识实验误差是不可避免的,具有尽量减小实验误差的意识。能通过不同方式分析数据,获得结论,并尝试作出解释。能用科学的语言撰写实验报告。

通过对动量守恒定律等内容的学习,认识到物理规律的内在一致认识到物理研究是建立在观察和实验基础上的一项创造性工作,在研究中必须坚持实事求是的态度。

2.选择性必修2

本模块由“磁场”“电磁感应及其应用”“电磁振荡与电磁波”“传感器”四个主题组成。

2.1 磁场

【内容要求】

2.1.1 通过实验,认识安培力。能判断安培力的方向,会计算安培力的大小。了解安培力在生产生活中的应用。

例1 利用电流天平等简易装置测量安培力。

例2 了解磁电式电表的结构和工作原理。

2.1.2 通过实验,认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向,会计算洛伦兹力的大小。

2.1.3 能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。

例3 观察阴极射线在磁场中的偏转。

例4 了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。

活动建议

(1)用电磁继电器设计一个自动控制电路,说明其工作原理。

(2)观察洛伦兹力演示仪的结构,定性讨论电子束偏转的原理。

2.2 电磁感应及其应用

【内容要求】

2.2.1 探究影响感应电流方向的因素,理解楞次定律。

例1 用能量的观点解释楞次定律。

2.2.2 通过实验,理解法拉第电磁感应定律。

2.2.3 通过实验,了解自感现象和涡流现象。能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用。

例2 了解电磁炉的结构和原理。

2.2.4 通过实验,认识交变电流。能用公式和图像描述正弦交变电流。

例3 用示波器或其他设备观察交变电流的波形,并测算其峰值和有效值。

2.2.5 通过实验,探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。知道远距离输电时通常采用高压输电的原因。

例4 观察常见的变压器,了解其作用。

例5 探讨远距离输电中导致电能损耗的因素。

2.2.6 了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。

活动建议

(1)查阅资料,与同学讨论动车组进站过程中是如何进行能量转化的。

(2)查阅资料,撰写报告分析奥斯特电流磁效应和法拉第电磁感应定律对第二次工业革命的贡献,体会科学技术对社会发展的意义。

2.3 电磁振荡与电磁波

【内容要求】

2.3.1 初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想,初步了解场的统一性与多样性,体会物理学对统一性的追求。

例1 结合牛顿万有引力定律和麦克斯韦电磁场理论,体会物理学发展过程中对统一性的追求。

2.3.2 通过实验,了解电磁振荡。

2.3.3 知道电磁波的发射、传播和接收。

例2 演示赫兹实验,体会理论预言在科学发展中的作用,以及实验证据对新理论的支撑作用。

2.3.4 认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。

活动建议

(1)查阅资料,了解微波炉的加热原理,总结使用微波炉的注意事项。

(2)查阅资料,了解移动通信技术发展情况,并了解蓝牙、Wi-Fi等无线通信设备的原理、使用的电磁波频段和常用频率。

(3)列举家用电器和生活用品中与红外线、紫外线有关的应用实例。

    2.4传感器

【内容要求】

2.4.1 知道非电学量转换成电学量的技术意义。

2.4.2 通过实验,了解常见传感器的工作原理。会利用传感器制作简单的自动控制装置。

例1 通过热敏电阻实验,了解温度传感器的工作原理。

2.4.3 列举传感器在生产生活中的应用。

例2 了解光敏传感器及其在生产生活中的应用。

活动建议

(1)调查生产生活中传感器的应用,分析某一种传感器的工作原理。

(2)调查手机中的各种传感器,了解它们的应用。

选择性必修2的教学提示

本模块通过电磁学内容的学习,进一步培养学生关于电磁场的物质观念、运动与相互作用观念和能量观念。要引导学生通过安培力与洛伦兹力的学习进一步认识场的概念。通过对感应电流等相关问题的科学探究,强调对实验现象和实验结果进行归纳推理的方法,以此提升学生对实验结果定性和定量分析的能力。要利用基于实际情境的问题,让学生了解电磁感应定律、楞次定律等电磁学基本规律在生产生活中的应用,了解电磁振荡的过程、交变电流的产生原理和方式以及高压输电、变压器等的原理,认识常用传感器的基本原理和简单的控制电路。深入认识物理学对现代生活和科技社会发展的促进作用。

选择性必修2的学业要求

能理解法拉第电磁感应定律、楞次定律的内涵。能分析带电粒子在磁场中运动的问题和电磁感应的问题。能描述电磁振荡的过程,利用场的物质性和场具有能量的性质解释有关电磁波的现象,能说出电磁技术在生产生活、科技和军事等方面的一些重要应用。能认识简单的自动控制装置。能根据电磁感应、电磁振荡和电磁波理论解释生产生活中的电磁现象,能对常用电子设备、家用电器中有关的一些电磁元件或部件的工作原理作出解释。

能进一步应用磁感线、匀强磁场等模型综合分析磁场和电磁感应问题。能恰当使用证据推出物理结论或质疑已有结论。能通过与法拉第电磁感应定律和楞次定律有关的科学探究,掌握对实验证据进行分析与归纳的方法,能从实验归纳和理论演绎等不同方式来研究物理问题。

会做“探究影响感应电流方向的因素”等实验。能根据检验假设的思路,制订科学探究实验方案。能正确操作实验器材,获得可靠的实验数据,通过分析数据、发现规律,进而通过归纳形成简洁的、具有普遍意义的结论。能分析实验中存在的误差,能判断误差的来源。能写出完整的科学探究报告。

通过对电磁感应、交变电流及电磁波等内容的学习,能根据电磁理论的发展过程及其对人类社会影响的历史,了解科技对人类生活和社会发展的影响,体会基础科学的重大发现在工业革命和社会发展中的作用。

3.选择性必修3

本模块由“固体、液体和气体”“热力学定律”“原子与原子核”“波粒二象性”四个主题组成。

3.1 固体、液体和气体

【内容要求】

3.1.1 通过实验,估测油酸分子的大小。了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据。

3.1.2 通过实验,了解扩散现象。观察并能解释布朗运动。了解分子运动速率分布的统计规律,知道分子运动速率分布图像的物理意义。

例1 利用显微镜观察布朗运动。

3.1.3 了解固体的微观结构。知道晶体和非晶体的特点。能列举生活中的晶体和非晶体。通过实例,了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。

例2 利用熔化的石蜡显示云母片的各向异性和玻璃片的各向同性。

3.1.4 了解材料科学的有关知识及应用,体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响。

例3 知道半导体的特点,了解半导体技术在生产生活中的应用。

例4 初步了解纳米材料的特性,关注纳米材料的研究和应用及其可能存在的问题。

3.1.5 观察液体的表面张力现象。了解表面张力产生的原因。知道毛细现象。

例5 分析生活中与表面张力相关的实例。

3.1.6 通过实验,了解气体实验定律。知道理想气体模型。能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。

活动建议

(1)设计实验,比较肥皂水和清水的表面张力。

(2)通过调查,了解生活中表现统计规律的实例。

3.2 热力学定律

【内容要求】

3.2.1 知道热力学第一定律。通过有关史实,了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程,体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义。

3.2.2 理解能量守恒定律,能用能量守恒的观点解释自然现象。体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一。

3.2.3 通过自然界中宏观过程的方向性,了解热力学第二定律。

活动建议

(1)基于对热力学定律的认识,结合可持续发展的观念,讨论人类合理开发和利用能源的问题。

(2)讨论为什么“第一类永动机”和“第二类永动机”不可能实现。

3.3 原子与原子核

【内容要求】

3.3.1 了解人类探索原子及其结构的历史。知道原子的核式结构模型。通过对氢原子光谱的分析,了解原子的能级结构。

3.3.2 了解原子核的组成和核力的性质。知道四种基本相互作用。能根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。

3.3.3 了解放射性和原子核衰变。知道半衰期及其统计意义。了解放射性同位素的应用,知道射线的危害与防护。

3.3.4 认识原子核的结合能,了解核裂变反应和核聚变反应。关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响。

3.3.5 了解人类对物质结构的探索历程。

例 了解直线加速器、同步加速器、粒子探测器在核物理和粒子物理研究中的作用。

活动建议

查阅资料,了解华人科学家在粒子物理领域中的杰出贡献。

3.4 波粒二象性

【内容要求】

3.4.1 通过实验,了解光电效应现象。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。能根据实验结论说明光的波粒二象性。

3.4.2 知道实物粒子具有波动性,了解微观世界的量子化特征。体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。

例1 了解电子衍射实验。

例2 通过史实,了解量子概念的建构对人类认识自然的影响。

活动建议

阅读有关微观世界的料普读物,写出读书体会。

选择性必修3的教学提示

本模块通过对固体、液体和气体、热力学定律、原子与原子核、波粒二象性等内容的学习,进一步促进学生的物质观念、运动与相互作用观念、能量观念和物理模型建构等物理学科核心素养的形成。应通过观察生活现象和实验,让学生了解固体、液体和气体的微观结构、热力学定律等内容。通过让学生了解光电效应等实验,引导学生认识光及实物粒子的波粒二象性,进一步认识光的本性。通过对固体、液体和气体、原子与原子核、波粒二象性等内容的教学,完善学生对物质的认识,帮助学生形成相对完整、科学的物质观念。通过用油膜法估测分子的大小的实验,让学生体会和掌握测量微观量的思想和方法,能利用不同的方法和手段分析和处理信息。应注重运用气体实验定律、热力学定律等分析和解决实际问题。通过多种方法,创设多种问题情境,引导学生探究并讨论,让学生广泛了解核能等对人类生活和社会发展的影响。

选择性必修3的学业要求

能用分子动理论解释固体、液体和气体的微观结构及特点。能用气体实验定律、热力学定律解释生产生活中的一些现象,解决一些实际问题。能用爱因斯坦光电效应方程说明光电效应现象,知道光的波粒二象性。了解原子、原子核的结构和特点,能说明原子核的衰变、裂变、聚变和放射现象。知道四种基本的相互作用。具有较为完整的物理观念。

认识建构理想气体、原子核式结构等模型的必要性,能在一定条件下应用理想气体模型分析和研究实际气体的问题,能用等温、等压、等容的理想过程正确认识和分析现实生活中的气体状态变化。能运用概率统计的方法对热现象问题进行分析,并能恰当、合理地使用证据得出物理结论。具有多视角观察和分析物理问题的能力。

会做“用油膜法估测分子的大小”等实验。知道测量微观物理量的思想和方法,能通过科学、合理的操作获得实验数据,并能在实验中体现减小误差的方法。能运用恰当的方式处理数据并得出正确结论。能写出完整、规范的实验报告,正确表达科学探究的过程和结果。

通过关于热学、原子与原子核以及波粒二象性等相关内容的学习,知道所有物理结论都必须接受实践的检验,在学习与研究中做到实事求是,不迷信权威,能与他人合作。通过对热力学定律和核能等内容的学习,知道科学技术对人类生活和社会发展的积极影响,但同时也会带来一系列问题,认识到人与自然是生命共同体,人类必须尊重自然,遵循自然规律。

(三)选修课程

选修课程是学生自主选择学习的课程,学校可根据学生的兴趣爱好、学业发展、职业倾向等选择性开设。本课程关注学生的兴趣和特长,关注课题探究及应用,关注物理学前沿对学生视野的拓展等。本课程所列的三个模块的内容只是一种参考,学生还可选择由学校开设的选修课程。

1.选修1

本模块侧重物理学与社会发展有关的内容,由“物理学与人类认识”“物理学与社会变革”“物理学与公民生活”三个主题组成。

1.1 物理学与人类认识

【内容要求】

1.1.1 了解古希腊的宇宙观与中国古代的宇宙观。了解哥白尼日心说对宇宙观的冲击。了解开普勒定律对牛顿发现万有引力定律的重要作用。

1.1.2 了解伽利略的实验方法和逻辑方法对牛顿力学诞生的贡献。了解牛顿力学的成就和局限性。

1.1.3 了解19世纪末物理学的发现对于近代物理学革命的意义。

1.1.4 了解波粒二象性的物理思想,体会人们对物质本性认识的不断发展。

1.1.5 了解相对论的时空观,知道质能关系的意义,了解相对论与量子论对人类认识的影响。

1.1.6 了解中国物理学家的成果与贡献。

活动建议

(1)通过了解牛顿建立万有引力定律的过程,体会数学方法对物理学发展以及对人们探索自然奥秘的作用。

(2)通过关于波粒二象性的讨论,了解微观世界量子化的特征。

(3)组织学生讨论交流,了解相对论时空观的特点。

1.2 物理学与社会变革

【内容要求】

1.2.1 了解蒸汽机的发明对第一次工业革命的推动作用。

1.2.2 了解电磁学的发展对第二次工业革命的推动作用。

1.2.3 了解集成电路的进展,了解微电子技术的应用对社会发展的影响。

1.2.4 了解信息技术的应用对社会发展的影响。

1.2.5 了解核技术的应用对社会发展的影响。

活动建议

(1)参观或上网查询气象站,了解当地空气指数及其影响因素。

(2)参观或上网查询高新工业园区,了解高新技术发展现状。

(3)查阅资料,了解世界各国核技术发展的概况。

(4)阅读与中国科学技术史相关的著作,了解中国古代科学技术的重要成就及其对世界文明产生的影响。

1.3 物理学与公民生活

【内容要求】

1.3.1 了解可再生能源与不可再生能源在生活中应用的实例。

1.3.2 能列举微电子技术在生活中的应用实例。了解电视广播技术的发展对生活的影响。

1.3.3 了解计算机、手机等发展的大致历程及其对生活的影响。

1.3.4 了解激光技术和光纤通信技术在生活中的应用。

1.3.5 了解航天技术对生活的影响。

活动建议

(1)考察或上网查询,了解我国风能、太阳能等的利用状况。

(2)考察或上网查询,了解智能家居。

(3)利用计算机多媒体技术制作具有自己个性化的网页。

(4)上网查询,了解航天技术应用的现状及发展前景。

2.选修2

本模块侧重物理学与技术应用有关的内容,由“物理学与医疗技术”“物理学与新能源”“物理学与新材料”“物理学与信息技术”四个主题组成。

2.1 物理学与医疗技术

【内容要求】

2.1.1 了解声波的反射在B超中的应用。

2.1.2 了解多普勒效应在彩超中的应用。

2.1.3 了解X射线对人体不同组织的穿透性差异。

2.1.4 了解CT扫描的基本原理。

2.1.5 了解典型射线的特性及其防护措施,知道这些射线在医学中的应用及其对人体的影响。

活动建议

(1)查阅资料,列举物理治疗方法,并对这些方法进行分类探讨。

(2)观看视频,了解B超、CT等医疗设备检查病人的过程。

2.2 物理学与新能源

【内容要求】

2.2.1 了解可再生能源和不可再生能源的开发与利用,了解新能源开发的必要性。

2.2.2 了解太阳能利用的常见方式及应用前景。

2.2.3 了解核裂变和核聚变,了解核能的利用及核废料的处理。

2.2.4 了解地热能、潮汐能及风能等的利用。

活动建议

(1)查阅资料,了解煤炭等能源利用中的问题,了解可再生能源开发的必要性。

(2)查阅资料,了解我国及其他国家对核能利用的概况。

(3)查阅资料,了解国际上一些重大的核泄漏事故及其影响。

2.3 物理学与新材料

【内容要求】

2.3.1 了解物理学在新材料开发中的作用。

2.3.2 了解纳米材料的特性及其在生活中的应用。

2.3.3 了解超导体的一些特点,了解超导技术的应用。

2.3.4 了解一些功能材料的特性及应用。

活动建议

(1)举行关于新材料应用的报告会,了解一些新材料的发展史。

(2)参观科技馆或查找资料,了解纳米材料的一些实际应用。

(3)列举身边的功能材料,了解功能材料在生活中的应用。

2.4 物理学与信息技术

【内容要求】

2.4.1 了解物理学对信息技术发展的贡献。

2.4.2 了解智能手机的一些功能及其对生活的影响。

2.4.3 了解计算机的主要部件及其作用。

2.4.4 了解卫星定位系统的发展历程及其在生活中的应用。

活动建议

(1)查阅资料,了解制约芯片制造和限制运算速度提升的物理因素。

(2)讨论手机使用给人们带来的便利和问题。

(3)查阅资料,与同学分享全球定位技术在生活中的应用。

(4)查阅资料,了解我国北斗卫星导航系统及其价值。

3.选修3

本模块侧重与近代物理学有关的初步内容,由“微观世界”“高速世界”“宇观世界”“世界的统一性”四个主题组成。

3.1 微观世界

【内容要求】

3.1.1 比较对宏观物体与微观粒子运动特点描述的差异。

3.1.2 了解德布罗意物质波,知道物质的波粒二象性。

3.1.3 初步了解海森伯不确定性原理。

3.1.4 初步了解基本粒子的微观模型及其特点。

3.1.5 了解人类探索基本粒子的大致历程,知道这种探索将不断深入。

活动建议

(1)查阅波粒二象性的发展简史,用简报展示出来。

(2)查阅与“量子纠缠”研究及其应用有关的信息,了解我国科学家作出的贡献。

(3)查阅资料,了解量子计算机的发展。

3.2 高速世界

【内容要求】

3.2.1 知道相对性原理和光速不变原理。

3.2.2 能利用公式,解释长度收缩效应和时间延缓效应。

3.2.3 知道爱因斯坦质能方程的意义。

3.2.4 了解广义相对论的主要思想、结论和观测证据。

3.2.5 了解人类探索高速世界的大致历程,知道这种探索将不断深入。

活动建议

(1)小组讨论“双生子佯谬”问题,分享各自的观点。

(2)查阅资料,了解引力波的产生及其探测。

3.3 宇观世界

【内容要求】

3.3.1 初步了解大爆炸宇宙论的理论模型及其观察证据。

3.3.2 初步了解黑洞及对黑洞的观测方法。

3.3.3 初步了解暗物质和暗能量。

3.3.4 初步了解反物质与物质。

3.3.5 初步了解宇宙论的一些进展。

活动建议

(1)观看影片,讨论大爆炸宇宙论的观测证据。

(2)查阅资料,讨论人类探索反物质的历程。

3.4 世界的统一性

【内容要求】

3.4.1 了解四种基本相互作用及其特点。

3.4.2 初步了解追求相互作用统一的思想和探索在物理学发展中的作用。

活动建议

(1)查阅资料,讨论“希格斯粒子”及其意义。

(2)举办与现代物理进展有关的科普论坛,通过班会或墙报交流。

(四)学生必做实验

学校应充分利用已有的实验器材,努力开发适合本校情况的实验课程资源,尽可能让学生自己动手多做实验,提升学生的物理学科核心素养。

必修及选择性必修课程中的学生必做实验如下。

必修课程的物理实验

必修1

1.测量做直线运动物体的瞬时速度

2.探究弹簧弹力与形变量的关系

3.探究两个互成角度的力的合成规律

4.探究加速度与物体受力、物体质量的关系

必修2

5.验证机械能守恒定律

6.探究平抛运动的特点

7.探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系

必修3

8.观察电容器的充、放电现象

9.长度的测量及其测量工具的选用

10.测量金属丝的电阻率

11.用多用电表测量电学中的物理量

12.测量电源的电动势和内阻

选择性必修课程的物理实验

选择性必修1

1.验证动量守恒定律

2.用单摆测量重力加速度的大小

3.测量玻璃的折射率

4.用双缝干涉实验测量光的波长

选择性必修2

5.探究影响感应电流方向的因素

6.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

7.利用传感器制作简单的自动控制装置

选择性必修3

8.用油膜法估测油酸分子的大小

9.探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系


发布时间:2018-10-2 15:15:54  阅读次数:1238

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