摘?要：概括介紹新版人教版《物理》第十一章的編寫說明，以使教師從核心素養(yǎng)角度進(jìn)行教學(xué).

關(guān)鍵詞：物理;電路及其應(yīng)用;核心素養(yǎng);編寫說明

文章編號(hào)：1008-4134（2020）05-0014中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

作者簡(jiǎn)介：梁旭（1962-），男，浙江上虞人，本科，中學(xué)特級(jí)教師，浙江省高中物理教研員，研究方向：中學(xué)物理教學(xué)目標(biāo)、方法和策略.

1?全章概述

本章是必修課程的第十一章.第九、十兩章研究的“電”是“靜電”，而本章及下一章研究的“電”是“動(dòng)電”，是關(guān)于運(yùn)動(dòng)電荷（電流）的規(guī)律.前兩章研究電場(chǎng)的知識(shí)，本章研究電路的知識(shí)，初看兩者似乎沒有什么關(guān)聯(lián).其實(shí)，電路中的很多概念都是在靜電場(chǎng)知識(shí)的基礎(chǔ)上建立的，如電壓、電勢(shì)差概念.本章在探尋串聯(lián)電路總電壓跟各部分電壓關(guān)系時(shí)，并不像初中那樣依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，而是根據(jù)電場(chǎng)中電勢(shì)差跟電勢(shì)的關(guān)系從理論上進(jìn)行分析、推導(dǎo)的.在推導(dǎo)閉合電路的歐姆定律公式時(shí)，需要認(rèn)識(shí)閉合電路中靜電力和非靜電力做功的情況，就必須對(duì)閉合電路各處電勢(shì)的高低進(jìn)行分析.電路問題中常說的電能，其本質(zhì)是電場(chǎng)中所學(xué)習(xí)的電勢(shì)能.電流做功，實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力做功.教材通過對(duì)電勢(shì)能變化的分析，揭示了電流熱效應(yīng)的本質(zhì).教材強(qiáng)調(diào)電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置，并在此基礎(chǔ)上定義電動(dòng)勢(shì)的概念，以上這些電路知識(shí)，基礎(chǔ)是電場(chǎng)知識(shí).

考慮到學(xué)習(xí)的漸進(jìn)性和一章內(nèi)容太多易導(dǎo)致學(xué)習(xí)倦怠，新教材將電路內(nèi)容拆分為兩章進(jìn)行編寫，本章只涉及部分電路的物理量及其規(guī)律，下一章則從電路整體視角研究其物理量和規(guī)律.本章共有5節(jié)，第1節(jié)介紹電源和電流，第2節(jié)研究導(dǎo)體的電阻，第3節(jié)實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量，第4節(jié)介紹串聯(lián)電路和并聯(lián)電路，第5節(jié)實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表.新教材在認(rèn)識(shí)電源功能和恒定電流特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，先探究電阻定律，后學(xué)習(xí)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路規(guī)律，再練習(xí)使用多用電表，使知識(shí)學(xué)習(xí)有合理的順序和節(jié)奏.本次教材的修訂還力求體現(xiàn)物理學(xué)科的核心素養(yǎng).

1.1?物理觀念

新教材對(duì)恒定電場(chǎng)的描述“詳盡的分析表明，A、B周圍空間的電場(chǎng)是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的.盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另外的又來補(bǔ)充，電荷的分布是穩(wěn)定的，不隨時(shí)間變化，電場(chǎng)的分布也不會(huì)隨時(shí)間變化.這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng)，叫作恒定電場(chǎng)”拓展與豐富了電場(chǎng)觀.

新教材把“電壓表和電流表”內(nèi)容放在“串聯(lián)電路和并聯(lián)電路”這一節(jié)，闡述電表改裝的方法和原理.這樣不僅有利于學(xué)生用串、并聯(lián)電路的規(guī)律解決電表改裝問題，更重要的是滲透了電壓表、電流表在直流電路中的本質(zhì)就是“電阻”這個(gè)觀念.這一“電阻觀”為靈活解決電路問題奠定了觀念基礎(chǔ).

1.2?科學(xué)思維

新教材在編寫時(shí)關(guān)注到了學(xué)生在初中已經(jīng)習(xí)得的知識(shí)，盡量減少對(duì)初中已學(xué)內(nèi)容的敘述.如討論串、并聯(lián)電路問題時(shí)，新教材沒有采用實(shí)驗(yàn)探究的方式，而是用“恒定電流電路內(nèi)各處電荷的分布是穩(wěn)定的”和有關(guān)“電勢(shì)、電勢(shì)差”的知識(shí)進(jìn)行理論分析，得出結(jié)論.不僅避免了跟初中內(nèi)容的重復(fù)，重要的是體現(xiàn)了高中對(duì)科學(xué)思維的更高要求.電流表及電壓表的改裝采用先通過分析建立電表電路模型，后應(yīng)用串、并聯(lián)電路知識(shí)進(jìn)行求解，也體現(xiàn)了科學(xué)思維要求.

1.3?科學(xué)探究

本章的很多規(guī)律都是通過實(shí)驗(yàn)探究得到的，比如探究影響導(dǎo)體電阻的因素，探究電阻率隨溫度變化的規(guī)律等等.在進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)電路，設(shè)計(jì)電路必須考慮使用什么實(shí)驗(yàn)儀器，是否有更加簡(jiǎn)潔的方案？既要能測(cè)量出數(shù)據(jù)，還需要盡量少用儀器，體現(xiàn)了對(duì)培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)的較高要求.

1.4?科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

新教材增加了“STSE?電動(dòng)汽車中的電池”，著力激發(fā)學(xué)生對(duì)新型動(dòng)力電源發(fā)展前景和綠色環(huán)保的關(guān)注，認(rèn)識(shí)國(guó)家推行電動(dòng)汽車補(bǔ)貼政策的必要性和新能源汽車在未來巨大的發(fā)展?jié)摿?，從而增?qiáng)保護(hù)生態(tài)環(huán)境的責(zé)任感.本章有“游標(biāo)卡尺”“螺旋測(cè)微器”“多用電表”等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，應(yīng)該通過這些器材的學(xué)習(xí)，養(yǎng)成規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度.

課時(shí)安排建議：

第1節(jié)?電源和電流?1課時(shí)

第2節(jié)?導(dǎo)體的電阻1課時(shí)

第3節(jié)?實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量2課時(shí)

第?4節(jié)?串聯(lián)電路和并聯(lián)電路1課時(shí)

第?5節(jié)?實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表1課時(shí)

2?具體說明

2.1?第1節(jié)“電源和電流?”

由于本章內(nèi)容的定位由原來的選修變?yōu)楸匦?，新教材的?nèi)容、呈現(xiàn)方式有相應(yīng)變化.如將電流的微觀解釋定位為“拓展學(xué)習(xí)”內(nèi)容，不作為全體學(xué)生的必學(xué)內(nèi)容.將電動(dòng)勢(shì)這一難點(diǎn)概念后移至下一章“閉合電路的歐姆定律”這一節(jié).新教材把電路知識(shí)與電場(chǎng)知識(shí)緊密聯(lián)系，本節(jié)內(nèi)容有三個(gè)知識(shí)點(diǎn)：電源、恒定電場(chǎng)、恒定電流.教材先描述等勢(shì)體上電荷的分布和轉(zhuǎn)移情況，再分析恒定電場(chǎng)形成的過程，在此基礎(chǔ)上分析導(dǎo)體內(nèi)持續(xù)電流是怎么產(chǎn)生的，進(jìn)而對(duì)恒定電流進(jìn)行定義.新教材將關(guān)系式q=It變成了電流定義式I=qt，突出了電流的定義.使用旁批“由于在恒定電場(chǎng)中，任何位置的電荷分布和電場(chǎng)強(qiáng)度都不隨時(shí)間變化，所以它的基本性質(zhì)與靜電場(chǎng)相同.在靜電場(chǎng)中所講的電勢(shì)、電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系等，在恒定電場(chǎng)中同樣適用”起到了承前啟后的作用.新教材將閱讀材料“生活中的電池”改為STSE“新能源電動(dòng)車中的電池”，反映了時(shí)代的發(fā)展和對(duì)新能源電動(dòng)車關(guān)鍵部分的關(guān)注.

2.2?第2節(jié)“導(dǎo)體的電阻”

本節(jié)包含的內(nèi)容比較多，有電阻和電阻率概念、電阻定律和“研究影響導(dǎo)體電阻的因素”學(xué)生實(shí)驗(yàn).新教材講電阻，關(guān)注的重點(diǎn)與初中不同，在實(shí)驗(yàn)獲得圖象的基礎(chǔ)上，著重說明“同一導(dǎo)體，電壓跟電流的比值UI是相同的;不同導(dǎo)體，UI一般是不同的，說明UI表示導(dǎo)體的導(dǎo)電性質(zhì)”.電阻定律是本章的基本規(guī)律之一，初中時(shí)學(xué)生已經(jīng)知道定性結(jié)論，新教材通過“為了減小輸電線上電能的損耗，人們盡量把輸電線做得粗一點(diǎn)，這是因?yàn)閷?dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積有關(guān).那么，它們之間的定量關(guān)系是怎樣的呢？”這一問題，明確了高中學(xué)習(xí)的目標(biāo).新教材采用了實(shí)驗(yàn)探究的方法，增加了演示實(shí)驗(yàn)：電阻率與溫度的關(guān)系，使學(xué)生對(duì)電阻定律的認(rèn)識(shí)更加全面.與原教材比較，新教材刪除了實(shí)驗(yàn)：測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線.并將“伏安特性曲線”作為“拓展知識(shí)”，不作為全體學(xué)生的必學(xué)內(nèi)容.在電阻率這部分，新教材較多地介紹了超導(dǎo)研究，特別寫道“1987年，華裔美國(guó)籍科學(xué)家朱經(jīng)武以及中國(guó)科學(xué)家趙忠賢相繼研制出釔—鋇—銅—氧系材料，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度提高到90?K（-183.15?℃）.超導(dǎo)材料在發(fā)電、輸電等方面都會(huì)有非常廣泛的應(yīng)用前景.因此，科學(xué)家還在不斷地研究，尋找能夠在更高溫度下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的導(dǎo)體材料.”關(guān)注了中國(guó)科學(xué)家的貢獻(xiàn)和科技前沿進(jìn)展.

2.3?第3節(jié)“實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量?”

本節(jié)課分為兩個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)1是學(xué)習(xí)游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的結(jié)構(gòu)、原理和使用方法.實(shí)驗(yàn)2是測(cè)量電阻絲的電阻率，兩個(gè)都是分組實(shí)驗(yàn).對(duì)于游標(biāo)卡尺，新教材從結(jié)構(gòu)、原理、讀數(shù)和使用進(jìn)行介紹.特別注重了對(duì)游標(biāo)卡尺原理的講解.以10分度游標(biāo)卡尺為例，說明游標(biāo)卡尺是“將估讀問題轉(zhuǎn)化為觀察哪條刻線對(duì)齊”來提高精度.對(duì)于螺旋測(cè)微器，新教材也是從結(jié)構(gòu)、原理、讀數(shù)和使用進(jìn)行介紹.新教材依然注重了對(duì)螺旋測(cè)微器原理的講解，通過類比“正如汽車在盤山公路上繞圈的長(zhǎng)度與上升的高度存在一定的放大關(guān)系一樣”來說明原理.對(duì)于實(shí)驗(yàn)：金屬絲電阻率的測(cè)量，新教材從實(shí)驗(yàn)思路、物理量的測(cè)量和數(shù)據(jù)分析進(jìn)行有序展開.對(duì)于電阻的測(cè)量，強(qiáng)調(diào)了“讀取多組電壓、電流值，通過?U-I?圖象求得電阻?R?”，對(duì)于長(zhǎng)度的測(cè)量，強(qiáng)調(diào)了“在測(cè)量電阻絲的長(zhǎng)度時(shí)，測(cè)量的并不是電阻絲的總長(zhǎng)度，而是接入電路的有效長(zhǎng)度l.反復(fù)測(cè)量多次，得到有效長(zhǎng)度的平均值.”?對(duì)于直徑的測(cè)量，提供了多種方法，其中有“用刻度尺測(cè)量電阻絲的直徑”和“用游標(biāo)卡尺或螺旋測(cè)微器測(cè)量電阻絲的直徑”.

2.4?第4節(jié)“串聯(lián)電路和并聯(lián)電路”

學(xué)生在初中學(xué)過串、并聯(lián)電路的電流、電壓關(guān)系，那是基于實(shí)驗(yàn)觀察得到的結(jié)果，新教材編寫思路是根據(jù)“恒定電流電路內(nèi)部電荷穩(wěn)定分布”特點(diǎn)分析得出串、并聯(lián)電路電流關(guān)系式;從電勢(shì)及電勢(shì)差角度分析得出串、并聯(lián)電路的電壓關(guān)系式;然后結(jié)合歐姆定律推導(dǎo)出串、并聯(lián)電路等效電阻的關(guān)系式;最后應(yīng)用串并聯(lián)電路特點(diǎn)分析電流表和電壓表的電路結(jié)構(gòu).

2.5?第5節(jié)“實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表”

新教材從認(rèn)識(shí)多用電表和使用多用電表兩個(gè)角度來編寫本節(jié).先介紹了多用電表的表盤、選擇開關(guān)和功能區(qū)域，然后是如何正確使用多用電表進(jìn)行測(cè)量，包括調(diào)零、選檔、連接、使用后復(fù)位，最后介紹了數(shù)字萬用表的特點(diǎn).新教材與原來教材的最大變化是沒有涉及“歐姆表的原理”，因?yàn)檫@部分內(nèi)容的基礎(chǔ)是閉合電路的歐姆定律，本章還沒有涉及，所以后移到下一章.

（收稿日期：2019-12-10）