高中物理课程标准解读(2)

实验数据的处理方法，有计算列表法，图象法等。计算、列表是常见的数据处理方法。采用列表法时，根据对实验数据关系的预期，列出需要进行比较的数据表格，把实验的原始数据在经过必要计算后填入表格，以通过数据对比发现数据间的规律。列表法操作简单，数据间的简单数学关系一目了然。数据间的数学关系比较复杂时，列表法就不容易奏效，这时可以采用图象法，作出两物理量关系的图象。两物理量关系的图象如果不是直线而是一条曲线，应该通过观察曲线的形状，改变其中一个坐标轴，让它变为原物理量的平方、开方或者倒数，或者其它的数学关系的量，目的是使作出来的图象是一条直线，从而能够发现与实验数据吻合的定量关系。
实验数据的处理手段，可以采用纸笔计算、作图等人工方法，也可以用计算机，借助常用的数表软件进行处理，例如在探究单摆周期和摆长的定量关系的实验中获得如下数据：
摆长l/m 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 …
周期T/s 1.27 1.56 1.80 2.01 2.46 …
从表格中的数字我们难以判断周期T和摆长l有什么定量关系，我们把这些数据输入到Excel工作簿中，让计算机来绘制周期T和摆长l关系的图表和确定T和l的数学关系式。在操作中，当把T和l的趋势线设定为乘幂关系时，可看到计算机根据表格中的数据所描绘的点，都落在右图的曲线上。如果选择“显示公式”选项，计算机在曲线旁注明的纵坐标和横坐标的数学关系是y=2.0105x0.4997，式中2.0105是常数，设为k，0.4997约等于1/2，上述数学关系可写为 ，即 ，明确得出“单摆周期和摆长的平方根成正比”的结论。随着计算机技术的普及和学生在信息技术课程中学习水平的提高，高中物理教学中采用常用的数表软件来处理实验数据，已经具有很好的基础。
2.尝试根据实验现象和数据得出结论
3.对实验结果进行解释和描述
探究性实验的结论应围绕探究假设进行：假设究竟是得了验证还是被推翻。在描述实验结论时，不仅要陈述假设获得验证或者被推翻的结果，还要说明假设获得验证时成立的条件或者假设被推翻的理由。
对于探究物理规律的实验，实验结论的形成通常建立在两方面分析的基础上：因果分析和数据分析。如果能知道一个现象的发生是由于某个原因所引起的，又能知道该现象和某原因之间所存在的数据关系的规律，只要把这两方面概括起来进行描述，这就是实验的结论。
原因和结果，在物理实验中，通常表现为物理条件和物理现象，物理条件是原因，物理现象是结果，物理条件的改变引起了物理现象的变化。因此，要归纳科学规律，就要关注物理条件改变与物理现象变化之间的联系。例如，在进行光的折射实验时，操作入射角变化，将观察到折射角的变化，总结光的折射规律，就要总结折射角数据和入射角数据之间的关系；又例如，操作弹簧受力的变化，将观察到弹簧形状的变化，要总结弹簧形变的规律，就要总结弹簧形变数据和受力大小数据之间的关系。
在描述实验结果时，语言要客观、准确。所描述的结果如果只是在某种实验条件下进行的，不仅要描述所探究到的规律，还要客观地指出这一规律所存在的条件。例如，在实验室用液柱封闭一段空气探究气体压强随体积的变化规律时，应得出的结果是：“一定质量的空气，在温度保持不变时，它的压强跟体积成反比。”在这段描述中，“一定质量”、“空气”、“温度保持不变”，讲的就是实验条件，“压强跟体积成反比”讲的是规律。如果进一步对各种气体进行实验，上述成反比的规律都成立，便可以把上述描述中的“空气”改为具有广泛意义的“某种气体”。
对实验结果的描述，还应注意语言的概括性。规律的简洁性和普适性，不仅是该规律能够广泛应用的基础，也是一种美的体现。实验结果的描述，应该通过抽象和概括，最终用极其简洁的语言来表现物理规律的本质。例如，我们在研究电磁感应现象时，如果我们获得了“在相同时间内，感应电动势的大小跟磁通量的变化成正比”这一规律，又获得“在磁通量变化相同时，感应电动势的大小跟变化的时间成反比”规律，我们便可以把上述两条进一步概括为“感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比”这一更简洁、更普适的结论。又例如，如何判定感应电流的方向，不同的实验条件，可以得到许多符合本实验条件的结论，仅条形磁体跟线圈之间相对运动的实验，就有N极插入、拔出，S极插入拔出4种情况，如果用原副线圈做实验，又有类似的4种情况，再加上直导线在磁场中作切割磁感线运动，至少存在着十多种各式各样的情况。如果一种情况一个结论，就存在着各式各样的结论。楞次定律巧妙地用“磁通量的变化”把各种情况统一起来，在概括实验规律时不用“感应电流”而用“感应电流的磁场”作为描述规律的主体，用“阻碍磁通量的变化”来高度概括所有各种电磁感应情况下普遍适用的规律，这种对物理规律的概括方法值得在教学中作为一个范例来讨论。
要提高学生概括、陈述实验结果的能力，除了让学生对自己的实验结果进行概括和陈述之外，还可以让他们对所概括、陈述的结论进行交流和评价，评价所陈述语言的科学性和简洁性。

六、评估
1.尝试分析假设与实验结果间的差异
2.注意探究过活动中未解决的矛盾，发现新的问题
探究假设是对探究结果的预期，探究结果是对探究假设的验证。若结果与假设吻合，则假设被证实；若结果与假设冲突，则假设被推翻。关于这方面的内容，属于“分析与论证”要素的范围。现在我们所讨论的是，经过分析、论证、形成了探究结论后，还需要对结果与假设之间的差异性作进一步深思和评价，寻找该差异的特征并判断其性质。倘若结果与假设之间存在着一定的差异，就该差异的性质，有以下几种可能情况：第一，假设是正确的，结果与假设之间的差异是由于实验误差所引起的；第二，假设是正确的，结果与假设之间的差异是由于事实中还隐藏着另外一个因素；第三，假设大体上是正确的，但有值得进一步修正的地方。以上第二、第三种情况，都意味着该差异是受另一种尚未发现的规律支配的结果，因此，关注这种差异，分析这种差异的规律，实际上就是在发掘引起这种差异的因素，这是发现问题和提出问题的前奏，是创造性思维的表现。
例如我们在关于“影响导体电阻的因素”（电阻定律）的定量探究中，其中假设之一，是“导体的材料、横截面积一定时，其电阻和长度成正比”。在用电阻丝进行实验验证时，实验数据和假设大体上吻合得很好，但也有实验小组发现了事实和假设之间有一定差异：当被测量的电阻丝长度很小时，其测得的电阻值比假设略大。这是否是由于电阻丝粗细不均匀等原因所引起的实验误差？为了对此作出判断，在电阻丝的各个部位取该相同长度的一小段进行实验，发现电阻都比预计的略大，说明这并不是实验误差所致，而是其中隐藏着一个必然的因素。进一步对此因素进行假设和验证，发现它就是温度，金属导体的温度变化太大时也会对它的电阻产生影响。以上实验中的差异，就是因为所取的一小段电阻丝长度太短，电路中没有使用滑动变阻器控制电流，致使通过电阻丝的电流太大、温度过高而造成的。学生在该评估活动中获得了新的发现。
科学史上，由于理论预期和实践测定之间存在着差异，并围绕着这个差异进一步探究而导致新的发现的事例是不胜枚举的。17世纪，开普勒在研究行星运动轨道时，发现行星并不是以太阳为圆心绕太阳作匀速圆周运动的，后以“偏心圆”为轨道模型，理论计算和观测数据之间有了很好的吻合，但仍然和他的已故老师第谷的观测结果存在一定的差异。开普勒判断，该差异超出了第谷的观测误差，不是由于观测误差所引起的，行星轨道“偏心圆”模型的假设需要修正。当开普勒用“椭圆”模型重新建立假设时，其理论计算和实测数据非常吻合，由此发现了行星运动轨道的椭圆定律，也就是开普勒行星运动第一定律。18世纪，在研究天王星的运行轨道时，发现它的实际轨道总是跟用万有引力计算出来的有一定差异，研究者根据这个差异，推测天王星外面还有一个未发现的行星在对天王星起作用，通过进一步的理论和实践研究，终于发现了海王星。完全相似的过程，因理论和实践之间的差异，又导致发现了冥王星。
3.吸取经验教训，改进探究方案
探究方案的改进，包括在实验方法、器材、步骤和数据处理等各个方面的改进。因此它涉及对“制定计划与设计实验”、“进行实验与收集证据”、“分析与论证”这几个环节的评估。
要对这些环节进行评估，首先要有具有反思的意识，即具有对这些环节中的优点和缺点进行评价的愿望，这种愿望，通常表现为对以下问题的思考：
•探究方案中所确定的实验方法，其原理是否科学？是否有利于收集证据？
•探究方案中所选择的实验器材，是否有利于减小误差？
•按要求应该保持不变的物理量是否在实验中真正做到了保持不变？
•是否存在着和整个实验数据的合理趋势相违背的个别异常数据？
•实验数据是否能有力地支持所得出的实验结论？
对这些问题的思考都反映了评估的意识。
下面我们用一个具体的实验案例来说明通过评估改进实验方案的情况。传统高中教材中，验证玻意耳定律的实验是用注射器来进行的，实验时把注射器竖直固定在铁架台上，在活塞下密封一段空气，改变并测量作用于活塞向下或向上的作用力，测量活塞横截面积，就可以改变和计算空气柱的压强，从而研究其体积随压强变化的关系。要对该实验方案作出改进，就要对方案中的实验方法、器材以及实验时收集、处理数据的具体做法进行评估。
从实验方法上考虑，利用注射器做实验，可以避免早期教科书中用水银封闭空气柱方案的水银污染问题，但带来的问题是固体之间的摩擦较大，活塞和外壳之间滑动的不流畅经常为实验带来障碍。因此，重新考虑用液柱封闭空气，这是从实验方法方面所所做出的一种改进选择，事实上，如果用水柱代替早期实验中的水银柱，用两根下方通过橡皮管相连的竖直长玻璃管来代替早期实验中单根玻璃管，以获得较大的压强变化，能产生很有说服力的实验效果。
从实验器材上考虑，当我们仍然采用注射器方案时，究竟采用哪一种注射器，这也是很关键的。例如，采用医院打青霉素用的小口径注射器，就能在很大程度上改进实验效果。这是因为针筒细，活塞和外壳相接触的面积比较小，两者之间吻合度好、摩擦小，同时还因为活塞横截面积小，使得空气柱的压强和体积能在较大幅度内变化，增强了实验的说服力。实验器材中还涉及到活塞和外壳之间的润滑剂，传统的做法是用润滑油，一方面起润滑作用，另一方面还有密封效果，但事实并非想像，活塞和外壳之间经常产生被“吸住”的现象。在选用润滑剂材料方面，如果摆脱用液体做润滑剂的传统思维束缚，改用固体“润滑剂”，把6B铅笔的笔芯均匀涂在活塞上，使活塞和外壳之间附上一层很薄、极细的碳粉，其摩擦将得到极大的改善。
再从实验数据的收集和处理来考虑实验的评估。本实验中需要验证的结论是pV＝(p＋Δp) (V－ΔV)，如果在实验操作时Δp较小（当然ΔV也就较小），在这种情况下比较气体体积和压强的乘积是否变化是没有意义的，因为即使在实验中把Δp读成了不可容忍的2Δp，由于2Δp也很是，上述等式仍然是成立的，实验没有说服力，现实中的许多学生却没有对此作出评估。如果不是用列表、而是用描绘p、V的关系的图象（其中一个坐标轴为1/V）来处理实验数据，Δp较小的缺陷就会暴露无疑，因为实验数据在图象中只有一个很小的范围，无法体现图象的特征。
从以上实例中可以看到，通过评估改进实验方案的过程，就是发现问题、分析问题、创造性解决问题的过程，对学生的发展是有积极意义的。

七、交流与合作
1.能写出实验探究报告
初中物理课程标准要求学生能写出简单的探究报告，即能在探究报告中初步陈述探究的问题、探究的过程和探究的结论，高中学生应该在这个基础上再提高一步。
高中学生在写探究报告时，应比初中学生要有更高的独立性和自主性。学生应尽可能独立地构思报告的内容和格式，尝试不同的实验探究课题所陈述的内容和表现的方式具有不同的侧重和各自的特征，避免套用刻板格式的实验探究报告“八股文”，应该让学生在理解实验、并具有自己的考虑的情况下写实验探究报告，即学生自己写探究报告和写自己的探究报告。
高中学生写探究报告，内容上应比初中更深入和更完备。实验数据的记载要更准确，实验过程的描述要更详尽，实验数据处理的定量化水平更高，其图表、图象形式的分析方法更为普遍，实验结论的形成更富有逻辑和说服力，陈述的语言更简练。
高中学生写探究报告，观念上应比初中有所提高。学生应该具有把实验数据作为证据的观念，认识实验事实是不可动摇的根据；学生应体现“证据＋逻辑”是进行探究的基本理念，所有的结论都应该建立在证据和逻辑分析的基础上，根据证据进行逻辑分析，贯穿着整个探究过程；学生应树立实践是检验理论的惟一标准的观念，该标准应有意、无意地体现在探究报告中。学生应对实验过程中不符合这些基本观念的内容作出评估、提出疑问，这些具有个性化和创造性特征的质疑，应能不时地出现在高中学生的实验探究报告中。
2.在合作中注意既坚持原则又尊重他人
3.有合作精神
科学探究中要发扬合作精神，发挥各人的积极性，就要群策群力，使每个人都贡献出自己的聪明才智。合作精神表现在探究过程中，就是既有分工，也有合作。应使学生体会到，合作能提高探究的质量和效率，例如同一实验小组在收集某个实验信息时，有读数人，有读数审核人，有记录人，还有记录审核人，明确的分工，在短短时间内能准确、有效地获得实验数据，这种互相分工、互相合作、互相关联、互相制约的活动，放大来看，好像是在扮演社会分工中的不同角色，让学生认识到合作能力是现代社会人们必须具备的重要能力。因此，要克服做实验时总是只有成绩好、动手能力强的少部分学生忙碌的现象。
尊重他人，是具有合作精神的重要表现。要尊重他人，就要认真思考别人的观点，分析别人观点与自己观点不同的地方，一旦发现自己的想法有错误时，要勇于承认、放弃或修改自己的错误的地方。尊重他人，还表现为听取别人意见时，能以别人思考问题的角度，能站在别人的立场上，认真琢磨别人意见中的道理。一旦发现别人意见中的合理因素，应尽量吸收到自己的探究方案中来，完善和改进自己的探究方案。
在合作中要坚持原则，具体表现为坚持实事求是的精神，坚持严谨的科学态度，坚持用实践来检验理论的观点，坚持依靠证据结合逻辑分析进行科学探究的方法等。

第二节  对科学探究及其要素的认识

一、对科学探究的认识
1.科学探究是一种学习方式，是学习目标，也是学习内容
从学生的角度来看，科学探究是一种学习方式，学生在科学探究活动中，通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程，学习物理知识与技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神。
科学探究也是学生完成物理课程所必须达到的学习目标，《标准》对科学探究及物理实验能力提出了明确的要求。
科学探究的方法是一种程序性知识，学生对探究方法的掌握以及对各探究要素意义的认识，都有一个系统学习和不断加深理解的过程，它属于物理课中的重要教学内容。
2.教学中对学生探究行为的设计是提高探究能力的关键
学生探究能力的提高不可能只通过理解就能实现，学生必须经历探究的过程，而且在这个过程中，学生要有相关的探究行为，因为某一方面的基本能力一定是和相关的行为联系在一起的。因此，在课堂教学中，学生探究行为的设计是提高他们探究能力的关键。例如，要提高提出问题的能力，就要让学生去发现、去质疑、去对问题进行抽象和概括；要提高猜想与假设的能力，就要让学生去假定、去解释；要提高制定计划和设计实验的能力，就要让学生去优选实验方法、去选择实验器材、去分析和控制变量、去评价现有的方案；要提高分析和论证的能力，学生就需要去比较（分析）数据、去作因果分析、去形成结论；要提高评估能力，就要让学生去反思、发现新问题，去改进探究方案；要提高交流能力，就要让学生去构思表达的内容结构、去即兴表达、去倾听交流和评价交流。如果学生在探究过程中没有这些行为，相关探究能力的提高将是一句空话。
3.科学探究的行为应渗透在整个物理教学中
由于科学探究能力的提高是和相关行为联系在一起的，而这些行为在非科学探究活动的教学过程中也是可能存在的，因此，尽管学生参与科学探究活动是提高他们科学探究能力的重要途径，但在其它的教学活动也让学生发生这些行为，同样对学生在某一探究要素方面的能力发展具有非常积极的意义。例如在平时一些陈述性很强的教学过程中插入让学生质疑、假定、解释等活动，实际上就是在发展学生提出问题和猜想、假设的能力；在解答物理问题时引导学生自己进行因果分析、变量分析，自己进行数据处理，归纳结论，这些行为，都是和科学探究中制定计划、分析与论证等要素相吻合的，也有利于提高学生相关的能力。因此，除了科学探究之外，在物理教学的其它方式中渗透科学探究的行为，不仅是可能的，而且是必要的。
4.学生的自主探究和教师的合理指导相结合
学生在科学探究中需要有自主性，学生自主性的体现就是具有独立的探究行为，如前文所说，学生的探究行为的发生是其探究能力发展的关键。同时，学生探究活动的开展也要得到教师的指导。这样一来，教师的指导和学生的自主性之间就构成了一对矛盾：学生要有自主性，教师就不宜过多指导；但教师不指导，探究有时就很难进展下去。
解决这一矛盾的方法就是具体分析和规划科学探究课题的过程目标。对于一个具体的探究课题，学生应该在哪个要素上下功夫，或者说，该探究课题的主要能力目标是哪个要素，对此，教师不仅要十分清楚，而且要进行规划。属于让学生产生独立探究行为要素，应该充分发挥学生的自主性，让学生独立去完成；对于不属于本课题的过程目标，教师可以大胆指导，甚至于可以通过陈述的办法顺利越过这一环节，让学生把主要精力放在教师事先设计需要强化的要素上。一个课题究竟需要强化哪一个要素，应该根据探究课题的特征、学生循序渐进的要求进行合理和全面规划，看起来一节课似乎只突出了某一两个要素，而实际上不同的课题分别突出了不同的要素，学生所得到的是深入和全面的发展。

二、对科学探究要素的作用和意义的认识
《标准》关于科学探究及实验能力的基本要求中，每一科学探究要素的最后一项要求，就是认识该要素的作用或意义，现把它集中进行解读。
1.认识发现问题和提出问题的意义
发现问题和提出问题是科学探究的前提，如果没有发现问题、不能提出问题，科学探究便无从谈起。同时，科学探究过程是围绕着所探究的问题展开的，正是由于有了明确、具体的探究问题，才能使探究过程具有明确的主题，使探究能沿着合理的假设一步一步走下去，可以说，问题是各个探究环节的核心。另外，发现问题和提出问题的过程是极具创造性的过程，要想从平常的、已经习惯的事件中发现不平常的因素，这是很不容易的事，它比在现成的问题下寻求解决问题的方法更需要创造性思维，科学探究的最终目标之一就是发展学生的创造力，发现问题和提出问题对实现这一目标起着重要的作用。
3.认识猜想与假设的重要性
猜想与假设是科学结论的先导，如果猜想与假设一旦能得到实验结果的支持，它就可能发展成为科学结论。因此，猜想与假设能帮助科学研究者明确研究的方向，指导科学研究沿预定目标展开。
猜想与假设对解决问题的方案作了一定的预见性思考，它为收集信息、分析、处理和解释信息提供了一个大致的框架，因而使制定探究计划、设计实验方案有了必要的基础。而且，科学探究的结论也是围绕着猜想与假设进行的，探究报告最终需要对探究假设是否得到验证作出明确的结论。可见，猜想与假设在整个探究活动起到一种引导性作用，是探究活动的主线。
作为一种教学方式，猜想与假设对发展学生的创造性思维具有积极的作用。假设的前一环节是假定，这是一种非常活跃的非逻辑思维，很具有发散性，假设的后一环节是对假定作出合理解释，这是一种逻辑思维，很具有收敛性。学生在猜想与假设中，不断地在非逻辑思维和逻辑思维间转换，这就是创造过程的体现。
3.认识制定计划的作用
科学探究需要通过具体的操作来获取证据和验证假设，制定探究计划、设计实验方案，将把探究的猜想与假设落实到具体的操作方案上来。
制定探究计划将使探究者确定实验所应用的原理和方法、明确收集信息的途径和方式、确定收集信息的范围和要求、了解探究所需的器材和设备、建立分析数据的思路和选择处理数据的手段。探究计划使探究步骤更加有序、探究过程更加科学。如果没有探究计划，没有实验方案，科学探究的操作也就失去了根据。如果探究计划不当或者实验方案不妥，将直接影响着探究过程的科学性和探究结果的可靠性。
一个合理的探究计划，必然会体现正确的观念，例如实践是检验理论的标准、探究需要依靠证据和逻辑等；一个合理的探究计划，必定有科学的操作程序、有正确解决问题的方法和思路；一个探究计划，必定包含着物理学的相关知识与技能。学生制定自己的探究计划，就是经历把陈述性知识、程序性知识和观念性知识综合应用在一个具体情境中的过程，这将对提高学生的综合素质起到非常积极作用。
4.认识科学收集实验数据的重要性
科学事实是检验科学结论的唯一标准，实验数据就是体现科学事实的证据，是进行科学分析的根据，如果不收集实验数据，探究根本无法进行下去，结论也就不可能形成。
如果不能科学地收集实验数据，例如由于实验环境的影响、实验条件的改变或者由于实验者的疏忽，造成所收集数据的失真或部分失真，将会对探究结果产生严重影响，甚至有可能得出与真正的科学结果完全相反的结论而致使探究者对这错误结论反倒信以为真。因此，科学收集实验数据在科学探究中的重要性是不言而喻的。
学生要在实验中科学收集实验数据，除了需要理解实验原理、了解实验步骤、具有操作实验仪器的基本技能之外，还要有严谨的科学态度和实事求是的科学精神。学生正确理解科学收集实验数据的重要性，有利于养成他们良好的科学态度和精神。
5.认识在实验中进行分析论证是很重要的
实验数据并不等于探究的结论，实验数据是对实验事实的客观记录，探究的结论是在数据的基础上通过分析论证所得出的具有普遍意义的规律。如果没有分析和论证，实验数据根本无法体现其价值。卢瑟福在α粒子散射实验中所获得的只是α粒子穿过金箔后方向改变的实验数据，但通过反复分析和论证之后，提出的却是原子核式结构的学说。开普勒在发现行星运动规律方面的伟大成就，完全归功于他在分析、处理第谷遗留的观测数据时所做的工作，如果没有对数据的分析和论证，就不会有开普勒行星运动定律。
可以设想，科学探究如果只有收集实验数据而无对数据的分析和论证，科学结论将无法形成，探究等于半途而废。收集数据得到的是证据，分析论证靠的是逻辑，在科学探究中，这两者缺一都不可。
相对初中而言，进入高中以后，学生在分析、处理实验数据的思路、方法和手段都有很大的提高，这为发展学生的逻辑思维能力提供了一个很好的途径。同时，分析处理数据时，事实与假设的差异，也为学生发现问题、提出问题提供了机会。
6.认识评估的意义
评估能使实验得到优化。实验方法是否合理，实验数据是否可靠，数据分析是否恰当，这些都是评估的内容。如有不合理、不可靠、不恰当的地方，在作出改进后，实验过程将更加科学，实验结果将更加可信。
评估有可能引出新的发现。在分析实验结果和实验假设的差异的过程中，在分析实验未解决的矛盾的过程中，将会涉及实验方案中没有考虑的问题，这将可能获得新的发现、引发出新的探究问题。
评估有利于学生养成严谨的科学态度。评估是对实验的可靠性、科学性从严密的角度重新审视的过程，它需要学生更全面地思考和认识问题，这将促进学生用严谨的态度来对待科学问题。
评估有利于发展学生的批判性思维。评估是对探究过程的反思，评估将对自己实验中的行为进行质疑，评估将使学生对事物养成客观分析的习惯，是发展学生批判性思维的一个好过程。
7.认识交流与合作的重要性
合作有利于发挥各人的特长，有利于发扬各自的优势，一个人原本不可能在同一个时间内分别做几件事，由于合作而使它成了可能，一个人原本不可能做出超出其个人力所能及的工作，也只有通过合作才能使其获得成功，现代社会离不开人与人之间的合作。科学实验的许多环节，都需要发挥实验小组的整体力量，才能使这些环节的操作得到优化。而更大、更深入的实验课题，在收集信息、技术咨询等工作方面，还涉及到实验小组与外界的联系，合作精神还需要延伸到更大的范围。任何成功的探究，都需要有合作精神。
物理学习中的科学探究活动，通常是以小组的方式进行的。从学习的角度来说，每位成员在学习上的的想法都为整个小组所共享，个人所获得的知识是集体智慧的结晶，这也是合作精神的体现。
要合作，必须要交流。实验小组内部的交流使实验的合作得以实现，实验小组向外界公示本组的实验成果，也必须通过口头或书面的方式进行交流。通过实验交流来发展学生的交流能力具有特殊的意义，因为实验交流的内容不仅有实验的结果，而且有实验的过程，一个没有实验过程的结论是没有任何科学价值的，学生在进行实验交流中所得到的上述体验，将为学生在各种场合下构建自己的交流内容获得很大的启发。



第四章 共同必修模块

共同必修模块是为全体学生设计的，有物理1和物理2两个模块，共4学分。共同必修模块旨在引导学生经历对自然规律的探究过程，学习基本的物理内容，了解物理学的思想和研究方法，初步认识物理学对科学技术、经济、社会的影响，学习科学精神和科学态度。共同必修模块有以下主要特点：
A． 综合反映了知识技能、过程方法、情感态度价值观的基础性
B． 强调了科学探究与物理实验
C． 注重了物理学的研究方法与特点
D． 体现了物理学的社会功能
E． 关注了经典物理与近代物理的联系

第一节 “物理1”解读

本模块是高中物理的第一个模块，是共同必修模块。本模块的概念和规律是进一步学习的基础，有关实验在高中物理中具有典型性。学生需要通过相关的物理实验学习基本的操作技能和研究方法，体会实验在物理学中的地位及作用。
本模块划分为以下两个二级主题：
    ●运动的描述
    ●相互作用与运动规律

    （一）运动的描述
     （1）通过史实，初步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。
本条目要求学生从物理学的发展历程，大致了解近代实验科学产生的背景，诸如了解亚里士多德关于力与运动的主要观点和研究方法，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等。
学生通过了解实验科学产生的背景，还应认识到实验对物理学发展的重要作用。物理学是一门实验学科，它的产生和发展与实验密切相关，本条目旨在从物理学史的角度认识实验对于物理科学的重要性。本条目突出了实验科学的重要性以及物理学与历史、社会等人文科学的联系，体现了学科渗透的课程理念。
（2）通过对质点的认识，了解物理学研究中物理模型的特点，体会物理模型在探索自然规律中的作用。
对质点的认识，一直是高中物理入门的知识点，本条目不仅要求学生认识质点，而且更重要的是让学生通过对质点的学习了解物理学研究中物理模型的特点，体会物理模型在探索自然规律中的作用。
将具体的物理现象抽象为物理模型，是物理学的重要研究方法，本条目旨在突出物理学的研究方法和思想。这也是课程基础性的体现。

（3）经历匀变速直线运动的实验研究过程，理解位移、速度和加速度，了解匀变速直线运动的规律，体会实验在发现自然规律中的作用。
匀变速直线运动的研究是高中物理课程运动学中的重要学习内容，本条目不仅要求学生认识匀变速直线运动的特点，而且要求学生经历匀变速直线运动的实验研究过程，体会实验在发现自然规律中的作用，这体现了“过程与方法”的培养目标，强调了物理实验的重要性，反映了对科学探究过程的重视。同时，本条目还要求学生理解位移、速度和加速度等，了解匀变速直线运动的规律，这些是对物理知识的要求，也是“知识与技能”培养目标的体现。
在让学生经历匀变速直线的实验研究过程时，可用打点计时器、频闪照相或其他实验方法研究匀变速直线运动。还可通过史实，了解伽利略研究自由落体运动所用的实验和推理方法，了解伽利略对物体运动的研究在科学发展和人类进步上的重大意义，体会实验在发现自然规律中的作用。
（4）能用公式和图像描述匀变速直线运动，体会数学在研究物理问题中的重要性。
     本条目要求学生能用公式描述匀变速直线运动，即用匀变速直线运动的位移公式、速度公式、加速度公式等描述匀变速直线运动的规律，注意不要在此设置难题或偏题，用公式描述匀变速直线运动的只要目的在于让学生体会数学的简洁、抽象、准确等特点，感受数学方法的奇妙，认识数学在研究物理问题中的重要性。
同时，本条目还要求学生会用图像描述匀变速直线运动，从而认识图像法在研究物理问题中的作用。与数学公式相比，图像法显得直观、形象、生动，让学生一目了然，从而使学生感受到图象法的直观的美。

   （二）相互作用与运动规律
`（1）通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，能用动摩擦因数计算摩擦力。
本条目要求通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，这里强调了通过物理实验帮助学生认识物理规律，注重了“过程与方法”课程目标的体现，同时要求学生认识滑动摩擦、静摩擦等物理规律，这是“知识与技能”的课程目标体现，对学习结果的要求。最后要求学生能用动摩擦因数计算摩擦力，这是较高水平的属于“理解”层次的要求。
在日常生活及生产实践中，有不少增大摩擦与减小摩擦的实例，在教学中注意加强与生产、生活的联系，如可以让学生调查日常生活和生产中利用静摩擦的事例等。
（2）知道常见的形变，通过实验了解物体的弹性，知道胡克定律。
要求学生知道常见的形变，这些形变通常在日常生活中可见，这里注重了从学生熟悉的现象引入物理内容，同时还要求学生通过实验了解物体的弹性，这里强调了学习的过程与结果，最后要求学生知道胡克定律，对于胡克定律不必出现繁难的计算。
在学习中可以引导学生调查日常生活和生产中所用弹簧的形状及使用目的（如获得弹力或减缓振动等），或者启发学生制作一个简易弹簧秤，用胡克定律解释其工作原理等。
    （3）通过实验，理解力的合成与分解，知道共点力的平衡条件，区分矢量与标量，用力的合成与分解分析日常生活中的问题。
对力的合成与分解的学习应达到理解的水平，并且需要通过实验加深理解，尤其可以通过生活中的实例帮助理解，要求学生能用力的合成与分解分析日常生活中的问题，这体现物理与生产、生活的联系。要求学生知道共点力的平衡条件，可以分析生活中的一些共点力平衡的实例。在认识力时，需要知道矢量和标量的区别，这里含有对矢量的深入认识，矢量不仅有大小和方向，而且两个矢量的加法还必须符合平行四边形法则。
    （4）通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。理解牛顿运动定律，用牛顿运动定律解释生活中的有关问题。通过实验认识超重和失重现象。
本条目要求学生通过实验，探究加速度、质量、力三者的关系，这里强调了实验探究过程，学生可以通过实验测量加速度、力、质量，分别作出表示加速度与力、加速度与质量的关系的图像，根据图像写出加速度与力、质量的关系式等，这有利于学生理解牛顿第二定律，体会探究过程中所用的科学方法。
本条目还要求学生理解牛顿运动定律，包含了对牛顿第一、二、三定律的理解。与《全日制义务教育物理课程标准》比较可知，高中的要求显然提高了，这里可以有一些计算，但不必出现繁难的题目。本条目还要求学生能应用牛顿运动定律解释生活中的有关问题，旨在加强物理内容与生活、生活的联系，在实践活动中可以让学生根据牛顿第二定律，设计一种能显示加速度大小的装置。
最后要求学生能通过实验认识超重与失重现象，这可以通过一些实验或活动来实现。例如乘坐电梯、到游乐场乘坐过山车等，可让学生了解和体验失重与超重，还可以组织学生听讲座、看录像等，了解宇航员的生活等。
    （6）认识单位制在物理学中的重要意义。知道国际单位制中的力学单位。
本条目要求学生认识单位制在物理学中的重要意义，知道国际单位制中的力学单位。物理公式在确定物理量的数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系，例如，在等式 中给定k = 1，从而可以定义力的单位。
  

第二节 “物理2”解读

本模块是共同必修模块。在本模块中，学生将通过机械能、曲线运动的规律和万有引力等内容的学习，进一步了解物理学的核心内容，体会高中物理课的特点和学习方法，为以后进一步学习打好基础，为后续模块的选择做准备。在本模块中，学生还将初步了解一些近代物理的内容，这些内容将为学生们进一步了解世界开启一些窗户。
本模块划分为以下三个二级主题：
    ●机械能和能源
    ●抛体运动与圆周运动
    ●经典力学的成就与局限性

（一）机械能和能源
   （1）举例说明功是能量变化的量度，理解功和功率。关心生活和生产中常见机械功率的大小及其意义。
通过例子说明功是能量变化的量度，理解功和功率，学生应该会计算功和功率，例如，学生能分析物体移动的方向与力的方向不在一条直线上时力所做的功，会分析汽车发动机的功率一定时，牵引力与速度的关系等，还可以让学生设计实验，测量人在某种运动中的功率等。
生活中有很多增大机械效率的例子，要求学生将机械效率的学习与生活、生产结合起来，关注生活和生产中常见机械效率的大小及意义。
    （2）通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系。理解动能和动能定理。用动能定理解释生活和生产中的现象。
要求学生用实验的方法，探究恒力做功与物体动能变化的关系，例如，可以用打点计时器或光电计时器等实验仪器探究恒力做功与物体动能变化的关系等，本条目强调了学习过程，注重了对学生科学探究能力的培养。
要求学生理解动能和动能定理，这意味着要求学生会用计算动能，能根据动能定理计算功和动能的变化等，注意不必出现繁难的题目。动能定理在生活、生产中有不少应用，要求学生能用动能定理解释生活和生产中的现象。例如，可以让学生查找资料、访问有关部门，收集汽车刹车距离与车速关系的数据，尝试用动能定理进行解释等。
（3）理解重力势能。知道重力势能的变化与重力做功的关系。
本条目要求学生会计算重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系。学生可以进一步认识重力做功与物体的运动路径无关，只与起点与终点的位置有关，这种认识对学习后续内容有帮助。重力势能的变化与重力做功的关系在日常生活中也随处可见，因为，教学中可以列举一些例子帮助学生理解。
（4）通过实验，验证机械能守恒定律。理解机械能守恒定律。用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。
要求学生通过实验，验证机械能守恒定律，例如，通过打点计时器研究物体在自由下落过程中，动能和重力势能的变化，可以证明两者之和保持不变，再如，用细线悬挂小球的摆动也可以证明机械能守恒定律等。
要求学生理解机械能守恒定律，知道守恒的条件，并能应用机械能守恒定律进行计算。机械能守恒的现象在自然界以及生活与生产中大量存在，要求学生能用机械能守恒定律分析生活和生产中的问题。
（5）了解自然界中存在多种形式的能量。知道能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一。
自然界存在多种形式的能量，学生不仅应认识机械能，而且还应认识其它形式的能量，如内能、电磁能、光能、甚至化学能等。能量守恒是最基本最普遍的自然规律之一，学生对此应该有所认识，这是科学研究方法和科学思想的体现。在教学中可以举例说明在某种条件下机械能守恒，而总体能量的守恒则是更为普遍的自然规律。
（6）通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性。了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义。
学生应通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性。这要求学生不仅知道能量守恒，而且还应了解能量转化与转移是有方向性的。
学生应该知道能量守恒是自然界的普遍规律之一，还应了解能量是可以转化和转移的，例如，电能可以转化为内能，化学能可以转化为内能，内能可以转化为光能等，在这些转化中能量都是守恒的，一个物体从外界吸收多少热能就有多少内能从外界转移给这个物体，能量在转移中也是守恒的。
但是能量的转化和转移却有一定的方向性，例如，机械能可以全部转化为内能，内能却不能在不引起其他变化时全部转化为机械能，再如，热量会自发地从高温物体传给低温问题，但却不能自发地从低温物体传给高温物体，因此这里便出现了提高效率的问题，学生应认识到提高效率的重要性。
本条目还要求学生了解能源与人类生存和社会发展的关系，认识能源危机，关注新能量的开发对人类带来的福利与问题，知道可持续发展的意义，节约能源，具有可持续发展的意识等。

（二）抛体运动与圆周运动
（1）会用运动合成与分解的方法分析抛体运动。
本条目要求学生知道什么是抛体运动，会用运动合成与分解的方法分析抛体运动。运动的合成与分解是一种研究方法，通过这种方法可以将曲线运动分解为两个方向上的直线运动，以便问题研究简单可行。例如，可以分别以物体在水平方向和竖直方向的位移为横坐标和纵坐标，描绘做抛体运动的物体的轨迹。
这里的抛体运动未明确是平抛还是斜抛，这为教材编写、教师教学提供了弹性的空间。
（2）会描述匀速圆周运动。知道向心加速度。
学生必须知道什么是匀速圆周运动，会描述匀速圆周运动，例如用角速度、线速度、周期等物理量描述这种特殊的圆周运动。知道什么是向心加速度等。
（3）能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。分析生活和生产中的离心现象。
首先要求学生知道什么是向心力，向心力与向心加速度的关系，用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。例如，分析自行车拐弯时受到的向心力等，另外还可以让学生调查公路拐弯处的倾斜情况或铁路拐弯处两条铁轨的高度差异。
学生还应知道什么是离心现象，结合所学知识分析生活、生产中的离心现象，例如洗衣机脱水、汽车拐弯时人倾斜等都属于离心现象，进一步了解人们是如何利用离心现象或避免离心现象的。
（4）关注抛体运动和圆周运动的规律与日常生活的联系。
本条目要求学生关注抛体运动和圆周运动的规律与日常生活的联系，因为在日常生活中抛体运动和圆周运动的现象比较普遍，强调这两种运动与日常生活的联系，以便学生深入了解这两种运动的规律，这也体现了加强课程内容与生产、生活联系的指导思想。
   
（三）经典力学的成就与局限性
（1）通过有关事实了解万有引力定律的发现过程。知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探索未知世界的作用。
通过史实了解万有引力定律的发现过程，这里强调了对物理学发展历程的展示，体现了学科渗透的理念。当然学生不仅要了解发现过程，而且还应知道万有引力定律。
万有引力定律的发现具有非常重要的意义，如促使物理学完成了第一次大综合，预测了当时的未知天体，使人造卫星上天等等，万有引力定律的发现让人类对世界有了更多的认识，学生应由此体会科学定律对人类认识世界的作用。
（2）会计算人造卫星的环绕速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。
学生应该知道什么是环绕速度，会通过公式计算人造卫星的环绕速度，知道为什么人造卫星不会从天上掉下来。
学生还应知道什么是第二宇宙速度和第三宇宙速度，什么情况下卫星达到第二宇宙速度和第三宇宙速度。
这些内容学生会很感兴趣，因此可以组织学生观看有关人造地球卫星、航天飞机、空间站的录像片等，进一步激发学生的学习兴趣，了解人类在这方面的进展。
（3）初步了解经典时空观和相对论时空观，知道相对论对人类认识世界的影响。
在共同必修模块中引入经典时空观与相对论时空观的比较，旨在为学生开启了解近代物理的一些窗户，让学生了解近代物理的一些核心内容，同时也让学生了解经典物理的一些局限性。
爱因斯坦的相对论是近代物理的支柱之一，学生应该了解相对论时空观的主要思想，了解相对论对人类认识世界的影响。本条目体现了经典物理与近代物理的结合。
（4）初步了解微观世界中的量子化现象，知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人类对于物质世界的认识。
在共同必修中引入量子论的一些思想，这有利于学生了解与宏观世界有区别的微观世界，了解近代物理的另一支柱——微观世界的量子论。
本条目要求学生初步了解微观世界的量子化现象，知道微观世界的能量变化与宏观世界的能量变化不同，即不是连续的，而是量子化的。体会量子论的建立是如何促进人们认识物质世界的。本条目也体现了经典物理与近代物理的结合。
（5）通过实例，了解经典力学的发展历程和伟大成就，体会经典力学创立的价值与意义，认识经典力学的实用范围和局限性。
本条目要求学生从历史的角度，通过实例了解经典力学的发展历程，了解经典物理的伟大成就及其对人类社会发展带来的影响，例如，让学生了解经典力学对航天技术发展的重大贡献等，再如，让学生比较重物下落与天体运动的多样性与统一性，了解万有引力定律对科学发展所起的重要作用，由此，让学生体会经典力学创立的价值与意义。在实践活动中可以让学生收集我国和世界航天事业发展历史和前景的资料，写出调查报告等。
当然随着时代的发展，科技的进步，经典力学也逐步显现出一定的局限性，因此，本条目要求学生认识经典力学的实用范围和局限性。这有利于学生整体上了解物理学的发展历程，把握物理学的主要思想。
（6）体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用。举例说明物理学的进展对于自然科学的促进作用。
在学习共同必修课程时，学生还应体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用。物理学是一门基础学科，对其他学科的发展发挥了重要的作用，因此，学生应该通过实例了解物理学的发展对自然科学的进步的重要作用。
  

第五章 选修1系列

第一节 选修1-1解读
物理学的发展是人类文化的重要组成部分；物理学的技术应用推动了人类社会的发展同时也引起了资源、环境等问题。在本模块中，学生在学习物理学的内容及其技术应用的同时，将会更多地体会到物理学的发展对人类文化、人类社会的影响，更深入地认识科学、技术与社会的关系。
本模块涉及电磁现象和规律、电磁技术与社会发展、家用电器与日常生活等内容。学生将经历从观察、认识形式多样的电磁现象到构建统一的电磁理论的探究过程，了解这些知识产生的历史背景，以及由此引发的人类思维、生产方式、生活方式的变革，认识科学技术和社会发展的互动关系，体验科学家不畏艰辛、勇于探索和创新的精神。
本模块划分为以下三个二级主题：
● 电磁现象与规律
● 电磁技术与社会发展
● 家用电器与日常生活

（一） 电磁现象与规律
（1） 用物质的微观模型和电荷守恒定律分析静电现象。认识点电荷间的相互作用规律。
要达到“用物质的微观模型和电荷守恒定律分析静电现象”这一标准，学生应该知道物质的微观模型、电荷守恒定律，了解形式多样的静电现象，并能运用物质的微观模型和电荷守恒定律分析静电现象。
“认识点电荷间的相互作用规律”要求知道点电荷、元电荷等物理概念；了解库仑定律，会利用库仑定律进行简单的计算。在教学中，可通过举办讨论会、撰写小论文等形式的活动，让学生通过万有引力定律与库仑定律的对比，进一步认识自然规律的多样性和统一性。
（2） 通过实验认识电场和磁场，会用电场线、电场强度描述电场。会用磁感线、磁感应强度描述磁场。知道磁通量。
过程性要求是针对学生的学习行为，同时也是针对学校的教学行为提出的。电场和磁场都是比较抽象的物理概念，学校应当为学生通过实验学习、认识电场和磁场创造条件。通过学习，学生应该了解电场强度、磁感应强度和磁通量这些物理概念，会运用电场线、磁感线描述电场和磁场。例如：用电场线描绘两个等量异种点电荷周围的电场。用磁感线描绘通电直导线周围的磁场等。
（3） 了解奥斯特、安培等科学家的实验研究对人们认识电磁现象所起的重要作用。知道匀强磁场中影响通电导线所受安培力大小和方向的因素。
本条目应从本模块希望“学生在学习物理学的内容及其技术应用的同时，将会更多地体会到物理学的发展对人类文化、人类社会的影响”出发来理解。在课程的设计要注意使学生既了解奥斯特实验、了解安培力，知道匀强磁场中影响通电导线所受安培力大小和方向的因素等；又能通过学习，认识奥斯特、安培等科学家的实验研究对人们认识电磁现象所起的重要作用。使学生在情感、态度和价值观方面受到教育。
（4） 通过实验认识洛伦兹力。知道影响洛伦兹力方向的因素。了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用。
实验是学习物理科学的一种有效方法。本条目希望通过实验，观察磁场使运动电荷的运动方向改变的现象，认识洛伦兹力。教学中可采用演示阴极射线在磁场中的偏转现象，通过分析、讨论让学生逐步构建洛伦兹力的概念；定性了解洛伦兹力的方向同磁场的方向、电荷的种类以及电荷的运动方向的关系；会利用左手定则判定洛伦兹力的方向。现代技术中有许多洛伦兹力的运用事例，因此，除了实验观察，讨论、分析外，还应该联系生活，关注科技发展，让学生了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用，如了解显像管的工作原理，回旋加速器的工作原理等。
（5） 收集资料，了解电磁感应定律的发现过程，知道电磁感应定律，列举电磁感应现象在生活和生产中的应用。体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。
本条目是有关电磁感应内容的的标准，涉及知识与技能，过程与方法，情感、态度与价值观三方面，既有对物理知识与技能的终结性目标要求，又有对学生学习的过程性目标要求，还有对学生在情感、态度和价值观方面的目标要求。
学生可以通过收集法拉第的生平事迹的资料，了解电磁感应定律的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。通过实验认识电磁感应现象，了解法拉第电磁感应定律。了解电磁感应现象在生活和生产中的应用，如发电机、动圈式话筒、磁带式录音机、电磁式传感器等。
（6） 初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，体会其在物理学发展中的意义。初步了解场是物质存在的形式之一。
本标准对电磁场理论的要求并不高，仅要求“初步了解” 麦克斯韦电磁场理论的“基本思想”，如变化的电场将产生磁场，变化的磁场将产生电场。但希望学生透过麦克斯韦电磁场理论的建立，认识科学理论在科学发展中所起到的重要作用。了解电磁波的发现对人们认识物质形式所产生的促进作用。

（二）电磁技术与社会发展
（1） 收集有关电磁领域重大技术发明的资料，从历史的角度认识这些技术发明对人们生活方式、社会发展所起的重要作用。
本条目涉及电磁学与技术、社会以及其他学科的联系，要求学生“收集有关电磁领域重大技术发明的资料，从历史的角度认识这些技术发明对人们生活方式、社会发展所起的重要作用”，因此，课程的设计和实施应为学生积极、主动地学习创造条件，培养学生乐于探究，勇于实验，勤于思考的能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。
（2） 了解发电机、电动机的发明对能源利用方式、工业发展所起的作用。
本条目要求学生从人类利用能源方式，人类社会工业化的发展历程认识科学对社会发展所起的重要作用。例如，学生可以通过对比热机和电动机的工作原理，讨论从热机到电动机的技术变革对工业发展所起的作用，体会科学、技术与社会的关系。
（3）了解常见传感器及其应用，体会传感器的应用给人们带来的方便。
本条目既涉及传感器的知识，又涉及传感器与生活的联系。要求学生知道常见传感器的基本原理，并能从学习中体会传感器的应用给人们带来的方便。因此，课程的设计与实施应充分利用学生身边的课程资源，使学生能真实地体会到科技的发展对提高人类生活质量方面所起的重要作用。
（4）列举电磁波在生活和生产中广泛应用的事例。了解电磁波的技术应用对人们生活方式的影响，结合日常生活中的具体实例发表见解。
本条目不仅要求学生知道电磁波在生活和生产中广泛应用的事例，而且要求学生能从科学、技术的发展对人类生活方式的影响的角度，认识电磁波的技术应用与人类社会发展、生活方式变革的关系，并能结合日常生活事例发表见解。因此，课程的设计与实施应充分考虑如何激发学生学习的热情和责任感，为学生之间的交流创造条件，使学生能在一个宽松的教学环境中对有关科学、技术与社会的问题发表自己的见解。
（5）举例说明科学技术的应用对人类现代生活带来的正面和负面影响。对科学、技术及社会协调发展的重要性发表自己的观点。
本条目要求学生基于具体的事例，从科学技术的应用对人类现代生活带来的正面和负面影响的角度，认识科学、技术与社会的协调发展的重要意义。在教学中，应广泛运用多种方式组织教学活动，如通过收集资料、举办以“科学、技术与社会”为主题的研讨会、讲座或展览等。

（三）家用电器与日常生活
（1） 初步了解常见家用电器的基本工作原理，能根据说明书正确使用常见家用电器。
本条目主要涉及家用电器中的电与磁问题，要求学生初步了解常见家用电器的基本工作原理，能根据说明书正确使用常见家用电器。教学中，应将重点放在培养学生的能力上。可以通过查阅资料，解剖、观察、动手操作等形式，使学生初步了解其基本工作原理、并能根据说明书正确使用常见家用电器。
（2） 知道常见家用电器技术参数的含义，能根据需要合理选用家用电器。讨论在家庭中节约用电的多种途径。
本条目既有终结性要求，又含过程性要求。可通过讲解、查阅资料、参观、讨论等形式组织教学。如参观商场，收集不同品牌、型号洗衣机资料，讨论怎样选购洗衣机，使学生了解在家庭中节约用电的途径，知道常见家用电器技术参数的含义，能根据需要合理选用家用电器。
（3） 识别电阻器、电容器和电感器，初步了解它们在电路中的作用。具有判断家用电器故障原因的意识。
本条目从生活实际出发，要求学生能识别电阻器、电容器和电感器，初步了解电阻器、电容器和电感器在电路中的作用，具有判断家用电器故障原因的意识。因此，在课程的设计与实施时，应特别强调与学生的生活实际相结合，可以通过讲解、查阅资料、解剖简单电器、分析常用电器故障等多种形式组织教学活动。
（4） 了解家庭电路和安全用电知识，有安全用电的意识。
本条目要求学生了解家庭电路和安全用电知识，有安全用电的意识。值得注意的是，安全用电意识的培养在本模块中特别重要。教学的每个环节、特别在实验时必须加强有关安全用电知识和技能的教育，使学生逐步养成安全用电的意识。

第二节 选修1-2解读
热现象是人类较早深入研究的一种物理现象；热机的发明和广泛使用开始了人类社会的工业化进程。在当代，能源的利用与资源、环境问题息息相关，是关系到可持续发展的重大问题。
本模块涉及热现象及其规律、热与生活、能源与社会发展。本模块以能量的使用为主线，学生在学习物理学基础知识和方法的同时，将认识科学技术和社会发展的互动关系，以及由此引发的人类思维、生产方式、生活方式的变革。思索科学、技术与社会协调发展的关系，培养可持续发展的意识。
本模块划分为以下三个二级主题：

●热现象与规律
●热与生活
●能源与社会发展

（一）热现象与规律
（1） 了解分子动理论的基本观点，列举其实验证据。用分子动理论和统计观点认识温度、气体压强和内能。
本条目涉及分子动理论的主要内容。要求学生“了解分子动理论的基本观点，列举其实验证据。用分子动理论和统计观点认识温度、气体压强和内能。”，其基本含义是学生不仅要知道分子动理论的基本观点，能利用其解释一些与此有关的简单问题，如温度、气体压强和内能等，还应当能说明分子动理论的实验依据。因此，课程的设计和实施通过进行实验，估测油酸分子的大小。观察并解释布朗运动等实验活动入手，使学生能了解分子的存在、尺度以及分子动理论的实验证据。
（2） 了解热力学第一定律。知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。
本条目涉及热力学第一定律的内容。要求学生认识热力学第一定律。即要求知道热力学第一定律的内容及表达式，明确公式中各物理量及其正、负值代表的物理意义，能用热力学第一定律分析、解释生活、生产中一些与热力学第一定律有关的简单问题。知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。
（3） 通过自然界中热传导的方向性等事例，初步了解热力学第二定律。初步了解熵是描述系统无序程度的物理量。
本条目涉及热力学第一定律的内容。要求教学中通过自然界中宏观热传导过程方向性的具体实例，使学生体会热力学第二定律的意义，认识热力学第二定律。知道系统的无序程度在物理学中用熵这个概念描述。
（4） 能运用热力学第一定律、热力学第二定律解释自然界中能量的转化、转移及其方向性问题。
本条目要求学生能利用热力学第一定律、热力学第二定律解释自然界中能量的转化、转移及其方向性问题。可以第一类永动机和第二类永动机问题为例，采用查阅资料、讨论、举办展览、撰写小论文等方式组织教学活动。

（二）热与生活
（1） 举例说明人们利用内能的不同方式。
本条目要求学生知道内能的概念，了解做功和热传导可以改变物体的内能，并能利用生活中、生产中的事例，说明人们利用内能的方式。如，加热后金属容易锻造等。
（2） 认识热机的能量转化与守恒问题。通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性。
本条目为涉及热机的内容标准，从标准的表述“认识热机的能量转化与守恒问题。通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性”可以看出，本条目的重点不在热机的循环过程本身，重点在能量的转化与守恒、能量转化的方向性以及提高热机效率的重要性上。因此，课程的设计与实施应将热机的问题情景放在与生产、生活以及社会密切相关的问题上。如讨论汽车的广泛使用所带来的社会热点问题；讨论汽车运行时能量的转化与守恒问题，提高汽车发动机效率的意义等。
（3） 了解家用电器中制冷设备的基本原理，尝试根据技术参数和家庭需要合理选择这些家用电器，能根据说明书正确使用这些家用电器。
本条目为涉及制冷机的内容标准。从标准的表述“了解家用电器中制冷设备的基本原理，尝试根据技术参数和家庭需要合理选择这些家用电器，能根据说明书正确使用这些家用电器”可以看出，本条目其重点在制冷机与生活的联系。因此，课程的设计与实施应将制冷机的问题情景的重点放在与日常生活密切相关的问题上。如通过参观商场，收集不同品牌、型号空调机的资料，了解空调器的技术参数，讨论怎样合理选购空调机；讨论制冷剂的不当使用以及人类为保护臭氧层所做的努力等。

（三）能源与社会发展
（1） 认识蒸汽机的发明和技术应用对人类开发和利用能源所产生的影响。初步了解第一次工业革命，认识热机的广泛使用对科学、社会发展以及人类生活方式转变所起的作用。
本条目以蒸汽机的发明和技术应用为载体，侧重物理学与社会的相互关联和相互作用，突出物理学的人文特色，强调物理学对人类文明的影响。因此，课程的设计与实施应引导学生积极、主动地探索物理学与社会的相互联系。让学生初步了解第一次工业革的历史背景，认识热机的广泛运用对科学、社会发展以及由此引发的人类生产方式、生活方式变革。标准中给出的两个案例，可以作为教学的课程资源。教学中，可引导学生收集历史资料，讨论蒸汽机在纺织、交通等行业的广泛应用对人类政治、经济、文化和社会等方面的发展所产生的巨大影响。
（2） 通过人类利用电能的历史资料，认识有关电磁学的研究成果及其技术应用对人类利用能源所产生的影响。初步了解第二次工业革命。了解电能的使用对科学、社会发展以及人类生活方式转变所起的作用。
本条目以电能的应用为载体，侧重物理学与社会的相互关联和相互作用，进一步突出物理学的人文特色，强调物理学对人类文明的影响。因此，课程的设计与实施应引导学生积极、主动地探索物理学与社会的相互联系。让学生初步了解第二次工业革的历史背景，认识电能的广泛运用对科学、社会发展以及由此引发的人类生产方式、生活方式变革。教学中，可引导学生收集历史资料，讨论从蒸汽机到发电机的技术变革所带来的利用能源方式的革命对人类社会、经济、文化等方面的发展产生的巨大影响。
（3） 初步了解一些典型射线的特性，知道放射现象的应用及防护。了解核技术的应用对人类生活和社会发展的影响。了解爱因斯坦质能方程的含义。知道裂变反应和聚变反应。通过人类利用核能的历史资料，认识核能的开发和利用。
本条目以核能的应用为载体，要求学生初步了解一些典型射线的特性，知道放射现象的应用及防护。了解核技术的应用对人类生活和社会发展的影响。了解爱因斯坦质能方程的含义。知道裂变反应和聚变反应。并通过人类利用核能的历史资料，认识核能的开发和利用。因此，课程的设计与实施可以核能的应用为主要线索，让学生初步了解核能的一些知识，能应用爱因斯坦质能方程说明核反应涉及的能量十分巨大，了解放射性在医学或农业中的应用；知道我国发展与利用核技术的成就等。
（4）收集资料，讨论能源利用所带来的环境污染问题，认识环境污染的危害，思考科学、技术和社会协调发展的关系，知道可持续发展的重大意义，具有环境保护的意识和行动。
本条目以科学、技术和社会的协调发展出发，讨论能源利用所带来的环境污染问题，认识环境污染的危害。使学生能思考科学、技术和社会协调发展的关系，知道可持续发展的重大意义，具有环境保护的意识和行动。因此，课程的设计与实施可采用讲解、查阅资料、参观、讨论等形式组织教学。如通过收集资料，了解核电站放射性废料妥善处理的必要性和常用方法；调查当地大气污染的主要污染源。还可以开展向当地政府献技献策的活动。如调查当地的能源利用和环境污染问题，分析当地环境的主要污染物和污染源，向有关部门提出保护环境的建议等。


第六章 选修2系列

第一节 模块2-1解读
物理学对于技术的发展和人类文明的进步起着重要的推动作用。在日常生活中，从交通工具、家用电器直到医疗设备等，物理学的技术应用已经深入到每个角落。在本模块中，学生要了解一些与技术直接相关的物理学知识；认识一些用科学知识解决技术问题的基本途径；在学习物理内容和技术应用过程中加深对科学技术的亲近感；体会科学与技术相互促进又相互制约的关系以及科学技术与社会发展的关系。
电磁现象和电磁规律是物理学研究的重要对象，同时也是应用最广泛的物理学内容之一。在本模块中，学生将学习与电路和电磁波相关的内容。

本模块划分为以下两个二级主题：
1. 电路与电工
2. 电磁波与信息技术

（一）电路与电工
    （1）知道闭合电路的欧姆定律。知道电源的电动势和内阻。观察常见电源，阅读说明书了解它们的主要特点。知道电池对环境的影响。
该标准对闭合电路的欧姆定律和电源电动势、内阻在概念上的要求是“知道”，即比较低的层次。应该注意以下三点。
第一，对常见电源要有比较多的了解。
例：通过实例了解电池的容量的概念。
第二，对路端电压要有比较深入的认识。
例：讨论在什么情况下能够以没有负载时的路端电压代表电源的电动势。
第三，尽管初中时学生已经知道电池对环境的影响，学习这个模块时还应该进行较深入的讨论。

（2）通过实际操作学会使用多用电表。知道多用电表的原理。
选修2系列强调物理内容与技术实际的结合，强调学生操作能力的提高。多用电表是技术中和生活中最常用的电气仪表，学生应该能够比较熟练地使用。在学生实验中，要尽可能地利用多用电表。
对多用电表原理的要求是“知道”的层次，避免繁难的定量的练习。
例：关于测电阻的原理，可以简述如下。
多用电表内部装有电源。在用来测电阻时，电源与外电路接通，电流流过表头和被测电阻。电流的大小反映了电阻的大小，从表头上就可以读出电阻值。
    例4介绍的用多用电表测试大容量电容器的方法，是一种简单可靠的实用方法，学生应该掌握。测试时要注意使用高阻挡。利用这个方法还可以根据漏电的多少来判断电解电容器的正负极。

（3）了解电场与电场强度，知道电容器的作用。
一方面，电容器是一种常用的电气（电子）元件，电场的知识主要是为学习电容器做准备；另一方面，场的概念是一个重要的科学概念，是物质存在的一种形式，学生有必要对场有一定的了解。教学中应该考虑到这两方面，恰当把握难度。