高一物理绪论课 案例分析

教案
任课教师：任炜东 联系电话：65913066
校名 日坛中学 班级 高一 科目 物理
课题 高一绪论课
教学目标 1、让学生了解高中物理将比初中物理更丰富多彩，为提高学生的学习兴趣，产生持久的动机做好铺垫。2、让学生了解什么是物理学，物理学研究哪些问题，物理学与其它科学技术的关系，物理学对人类文明所起的作用。3、渗透如何学好物理学的方法。
教学重点 调动学生兴趣，激发学习动机，提出学习要求。
教学难点 对物理研究所跨越的时间和空间有一定的感性认识。
技术准备 1、实验准备：钻孔的可乐瓶，烧杯；肥皂液，铁丝环，滴管，钢珠，酒精，水；灵敏电流计，长50cm的铁丝一根，铜丝两根，酒精灯；钢球，蜡烛。2、计算机和投影仪。
教学教程 教师活动 学生活动
一、哲言引领，实验激趣：“判天地之美，析万物之理—— 庄子”庄子，战国时代的道家代表人物，他的哲学思想追求的是天人合一，认为自然中的万物一体，存在的都是合理的。我们这里不论其哲学思想的是与非，庄子的这句话不仅道出了他很高的人生境界，而且道出了学好物理的真谛。判者分辨，有听、观察、触摸、嗅等意思，析者分析，有思考、推理、发现等意思，由一物推至万物，由平凡处发现不凡。物理学习可以让我们“于平凡处发现不平凡之事，于不凡处发现平凡之理。”【演示一】可乐瓶实验步骤：在可乐瓶上扎三个孔；向瓶中注水，水流出喷射距离不同，说明什么？探究性问题：如果不堵上漏洞，在什么情况下瓶中的水不会流出来？4、使瓶子自由下落、竖直上抛、水平抛出。初中学习了液体压强的知识，同学们记得p=ρgh，现在ρgh没有变但是水不流出，原因是什么呢？这个学期我们就会研究。爱因斯坦曾经说过“观察和理解的乐趣，是大自然最优美的礼物。”我们再看第二个实验。【演示二】铁丝、铜丝、灵敏电流计。将铁丝的两端分别与两根铜丝的一端拧在一起，与电流计相连。用酒精灯烧一个结合点，观察电流计指针偏转。用酒精灯烧另一个结合点，观察电流计指针偏转反向。这实际是一个温差电源，介绍温差电偶。我们将在高二研究。【演示三】可乐罐剪成两个环，演示愣次定律实验。【演示四】钢球、蜡烛、铁丝、清水，演示全反射现象。本来被熏得漆黑的钢球放进水里后变得非常明亮。过渡：丁肇中：“实验就是人类与自然的主动对话。”以上的这些物理现象仅用初中的物理知识无法解释，随着高中的物理学习在我们面前将展开比初中物理更精彩、更多姿的物理世界。我们的很多问号都将迎刃而解。学科定义，研究领域：1、物理学研究的是物质存在的基本形式，以及它们的性质和运动规律。研究物质的内部结构，在不同层次上认识物质的各种组成成分及其相互作用，以及它们运动和转化的规律。【课件演示】物理学研究的物质世界，时间尺度最长可以从现在追述到宇宙诞生的137亿年（1018s数量级）前，短可以到Z0超子的寿命10－25s，共跨越43～44个数量级（人类的寿命109s数量级）。空间尺度可以从最大的半径为1026～1027m的宇宙到最小的线度为10－15m的微观粒子，共跨越42～43个数量级。时间：人类的寿命 109s数量级，宇宙的年龄1018s数量级，也就是说如果规定人的寿命为一“秒”，则宇宙的年龄就相当于109秒，即人类的一生。再看Σ0超子的寿命，其数量级为10－19s，如果把它看作是有智慧的生物，我们自己是宇宙的主宰，那么在我们看来滴答一秒的时间里，在它看来就是137亿“年”。这是多么神奇啊！！空间：人类的高度100m数量级，原子核的尺度为10－15m数量级，太阳系的尺度为1012m数量级，也就是说在原子核眼中的人类要比在我们眼中的太阳系还大上1000倍。而太阳系相对于整个宇宙来说又是那样渺小，就相当于我们眼中的原子核。物理学是一门实验科学，也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。由于自然界不会自动地把其内在的规律呈现在我们面前，因此物理学又是一门极富洞察力和想象力的科学。虽然时间的长度与空间的范围超出我们最初的想象，但却是我们可以认识的。物理学的发展极大地丰富了人们对物质世界的认识，极大地推动了科学技术的创新和革命，极大地促进了物质生产的繁荣和人类文明的进步。可以说物理学是关于“万物之理”的学问。2、高中物理研究的问题对象：从个体（质点）到群体（相互作用的物体）再到个体（原子、原子核）核心内容：力、运动、能量的转化及其传递过渡：在物理学研究过程中形成的基本概念和理论、基本实验方法和精密测量技术，已经越来越广泛的应用于其它领域，极大地丰富了人们对物质世界的认识，极大地推动了科学技术的创新和革命，极大地促进了物质生产的繁荣和人类文明的进步。介绍学史，树立志趣【录像】介绍物理学在科学技术，推动人类社会进步，改变世界观，改进思维方式等诸方面的贡献。物理学的研究成果和研究方法，以及根据物理学原理制造的各种仪器设备，已经广泛地应用于所有自然科学的各个学科之中，推动了各学科领域和生产技术的飞速发展。物理学和其他学科的渗透产生了许多交叉学科，如：化学物理、生物物理…等等。物理学历来是人类物质文明发展的基础和动力。物理学的重大突破导致生产技术的飞速发展。从蒸气时代到电气时代再到信息时代，无不与物理学方面的重大突破息息相关。以量子力学和相对论为基石的现代科学引发了人类历史上最伟大的第三次工业革命，随之而来的是各种高科技产业，如微电子、激光、超导、核技术、空间技术、信息传播技术等爆炸式的崛起。我们使用的无线电话、收看卫星电视、享受空调房间、乘坐音速飞机、用核磁共振成像仪检查身体……，都来源于物理学的成就。物理学一方面极大地丰富了人类对自然世界的认识，同时也改变和拓展着人类的思维方式，导致人们宇宙观的根本修正。从地心说到日心说，从太阳系到银河系，从静态的宇宙到膨胀的宇宙，从盘古开天地到大爆炸的宇宙演化理论….现代宇宙学说彻底否定了传统哲学中关于“宇宙在时间和空间上具有无限性”的说法，有力的实验事实已经证明了宇宙在空间上是有限的，在时间上是有始有终的。过渡：物理学不仅揭示了物质世界所遵循的客观规律，而且利用规律为我们服务，同时可以发展我们“理性的思维，思辨的头脑，分析的能力，创新的精神”。四、介绍学法，做好准备：1、心理准备当你面对下列四种事件时，你首先选择处理哪件事（ ）紧急而重要的事不紧急但重要的事紧急而不重要的事不紧急也不重要的事这是一道测试你是否能够合理安排时间，进行人生规划的心理测试题，并没有标准答案。“紧急而重要的事”当然应该首先处理，但是，在我们的学习和生活中有很多事情是因为我们没有合理安排而变得紧急，所以我们在做事的时候，必须锻炼自己做好规划。2、技能准备如何记笔记？康奈尔大学的5R 笔记法。①记录（Record）；②简化（Reduce）；③背诵（Recite）；④思考（Reflect）；⑤复习（Review）。（回忆栏） （主栏）3、学习要求（1）复习→作业→反思（2）勤于观察和思考（3）勤于动手做实验五、课外探究，保持兴趣：作业：做一做：观察大小不同的沙堆，写出你的观察报告，并提出你希望研究的问题。你也可以针对自己感兴趣的物理问题，写出你独有的观察报告。 讲述。揭示学习的真谛。提问。完成实验。设疑激趣。 教师点评。引用名人名言，阐释为什么要学习物理学。介绍实验。完成实验。介绍。操作设疑。引用名人名言，阐释为什么要学习物理学：人类的好奇心推动着人类的进步，在这种对未知世界的探索过程中，我们可以得到快乐。讲授。结合教材中的图，进行数量级的训练。陈述过程中提问，目的是：（1）让学生练习有关数量级的知识；（2）要让抽象的数据形象化，应与人的时间尺度和空间尺度做对比。陈述。介绍。教师用强烈的自豪感感染学生，使学生产生学好物理学的憧憬。通过前两次工业革命我们错失机会，被动挨打，第三次工业革命，我们抓住机遇迎接挑战进行德育渗透！ 分析： 不否定学生的判断，而是促使学生若有所悟。从而为后面提出的要求能够落实做好铺垫。提出要求：制定长期、中期、短期目标。介绍，并提要求。布置作业。 倾听。树立瓶瓶罐罐做实验的意识。学生思考，提出自己的观点。（1）堵上；（2）把瓶盖拧上，利用大气压。学生观察，非常好奇。若有所悟。观察。倾听。兴趣保持。产生惊疑，想摸一摸钢球。渴望自己做实验。渴望学习高中物理。笔记。形象的对比引发思考，学生积极回到教师提出的问题。倾听。笔记。听讲，观看录像。了解物理学是其它科学技术的基础之一。了解物理学对社会进步的推动作用。激发学生的民族危机意识，调动学生物理学习的动机。了解物理学引发的人类思维方式的转变。学生积极参与，选择A的同学最多，其次是C，仅有个别学生选B。引发思考。听讲，记录。记录。
板书1、物理学研究的是物质的内部结构，在不同层次上认识物质的各种组成成分及其相互作用，以及它们运动和转化的规律。2、高中物理研究的核心内容：力、运动、能量的转化及其传递。3、学习要求（1）复习→作业→反思（2）勤于观察和思考（3）勤于动手做实验
课后反思：
2006年8月，我有幸参加了北京市中学物理学科骨干教师培训活动，聆听了众多专家的讲座，有了许多感悟。结合个人多年来的教学实践深感物理学科的博大，物理教学教无止境。于是，产生了上一节“绪论课”的冲动。在初步设计后，我得到了特级教师杨雄生老师的指导，确立了这节课的重点：突出学生兴趣，激发学习动机，提出学习要求。并研讨了设施细节。在课堂实施环节，组内教师及部分校外教师深入课堂听课，课后进行了研讨。通过大家热烈的讨论概括出了这节课的如下特点，同时提出了两点改进意见。
1、设计主题明确：哲学思考开端，实验设疑激趣，名人经典论述，了解学科全貌（内容、扩展、推进社会发展），明确学习方法，布置课外探究。突出的是“激趣、立志、用法”。为高中物理的学习定下基调：第一、明确了物理学研究的是什么，今后将按这一逻辑关系展开高中物理学习；第二、明确了学习物理学的目的，掌握规律、运用规律、发展智力、鼓励创新。
2、围绕重点进行实验设计：实验的设计突出了利用简易材料探究物理规律的思路，并与初中物理前后呼应。但并没有仅停留在实验的好玩这种较低层面的兴趣上，而是利用爱因斯坦、丁肇中对探索自然奥秘的精彩论述，激发了学生进一步学好物理的动机。
3、形象思维解决难点：物理学科的研究领域跨越的时间和空间尺度非常抽象，但通过人的时间体验与宇宙的年龄、Σ0超子的寿命对比，人的身高与原子核的尺度、太阳系的尺度对比，引发了学生的思考，学生积极参与较好的突破了难点。
4、有效的德育渗透：有关物理学推动人类社会发展的讲授中，截取三幅画面：18世纪中叶热学的研究使人类社会进入蒸汽机时代（实现第一次工业革命），19世纪后半叶电磁学的研究使人类社会进入电气时代（实现第二次工业革命），20世纪70年代微观物理学的成果使微电子工业蓬勃发展推动人类社会进入信息时代。前两次革命的150年间我们国家由于社会、科技各方面的落后而被动挨打，留在我们记忆中的五千年中华文明史中最屈辱的一页，当前我们正处在第三次工业革命时期，这是我们的又一次机遇，要抓住机遇迎接挑战国家需要大批的科技人才，需要从基础研究中获得推动社会发展的原动力。我们一定要学好物理！这段德育教育是生动的、有效的，从民族精神的高度进一步调动起学生物理学习的动机。
5、学习方法的指导明确：经过了前面的铺垫之后，“怎么学好高中物理？”问题的抛出是及时有效的，满足了学生的需要。从课堂上看，心理测试学生很活跃，多数学生表现是缺少人生规划（不等于没有理想，而是缺少实现理想的途径），在此教师及时提出要求：制定长期、中期、短期目标。并以5R笔记法为抓手带动课堂听讲、作业、复习、小结等环节。这一思路如果能够贯彻，必将有利于学生自主学习能力的提高。教师要坚持及时指导，教学过程中在笔记方面应帮助学生学会如何寻找关键词。这一习惯的养成要坚持检查和督促。
6、改进意见：
（1）用铁丝、铜丝演示温差电偶的实验现象不明显，应进一步提高可视性。
（2）在后续教学中应安排一次学生动手做实验的活动！既能使兴趣得到保持，又能提高学生的实验技能和合作精神，协作意识。
追记：
本节课后有一个学生的作业很有创造性，她用米完成上述实验，并用数码相机拍成了照片(如右图)，在随后的学习中在教师的指导下利用这一方法完成了沙粒间动摩擦因数的测量，并撰写了小论文。
教学理论方面的思考
在教学中依据学生的学习特点和学习规律，依据物理学的特点和内在逻辑规律，使学生在学习物理知识和研究解决物理问题过程中，抓住中学物理学的主线和物理学的基本逻辑规律，不断交叉、渗透、沟通、整合，可以达到优化学生物理知识结构体系，提高知识掌握水平和灵活运用知识解决问题的能力，提高学习效能的目的。在实践过程中，我们开展教学设计的出发点是：
4.1.1物理学的基本思想和基本逻辑关系是构建高中物理学知识结构的一条主线
物理学是研究物质存在的基本形式及其结构，物质与物质的相互作用、运动和转化（变化）的特点及其联系，以及在实际中应用的一门自然科学。高中物理按物质存在的不同形式和运动形式构成了力学、热学、电磁学、光学和原子物理学等各分支，它们的研究内容大致可以分为：①物质存在的形式、性质及其结构特点的描述；②物质之间的相互作用及其运动转化（变化）特点及其联系的描述；③实际应用的介绍等三大部分。以构建“磁场”这部分知识为例。教材中首先研究了为什么磁场是一种物质以及对磁场物质特性的描述，建立了磁感应强度的概念，并借助于磁感线和磁通量概念对不同磁体和载流导线周围的磁场分布特点进行了描述；接着利用上述概念进一步研究了磁场与运动电荷和通电导线的作用及其运动变化（或转化）的特点和规律；并以此进而研究其在实际中的应用。关于磁场与运动电荷间的相互作用及其运动变化（转化）的特点和联系主要是从两方面来研究和描述的：其一、从力与运动方面展开，研究磁场与运动电荷间力的作用（安培力、洛仑兹力）及其运动变化（质点的机械运动变化），依据力与运动的关系描述特点和联系；其二、从能量及其转化方面展开，依据能量转化和守恒定律重点研究了电磁感应的特点和规律，乃至电磁场的基本理论。
纵观中学物理各分支所研究的内容都是上述三个方面。而且在其内部都存在着一种确定的逻辑关系。这就是：
其中，物质性质和运动形式是判断物理学分支的主要依据；物质之间的相互作用量（如力的大小和方向、功的大小和正负等等）往往与相互作用的物质（体）性质有关，通过研究物质之间的相互作用可以揭示物质的性质以及物质的结构特点；物质间的相互作用是物质运动变化的原因，通过讨论运动变化的特点和联系可以揭示物质之间的相互作用规律。在教学中应抓住高中物理学的这条主线，它是整体上研究分析物理问题的定向依据。从知识体系的建构方面看，它可以使学生从物理学整体特点及基本联系的大背景下，领会物理学各分支研究的基本内容和基本逻辑关系，加深对物理学基本概念、基本规律的理解，促进物理知识结构的进一步优化；从解决问题的能力培养方面看，问题中有关描述物质性质、相互作用和运动变化及其它们之间的联系的内容是构成问题的主要因素，是弄清问题含义，明确问题性质、特点和相互联系的主要内容，也是确定解决问题的方向、选择解决问题策略的重要依据。（如：绪论课的教学设计）
4.1.2力学中相互作用与运动变化之间的内在逻辑关系是选择解题策略的定向依据
物理学的基本逻辑关系将中学物理所研究的各部分内容统一成一个完整的整体，这一整体的特征就是物质的观念、相互作用的观念、运动变化的观念。不同的物质形式决定了物质之间不同的相互作用及运动变化的特点和联系；而物质的运动形式又是物质客观存在的表现，它虽然受制于物质的形式，但同时又通过物质之间相互作用的特点和联系，反映了物质形式的特点和联系。物质形式和运动形式两者相互依存，不可分割，是物质世界的两个重要特征。在各种运动形式中，机械运动是最基本、最普遍的物质运动形式，在物理学的其它分支中普遍存在。因此，力学中力与运动的关系是学生研究解决物理问题时需要建立的基本关系，是选择解题策略的定向依据。在力学规律中，牛顿运动定律描述力和加速度之间的瞬时关系，是与时刻或位置相对应的基本规律，又是分析物体运动性质的基本依据，揭示了力与运动间的状态关系。动量和动量守恒关系，功能关系(能量转化守恒关系)描述力在时间、空间上的累积作用过程，揭示了力与运动间的过程关系。从状态与过程的划分，力学规律可以概括为：
（例如：牛顿运动定律得教学）
4.1.3开展情景教学，借助物理模型，搭设解决问题的思维平台
情景教学是学生思维的开端，物理模型是实际情景与物理规律间的中介或桥梁。情景教学是从学生熟悉的实际事例和情景出发，使学生易于直接从感观理解问题的一种教学方式。 [1] 要锻炼学生“从平凡处发现不凡之事，于不凡处发现平凡之理”就要结合学生不同的生活经验，因时制宜，选择适合的题材，而不应拘泥于课本上某些指定的情景（如：引入卫星定位系统，给出了景山的卫星照片讲授描述机械运动的几个基本概念；组织学生进行竞走比赛建立速度概念；利用年级拔河比赛活动建立力的概念；利用运动小车上的抛球实验理解惯性概念；利用矿泉水瓶开放实验；常揣着一个系有细线的小钢球随时讲解圆周运动）。因为情景是特殊的，而科学则是普遍的，所以教学应从学生的实际经验出发，随时发挥，尽量利用突发的、即席的、真实的情景，才最能引起注意和兴趣（比如：神州六号飞船发射成功时，我们立刻把这一事件吸纳到万有引力的教学中，激发了学生的兴趣）。但是情景只是手段，不是目的，掌握知识，并将知识应用于不同的情景，才是学习的目的。这就需要对模型教学引起充分重视。在物理问题中通常是用日常用语来描述题设情景的，将日常用语描述的题设情景转化成用物理术语、概念、规律等物理语言描述的物理情景，往往是问题解决的关键。如果在情景转化过程中将题设情景中有关物质性质、相互作用和运动变化特点、联系、条件等要素保留，转化为用物理术语、概念、规律等知识来描述，并将它们用符号、箭头、线段等作图的方式全面呈现为一幅示意图，我们就建立起了物理模型。物理模型可以为分析研究物理问题提供非常有效的思维加工平台。
物理模型的构建过程，实际上是应用物理知识加工具体物理问题的复杂的认知过程，是物理学习的基本功。所以有人说，只要问题的物理模型能够正确地构建好，问题已解决了一半以上了。这种说法不无道理。怎么构建物理问题的物理模型呢？以审题过程为例。在审题过程中，要依据前述的物理学特点和基本逻辑关系，按题目所示的图例和文字的叙述程序一字一句地体会其意义，找出题中的物理要素和联系，并将它们转化成用物理概念等知识所描述的物理情景。使学生学会用符号、线条、箭头等勾画出各物理过程的情景草图，进而在整体上应用物理知识加工成物理模型。这种构建物理模型的基本技能，是需要从简单的基本题着手，常抓不懈，不断训练，形成习惯，才能逐步熟练。 [2]
主题
针对新时期物理教师的能力要求，结合学校教师实际，制定如下主题。
引人入胜的情景创设；
巧妙的实验设计；
典型的习题设计；
协作学习；
探究性学习；
信息化的教学评价方法；
中学物理学科校本教研模式的学习、实践、总结。
课外探究
保持兴趣
介绍学法
做好准备
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介绍学史
树立志趣
学科定义
研究领域
哲言引领
实验激趣
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^1 杨纲凯，谈“情景教学”，香港中文大学物理系，2000
^2 朱彦文，《朝阳区高三物理总复习》第一部分“高三物理专题复习与物理学科能力和综合能力”，北京教育出版社，2007.2。