導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇電荷及其守恒定律，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

關鍵詞：電荷守恒定律；氧化還原反應實質；對比分析；系統整合

文章編號：1005?C6629（2014）7?C0013?C03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

電荷守恒定律是物理學中重要的基本定律之一，對氧化還原反應實質的認識是理解氧化還原反應理論知識的關鍵。電荷守恒定律與氧化還原反應實質分屬物理和化學兩門不同學科，但卻是分別從不同學科視角對電荷轉移情況的描述。然而，從現有文獻來看，學界并未對兩者之間的關系進行深入分析。本文運用系統論對兩者進行對比分析和系統整合，以期引導學界在進行電荷守恒定律教學時，充分運用氧化還原反應實質作為電荷守恒定律在微觀領域具體應用的實例之一，幫助學生從電子在氧化還原反應中的轉移和守恒來理解和掌握電荷守恒定律的微觀本質，幫助學生架起從微觀本質上來認清宏觀物理學定律實質的橋梁；在進行氧化還原反應教學時充分運用電荷守恒定律來幫助學生從物理學電荷轉移和守恒這一宏觀角度來認清氧化還原反應實質，幫助學生架起運用宏觀物理學定律來認清微觀化學反應實質的橋梁，進而幫助學生構建起完整的電荷轉移知識體系。

1 電荷守恒定律與氧化還原反應實質的內容

人教版高中物理教材選修3-1首先在對電荷進行介紹的基礎上給出了電荷守恒定律傳統的表述：“大量事實表明，電荷既不會創生，也不會消滅，它只能從一個物體轉移到另一個物體，或者從物體的一部分轉移到另一部分；在轉移過程中，電荷的總量保持不變。這個結論叫做電荷守恒定律。[1]”然后在介紹帶電粒子產生和湮沒知識的基礎上給出了電荷守恒定律現在的表述：“一個與外界沒有電荷交換的系統，電荷的代數和保持不變。[2]”人教版高中化學教材必修1首先通過分析氧化還原反應實例中元素化合價的升降情況對初中教材中氧化還原反應概念進行拓展而給出氧化還原反應的定義：“并非只有得氧、失氧的反應才是氧化還原反應，凡是有元素化合價升降的化學反應都是氧化還原反應。”然后通過介紹原子結構以及電子在氧化還原反應中轉移（得失或偏移）情況闡明氧化還原反應的實質是電子轉移，并從氧化還原反應實質（電子轉移）的角度給出了氧化還原反應的定義：“通過以上的分析，我們認識到有電子轉移（得失或偏移）的反應，是氧化還原反應。[3]”教材沒有提及在氧化還原反應中是否存在帶電粒子的產生和湮沒以及相關情況。本文也在不考慮帶電粒子產生和湮沒的情況下對電荷守恒定律與氧化還原反應實質做一淺顯對比分析。

2 電荷守恒定律與氧化還原反應實質的對比分析

從教材對比我們發現，關于電荷守恒定律與氧化還原反應的實質，兩者之間存在著一些相似之處、差異和聯系，需要我們重視。

2.1 電荷守恒定律與氧化還原反應實質之間的相似之處

電荷守恒定律與氧化還原反應實質都是對“電荷轉移情況”進行描述，兩者之間必然存在著相似之處。

（1）所描述對象都是一個與外界沒有電荷交換的系統。電荷守恒定律適用的前提是“一個與外界沒有電荷交換的系統”；同樣，如果把發生氧化還原反應的化學反應體系看作一個系統，雖然該系統通過氧化還原反應使系統中的電子發生了轉移，但從氧化還原反應實質來看，該系統與環境沒有任何電荷交換，必然是“一個與外界沒有電荷交換的系統”。正如物理教材所舉用絲綢摩擦玻璃棒這一“摩擦起電”的例子時所描述的那樣，“用絲綢摩擦玻璃棒時，玻璃棒上有些電子跑到絲綢上了，玻璃棒因缺少電子而帶正電，絲綢因有了多余的電子而帶負電”。在玻璃棒和絲綢組成的這一系統中，電子只是從玻璃棒這一子系統轉移了該系統的另一子系統絲綢上而使該系統的兩個子系統帶有不同種類的電荷，而該系統與環境并沒有任何電荷交換，是“一個與外界沒有電荷交換的系統”。同樣，在化學教材所舉Fe+CuSO4=FeSO4+Cu這一氧化還原反應系統中，電子只是從Fe轉移到了Cu2+上，而該系統與環境沒有任何電荷交換，也是“一個與外界沒有電荷交換的系統”。

（2）系統內的電荷都“既不會創生，也不會消滅”。電荷守恒定律傳統的表述首先強調“大量事實表明，電荷既不會創生，也不會消滅”；氧化還原反應實質表明，在氧化還原反應過程中只是發生了電子的轉移，必然沒有“電荷的創生與消滅”。其實，無論“摩擦起電”、“感應起電”還是“氧化還原反應中電子的轉移”，其微觀實質都是因“電子的轉移”而發生的電現象，在這三個過程中都沒有“電荷的創生與消滅”。

（3）都是電荷在系統內發生轉移。電荷守恒定律表明，電荷可以從一個物體轉移到另一個物體或者從物體的一部分轉移到另一部分；氧化還原反應實質表明，在氧化還原反應中，電子可以從一個微粒（還原劑）轉移到另一個微粒（氧化劑）而發生電子的得失或者從某些微粒的一部分轉移到另一部分而發生電子的偏移（因共價鍵的形成或斷裂而導致原子的電子云形狀發生改變）。就物理教材所舉摩擦起電和靜電感應的例子而言，摩擦起電的實質是由于構成不同物體的原子或分子對電子的引力不同，在環境的作用（摩擦）下迫使電子從一個物體轉移到了另一個物體而使兩個物體帶有不同種電荷；靜電感應的實質是在環境（帶電體）的作用下迫使電子從導體的一部分轉移到了另一部分而使導體兩端帶有不同種電荷。同樣，在氧化還原反應中，諸如2Na+Cl2=2NaCl、Fe+CuSO4=FeSO4+Cu等這一類涉及到離子鍵的氧化還原反應，其實質是由于氧化劑和還原劑對電子的引力不同而迫使電子從一個微粒（Na、Fe）轉移到另一個微粒（Cl、Cu2+）而發生電子的得失；而H2+Cl2=2HCl、H2O+C=H2+CO等這類只涉及共價鍵的氧化還原反應，其實質是電子從某些微粒（H、Cl和H、O、C）的一部分轉移到另一部分而發生電子的偏移。

（4）系統的電荷的代數和保持不變。電荷守恒定律現在的表述是將電荷及其發生轉移的媒介（電荷發生轉移的不同物體或者某一物體）看作一個系統，那么，“一個與外界沒有電荷交換的系統，電荷的代數和保持不變”；同樣，在氧化還原反應系統中，雖然通過氧化還原反應使該系統的電子發生了轉移，但電子只是發生了轉移，電子的個數自然不會發生改變，電荷的代數和必然保持不變。

2.2 電荷守恒定律與氧化還原反應實質之間的差異

電荷守恒定律與氧化還原反應實質又是從“不同學科視角”來描述電荷轉移情況，兩者之間的差異具體如下。

（1）所屬學科不同。很顯然，電荷守恒定律是物理學中重要的基本定律之一，是對電荷在不同物體之間或者同一物體不同部分之間發生轉移的這一宏觀現象及其所遵循規律的描述；而認清氧化還原反應實質則是學習化學學科重點理論知識氧化還原反應的關鍵，氧化還原反應實質是對電子在不同微粒之間或者某些微粒不同部分之間發生轉移的這一微觀現象及其所遵循規律的描述。

（2）所描述的電荷不同。電荷守恒定律描述的電荷包括正電荷和負電荷，是對電荷在物體上發生轉移的現象及其所遵循規律的描述；而氧化還原反應實質描述的電荷就是電子，是對電子在氧化還原反應中發生轉移的現象及其所遵循規律的描述。

（3）所描述的電荷轉移媒介不同。電荷守恒定律中電荷發生轉移的媒介為物體；而氧化還原反應中電子發生轉移的媒介為微粒（包括原子和離子）。

2.3 電荷守恒定律與氧化還原反應實質之間的聯系

原子是構成物質的最小單元，從原子結構知識可知，原子是由原子核和核外電子構成，原子核中的質子和核外電子所帶的電荷數量相等符號相反，所以整個原子對外界較遠位置表現為電中性。要產生電荷守恒定律中所描述的正負電荷和發生電荷轉移，其前提條件是必須要使構成物體的物質的部分或全部原子發生電子轉移，即只有發生電子轉移才會產生電荷和電荷轉移。而構成物體的物質的部分或全部原子發生電子定向轉移，則必然會發生“電荷從一個物體轉移到另一個物體或者從物體的一部分轉移到另一部分”的宏觀現象。同樣，通過運用原子結構知識以及與電荷在物體上的轉移進行對比分析很容易理解，氧化還原反應實質是由于氧化劑和還原劑對電子的引力不同而迫使電子在不同微粒之間或者某些微粒不同部分之間發生的轉移，且電子在轉移的過程中遵守電荷守恒。

3 電荷守恒定律與氧化還原反應實質的系統整合

知識需要不斷地整合，產生一般性的高質量知識、綜合性知識和全面的知識，實現知識整體化，從而形成完整的知識體系[4]。高中各門課程作為學校所開設課程體系這個大系統中的子系統，它們之間必然有著密切的聯系[5]。物理學是研究物質結構、物質相互作用和運動規律的自然科學。化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質及其應用的自然科學，其特征是研究分子和創造分子。物理學與化學的關系是唇齒相依、息息相關的，無論是從宏觀上還是從微觀上都是相輔相成、共同發展的[6]。對物理知識與化學知識進行系統整合包括在學科之間不同層次上的縱向整合和同一層次上的橫向整合。而對物理與化學的基礎知識進行整合是進行學科知識整合的基礎，是學生認知結構進行重組的關鍵，是幫助學生對物理與化學知識進行系統整合的重點[7]。在物理教學中，我們理應在講解電荷守恒定律時，引導學生將電荷在物體上發生轉移的這一宏觀現象及其所遵循規律與電子在微粒上發生轉移（氧化還原反應實質）的這一微觀現象及其所遵循規律進行對比分析，注重引導學生運用氧化還原反應實質來理解和掌握電荷守恒定律的微觀本質，幫助學生架起從微觀本質上來認清宏觀物理學定律實質的橋梁，在此基礎上通過對兩者進行系統整合來幫助學生初步形成較為完整的電荷轉移知識體系。在化學教學中，我們理應在講解氧化還原反應時，引導學生將電子在微粒上發生轉移的這一微觀現象及其所遵循規律與電荷在物體上發生轉移的這一宏觀現象及其所遵循規律進行對比分析，并注重引導學生運用電荷守恒定律來理解和掌握氧化還原反應實質，幫助學生架起運用宏觀物理學定律來認清微觀化學反應實質的橋梁，在此基礎上通過對兩者進行系統整合來幫助學生初步形成較為完整的電荷轉移知識體系。通過物理和化學兩門學科的教學，幫助學生從不同學科視角來理解和掌握電荷轉移知識，通過對電荷守恒定律與氧化還原反應實質的對比分析和系統整合幫助學生構建起完整的電荷轉移知識體系。

4 電荷守恒定律與氧化還原反應實質的對比分析與系統整合對教學的啟示

總之，知識的生成和發展過程已經由知識的分化占主導地位轉變為知識的整合占主導地位，自然科學也在分科越來越細致、更加具體化的基礎上正逐漸走向統一與整合[8]。物理和化學作為自然科學中聯系最為緊密的兩門學科，其相互交叉和融合程度也必然越來越高。通過對電荷守恒定律與氧化還原反應實質的對比分析與系統整合，必然會產生一般性的高質量知識、綜合性知識和全面的知識，通過系統的整體涌現實現“整體大于部分之和”的效果。在指導學生對電荷守恒定律與氧化還原反應實質進行對比分析與系統整合的基礎上，力求對各學科中的相關知識進行系統整合而形成完整的知識，進而對各學科知識體系進行系統整合而形成完整的知識體系，有利于幫助學生構建起符合素質教育要求的知識體系，有利于幫助學生不斷提高綜合應用知識的能力。

參考文獻：

[1][2]張大昌，張維善.物理選修3-1（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2010：4.

[3]宋心琦主編.普通高中課程標準實驗教科書?化學1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2007：35～37.

[4]李喜先等.知識系統論[M].北京：科學出版社，2011：123.

[5]陳偉，謝鐵麗.系統學習法的學習方法指導――基于系統論的學習方法指導[J].學園（教育科研），2012，（11）：93～94.

篇2

一、設計理念

“電荷及其守恒定律”是本章的預備性知識，本節重點是電荷守恒定律，利用電荷守恒定律分析解決感應起電是難點，而靜電感應現象具有一定的抽象性，做好實驗是關鍵。物理是以實驗為基礎的科學，課堂主要以實驗法進行探究教學，利用多媒體將生活實例、問題思考、實驗探究等融合起來，形成主線。讓學生在探究中形成新知，體驗方法，理解感應起電的本質，突出了重點電荷守恒的思想，突破難點，培養學生勇于探索，領悟科學探究的方法。

二、教學過程與賞析

（一）創設情境伏疑，有效引入

【情景】播放科學達人盧馭龍模擬閃電、輝光球點亮日光燈、手摸球怒發沖冠的錄像。

學生驚奇尖叫，自覺營造起探究的課堂氣氛、自然生成本節課的主題――電荷及其守恒定律。

賞析：“疑是思之始，學之端”。問題情境的創設能以趣誘思，在學生心求通而不得、口欲言而不能的情況下，能創設一種激發學生思維，產生疑問的課堂氛圍，為達成課程目標打下基礎。

（二）設置情景啟思，整合形成新知

片段：從富蘭克林的“風箏實驗”接引雷電下九天，引出正負電荷。

通過提問：如何來檢驗物體是否帶電？引出驗電器，介紹驗電器結構。

【思考1】驗電器的工作原理？

【情境】驗電羽帶電張開及怒發沖冠。

黃色驗電羽帶電后張開及怒發沖冠現象明顯，學生發出驚嘆聲，誘導出驗電器的工作原理：箔片因帶同種電荷相排斥而張開，再考慮異種電荷。

【情境】1. 毛皮摩擦過的橡膠棒，用驗電器檢驗橡膠棒是否帶電？

2. 毛皮摩擦過的橡膠棒與用絲綢摩擦過的玻璃棒相互吸引。

學生由觀察到的情景，結合初中學過的知識，積極思考討論并歸納得出：同種電荷相互排斥，異種電荷互相吸引。

教師引導學生對以上所有實驗現象歸納總結起電方式？思考起電的本質是什么？

【思考2】起電方式有哪些？本質是什么？

學生思考回答物體起電的方法：（1）接觸起電； （2）摩擦起電。

教師運用多媒體課件，把物質的微觀結構圖展現在學生的眼前，課件展示了毛皮經過摩擦失去電子而帶正電，橡膠棒得到電子而帶負電的動態過程，化抽象為直觀形象，化微觀為宏觀動態，學生能通過思維的整合理解并能得出摩擦起電的本質：電子的得失；接觸起電的本質；電荷的轉移。

再從兩個同學尋找丟失的象棋，從房間內找到房間外，引出支撐他們繼續尋找象棋的信念是什么？是象棋的數是守恒的，物質是不滅的，為接觸帶電電荷量如何分配，為電荷守恒定律的引出做了鋪墊。

【思考3】兩個完全相同的金屬導體球相互接觸電荷量如何分配，分配細節如何？

動畫演示帶+Q的小球與不帶電的小球接觸后，再分開的情景。學生思考討論得出：同種電荷，電荷總數相加再平分，異種電荷，先中和再平分電荷總數。

賞析：教師創設黃色驗電羽帶電后張開及怒發沖冠現象，刺激著學生的視覺、思維、前概念，使學生獲得直觀表象，為學生積累了感性認識，實現了認知順應。課堂上成功構建了“實驗、啟思、引探”的教學模式，學生通過探究和思維整把物理知識合轉化為自己的個體知識，把前人從事科學活動的思想方法轉化為學生認識能力，培養學生探究能力和運用物理語言的表達能力，展現了物理學的實驗魅力。物質的微觀結構圖、電子的得失的動態演示，增加了教學的直觀性，給學生提供感性認識，尋找學生的最近發展區，充分利用學生已有知識尋找新的增長點，關心學生能力發展。通過淺顯易懂一定要找到象棋，象棋的數是守恒的比喻，突出事物隱藏的本質屬性，幫助學生理解電荷總量不變，讓學生體驗到知識獲取的方法和情感的共鳴。

片段：從金屬小球接觸帶電過渡到金屬導電機理：金屬內有自由移動的電子。金屬導體也可以抽象為一個物理模型。

【提出問題】特有的機理對應于特有起電方式，如何進行起電呢？

探究金屬導體起電的研究思路：猜想假設――設計實驗――實驗驗證――得到結論-評估交流。

【猜測】是否是自由移動的電子轉移或得失使物體起電？

【設計實驗】取有絕緣支柱的兩個不帶電枕形導體A、B，使它們彼此接觸。用絲綢摩擦過的有機玻璃棒反復多次接觸球形導體C，使之帶正電。將C移近A但不接觸。觀察A、B下面的箔片是否會張開。（如圖所示）

【實驗演示】小球C靠近但不接觸A，而遠離B，A、B下面的箔片張開。

學生答：B帶電，A帶電。

【思考】如將A、B分開，再移走C，A、B帶電情況如何？

學生答：A仍帶電，B仍帶電。

【實驗驗證】將A、B分開，箔片仍張開，證明學生回答正確。

【思考】將A、B接觸，它們是否帶電？這說明什么？

學生答：A、B不帶電，說明接觸前A、B帶等量異種電荷，接觸后等量異種電荷中和。

【實驗驗證】使A、B接觸，A、B下面的箔片由張開到閉合，學生回答正確。

【思考】若先把C移走，再將A、B分開呢？

學生答：A、B不帶電。

【實驗驗證】先把C移走，再將A、B分開，A、B下面的箔片閉合，學生回答正確。

【思考】為什么？

學生思考討論答：因為將C移走，A與B的電荷不受C上電荷作用，而使A、B所帶電荷重新恢復原狀，在導體內中和而不帶電。

教師引導學生進行實驗探究，鼓勵學生用物理的語言總結金屬導體起電的本質：不是創造了電荷，而是使物體中的正負電荷分開，是電荷從物體的一部分轉移到另一部分，得出靜電感應和感應起電。（教師用多媒體模擬，讓學生加深印象）

學生小結：使物體帶電方式：接觸起電、摩擦起電、靜電感應。

【評估交流】實驗現象能定性的知道導體帶電，卻不能知道導體帶何種電荷以及所帶電荷量。

賞析：教育家蘇霍姆林斯基說：“在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個發現者、研究者、探索者，而青少年的精神世界中，這種需要則特別強烈。”“以疑為線索，以思為核心”，通過創設問題情境，讓學生邊實驗邊探究，通過學生自主探究和親身感受，重視培養學生對知識的獲取過程及科學方法的教育，引導學生主動構建知識的形成，使學生再次掌握研究探索物理問題的思路和方法。

教學過程中，教師充分發揮了學生的主體作用。教師進行創造性的教學管理和組織，把話語權交給了學生，讓學生有時間來進行探究，有平臺來展示自己的所思所想，對于學生一下子答不出來的，能加以鼓勵和引導，并能適當延長等待時間，培養學生運用物理語言表達所思所想的能力，通過學生思考討論，解構轉化重組整合，達到認知結構的優化，培養學生建立物理模型的意識。

挖掘教材，介紹密立根實驗從1907年開始測量電荷量e的值，前后十余年的時間里，做了幾千次實驗。實驗設備簡單而有效，構思和方法巧妙而簡潔，所得數據精確且結果穩定，位居十大最美麗的實驗排名第三，榮獲諾貝爾物理學獎。

賞析：創設科學、技術、社會情境，滲透STS教育。教師的知識結構能與時俱進，正負電子湮滅事件和尋找反物質的材料，介紹當代先進的科學技術生產，拉近科學與生活的距離，使學生對物理學增加親切感，減少距離感，滲透了自然科學從生活中來、到生活中去的科學本質。材料不僅讓學生認識到現代科技前沿的最新發展成果，培養學生熱愛科學的良好情感與科技是第一生產力的價值觀。讓學生了解密立根實驗，體會簡單美麗的實驗魅力，進行科學思想與科學方法的教育，激發學生學習興趣，有利于學生對物理知識形成的來龍去脈的理解，具有多元價值。

（三）知識應用解惑

施教之功，貴在引導，要在轉化，妙在開竅。應用知識解釋新課引入創設的錄像情景，學生討論后解釋原因。再次應用新知解釋生活中干燥的季節，脫掉外衣后再去摸金屬門把手時，常常會被電擊一下的現象。

（四）研究性學習作業（課后網上查找資料）

1. 科學達人盧馭龍模擬閃電的裝置原理如何？

2. 輝光球為什么能點亮日光燈？為什么只有輝光球與手之間才會點亮？

3. 歷史上十大最美麗的物理實驗分別是什么？其歷史背景和物理內涵有哪些？

賞析：創設情境，注意一脈相承，首尾呼應，學以致用，解決生活中常見問題，讓學生自己利用學過的知識解決課前三段錄像的現象，體會成功的喜悅。研究性學習作業的布置，學生在這樣的活動中鍛煉了口頭語言表達能力，提高自己的信息素養和科學素養，養成敏銳的獲取信息的能力和追求證據的科學態度，這正是我們物理教育所致力追求的，學生在課外利用網絡，可以通過不同的渠道來進行學習解決物理問題，發散學生的思維，提高解決問題的能力。

三、教學反思

“電荷及其守恒定律”的教學，是以實驗為基礎，以思維為中心，以探究過程為主線，整堂課教學過程清晰流暢、邏輯結構嚴謹、教學語言精練、環節處理細膩、過渡自然、教學效果很好。學生自主學習過程中外在表現和內在思維都能積極參與，學情高漲，課堂教學的有效性得到了真正的提升。回顧我們的課堂教學，我們應如何落實三維目標？

1. 教師能深刻領會新課改的精神，更新觀念，認真備課。根據教學內容與目標，創設和諧的教學環境，為學生的自主探究搭建平臺，讓學生體會到知識獲取的方法和情感的共鳴，使學生學習更主動有效。

2. 教學過程中，教師盡量創設實驗環境，突出探究過程，真正落實學生的主體地位。老師通過黑板講解得出結論的效果不如讓學生自己參與實驗探究或觀察實驗得出結論的效果好，實驗教學是最有效的教學手段，老師講的知識不如學生自己動手做實驗得來的知識記得牢。探究實驗的過程強調了學生學習的經歷過程，突出了學生的主體作用，注重學生的思維整合過程和知識形成的過程，增強學生的創新精神和實踐能力，改變學生被動接受知識的狀況，提高課堂教學的有效性。

【參考文獻】

篇3

高中物理一直是大部分學生感覺最難的一門課。“一聽就懂，一做就錯”是一種普遍現象。而解物理題容易出錯，關鍵還是學生沒有將物理量、概念、規律等知識點形成一個系統的網絡。各章節的知識點就像一盤散的珠子，雖然他知道已記在腦子里了，但很凌亂。如果有一根線能將他們串起來，形成線索，再交織成網絡。那么只要拉一下線頭，所有的知識就會完整地呈現在腦海中。而出現雜亂無章的情況，主要是在學完一節或者一章，學生不會去整理知識，有些稍微有條理一點的會將教師上課用的板書抄下來去整理。但缺乏一種好的工具來將它們串起來。教師應該有這個義務教會學生做好每堂課、每章節的總結。而近年來，概念圖在教學中的應用越來越廣泛，經過幾次嘗試發現，在復習時學生用概念圖整理物理章節知識比抄黑板上的板書還更有利于學生掌握課堂知識，提高學生的自學能力。

一、概念圖的概述

概念圖（concept mapping）作為有效教學和有意義學習的工具是諾瓦克（Novak）根據奧蘇貝爾（Ausubel 1968）的學習理論發展而成的。諾瓦克和高文指出：“概念圖是一種能形象地表達命題網絡中一系列概念含義及其關系的結構化圖形，它由節點（概念）和連接節點的線段（關系標簽）組成，能清楚地表達某一命題中各概念節點間的內在邏輯關系。”簡單地說，就是用圖形的方式直觀地描述兩個或兩個以上的概念之間關系的一種圖。概念（concepts）、命題（propositions）、交叉連接（cross-links）和層級結構（hierarchical frame-works）是概念圖的四個圖表特征。由此，節點（又稱結點）、連線、連接詞、實例即是概念圖必不可少的四要素。

二、概念圖的制作流程

制作基本步驟：①選取知識領域、列出相關概念；②選定關鍵概念、內化排序結構；③擬定概念圖的縱橫向關聯；④建立概念間連接繪制概念圖。最后再反思、修改和完善概念圖。

三、概念圖應用于物理知識整理中的意義

引導學生主動建構概念圖是一種高效率、有效的復習知識的途徑。學生通過建立概念圖間的聯系促進對知識的深入理解。概念圖的結構特征符合人腦的生理機能。現代腦科學發現，人的大腦是由大約140億個神經元組成，每個神經元都與其他的神經元形成功能網絡。人的學習、記憶和思維正是通過這樣一個網絡系統來進行的。大腦的認知網絡結構是與知識的結構相聯系的，如果知識的網絡化水平越高，則認知的水平越高。教學生用概念圖作為復習當中整理知識的工具，可以幫助學生通過彼此的位置、連線等觀察到知識間的聯系，形成有序、系統的網絡。在這個過程中，學生可以“創造”新的知識，可以發現現有知識結構的不完備，為認知的繼續發展留下空間。所以，概念圖作為一種元認知策略，能提高學生的自學能力、思維能力和自我反思能力，還能提高學生學習物理的興趣。

四、物理知識整理中如何應用概念圖

課堂學習中，學生會把教師板書記錄下來，這在學生課后整理復習時，對制作概念圖很有用。每堂課基本就學習一節的內容，當天學生可以制作當天一小節的概念圖。這適合剛開始學習制作概念圖的學生。一章內容學完，學生就可以將自己制作的每節的概念圖整合起來，制作整章的概念圖，這個難度有點大。教師可以給出大致的框架，讓學生填空：連線、填節點、連接詞等。當學生已經熟悉怎么制作之后，就可以放手讓學生自己去整理制作。

五、實踐與案例“靜電場第一節：電荷及其守恒定律”

下面我們以高中物理選修3-1靜電場的第一節“電荷及其守恒定律”為例，制作小節的概念圖。

1.確定其知識領域，列出相關概念

（1）劃出該節中的主要概念“電荷”

（2）列出相關概念

此例中，知識領域是“電荷及其守恒定律”。因此，將文中與“電荷及其守恒定律”相關的概念均列出，可以詳細一點。如：正電荷、負電荷、毛皮摩擦過的橡膠棒帶的電荷、絲綢摩擦過的玻璃棒帶的電荷、離子、自由電子、摩擦起電、接觸起電、感應起電、靜電感應、電荷量、元電荷、電子比荷、電荷守恒定律、電子得失移動、中和均分等。

2.選定關鍵概念，內化排序結構

在確定了與知識領域相關的概念后，接下去則要在諸多概念中選取一個關鍵概念（本例中關鍵概念定為“電荷”），并對各個概念進行排序，按概括性程度或邏輯關系密切程度，將概念規律等按一定的順序排列。

3.擬定概念圖的縱橫向關系

將概念以恰當方式貼到一張紙上，每一個概念或者要點以一個標簽的形式寫好，按照自己覺得合理的順序排列好。當然也可以用書寫的方式。

4.建立概念間連接，繪制概念圖

把每一對相關的概念用連線連接，并在連線上表明兩者的關系，這樣，同一領域及不同領域中的知識通過某一相關概念而鏈接起來，再經過修改或修飾后，各級概念及其關系清晰了，概念圖基本上做好了。本例中，將電荷的概念、分類、來源、規律連接在一起，節點之間的關系用連線和連線上的連接詞說明清楚。

5.將初步形成的草圖根據他們的連線以及層次進行整理

這個過程，不僅使圖形更美觀，還是再次復習概念，理清關系的過程。圖（略）

六、學生實踐“靜電場”概念圖

當學生逐步學會用上述步驟和方法畫每一小節的概念圖后，教師應該提醒學生將自己制作的概念圖裝訂在一起。學完一章的時候，這些小圖片會起到很好的作用。因為一章的內容多，關系復雜，要做好并不容易。這時候，可以讓學生制作一章的主要知識點的概念圖。也可以給學生介紹一些制作概念圖的軟件。個人認為，自己動手畫圖，更有利于學生掌握物理知識。

參考文獻：

[1]王磊.科學學習與教學心理學基礎[M].西安：陜西師范大學出版社，2002.

[2]蔡鐵權，姜旭英，胡玫.概念轉變的科學教學.教育科學出版社，2009-03.

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二、教學目標：

本學期完成以下教學目標。

1. 知識目標：以平拋運動和勻速圓周運動為例，研究物體做曲線運動的條件和規律；萬有引力定律的發現及其在天體運動中的應用；功和能的概念，以及動能定理和機械能守恒定律。

2. 方法目標：學會運動合成和分解的基本方法；引導學生體會萬有引力定律發現過程中的思路和方法。

3. 能力目標：培養學生分析問題的能力；培養學生從能量的觀點和守恒的觀點來處理的能力。

三、教材分析：

第一章《拋體運動》可分為兩個單元：

第一單元第一節，講述物體做曲線運動的條件和曲線運動的特點．

第二單元第二節、第三節，講述研究曲線運動的基本方法──運動的合成和分解，并用這個方法具體研究平拋運動的特點和規律，這是本章的一個重點內容．

第二章勻速圓周運動可分為兩個單元：

第一單元第一節、第二節，講述勻速圓周運動的描述方法和基本規律．

分析勻速圓周運動的實例以及離心現象．

第二單元第三節、第四節，講述圓周運動的實例分析

第三章《萬有引力定律》章可分為三個單元：

第一單元第一節，學習開普勒關于行星運動描述的有關知識．

第二單元第二節和第三節，學習萬有引力定律的知識．

第三單元第四節，學習萬有引力定律在天體運動中的有關知識．

第四章《機械能》可分為四個單元：

第一單元第一節和第二節，講述功和功率。

第二單元第三、四、五節，講述動能和動能定理、重力勢能。

第三單元第六、七節，講述機械能守恒定律及其應用。

第五章《經典力學的成就與局限性》只有一個單元，即經典力學的成就與局限性。

四、教學進度表：

教學進度周計劃安排表

周次日期

12．21—2．27曲線運動及習題課

22．28—3．06運動的合成及分解、平拋運動

33．07—3．13平拋運動及習題課

43．14—3．20第一章測試及講解

53．21—3．27圓周運動、勻速圓周運動的向心力和向心加速度

63．28—4．03圓周運動的實例分析及習題課

74．04—4．10圓周運動部分練習及單元測試

84．11—4．17天體運動及萬有引力定律

94．18—4．24萬有引力定律的應用及習題課期中復習

104．25—5．01期中考試

115．02—5．08功、功率及習題課

125．09—5．15勢能、動能、動能定理

135．16—5．22動能定理習題課

145．23—5．29機械能守恒定律、能源的開發與利用

155．30—6．05經典力學的成就與局限性

166．06—6．12電荷、電荷守恒定律、庫侖定律

176．13—6．19電場、電場強度和電場線、電勢差及習題課

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中圖分類號： G424文獻標識碼：A

The Two Key Points Should be Grasped in the

Learning of Aluminum and its Compounds

GUO Zhixiu

(He'nan Luanchuan Secondary Vocational School, Luoyang, He'nan 471500)

AbstractAbstract: Aluminum is an important metal element of middle school chemical learning, so understand and grasp the nature of aluminum elements and their compounds is relevant important, the paper discusses the the presence of aluminum in different media forms and the conversion of aluminum compounds.

Key wordsAluminum; media; Aluminum compounds

鋁是日常生活中最常見的金屬之一，也是中學化學要學習的重要金屬元素，當然也更是高考要考查的重點元素之一。所以理解掌握鋁元素及其化合物的相關性質尤為重要，但學生在初學時往往不得要領，靠死記硬背去掌握有關知識特別是相關離子是否共存、離子方程式的書寫等。其實，在學習應用這方面的知識時，我們只要理解掌握下面兩個關鍵點，就不難掌握該單元知識了。

1 關鍵點一：要掌握鋁元素在不同介質中的存在形式

在不同介質中鋁元素的存在形式是不同的。在強酸性介質中，鋁元素以Al3+的形式存在；在強堿性介質中，鋁元素則以AlO2-的形式存在。無論是單質鋁、Al2O3、Al（OH）3在強酸性介質中都轉化為Al3+，在強堿性介質中都轉化為AlO2-，而在中性或弱酸、弱堿溶液中，鋁元素主要轉化為Al（OH）3沉淀。

由上，我們就不難理解Al3+為什么不能和CO32-、HCO3-、S2-、HS-、AlO2-等弱酸根離子共存了。Al3+在強酸性溶液中才能存在，而CO32-、HCO3-、S2-、HS-、AlO2-等在強酸性溶液中不能存在。所以當鋁鹽溶液 和含有這些弱酸根離子的溶液混合時，將互相“妥協”， Al3+轉化為Al(OH)3沉淀，而CO32-、HCO3-則轉化為CO2氣體，S2-、HS-也轉化為H2S氣體，Al3+與AlO2-也互相“妥協”都轉化為Al(OH)3沉淀。

同理，只有在強堿性溶液中才能存在的AlO2-也不能和NH4+、HCO3-、HS-等共存，后者在強堿性溶液中將轉化為CO32-、S2-、NH3．H2O。AlO2-遇到NH4+、HCO3-、HS-等將“妥協”而轉化為Al(OH)3沉淀。

2 關鍵點二：掌握鋁的化合物之間轉化的電荷守恒關系

質量守恒、電子守恒、電荷守恒是高中化學學習中的三大守恒關系。鋁鹽（Al3+）、偏鋁酸鹽（AlO2-）和Al(OH)3之間轉化的有關離子方程式的書寫是學生感覺最難掌握的。其實三者之間的轉化就是復分解反應，應用電荷守恒關系，學生不用死記硬背就可輕松掌握。比如由AlO2-到Al(OH)3的轉化，其實就是由一個負電荷轉化為不帶電荷的中性微粒，依據電荷守恒關系顯然應該加入一個正電荷（H+），即：

AlO2-+H+Al(OH)3，

再根據原子守恒（質量守恒定律），離子反應式為：

AlO2-+H++H2O=Al(OH)3。

又如在1mol Al3+的溶液中加入4mol的OH-，Al3+應該轉化為什么呢？依據電荷守恒應該為：

Al3++4 OH-AlO2- ，

再依據質量守恒定律，還應該生成2molH2O。即在3mol正電荷中加入4mol負電荷，則必然生成1mol新的負電荷。反應的離子方程式為：

Al3++4 OH-= AlO2-+2 H2O 。

關于鋁鹽（Al3+）、偏鋁酸鹽（AlO2-）和Al(OH)3之間的轉化關系，依據電荷守恒關系，可表示為：

根據上述兩個關鍵點，在判斷離子共存、或要書寫有關鋁的化合物的離子方程式、或做相關計算題時，我們就有章可循了。在解答有關鋁離子與其它離子共存的問題時，就可依據關鍵點一。

例如：（2010上海卷9．）下列離子組一定能大量共存的是

A．甲基橙呈黃色的溶液中：I-、Cl-、NO3-、Na+

B．石蕊呈藍色的溶液中：Na+、AlO2-、NO3-、HCO3-

C．含大量Al3+的溶液中：K+、Na+、NO3-、ClO-

D．含大量OH-的溶液中：CO32-、Cl-、F-、K+

答案：D

解析：此題考查了離子共存知識。使甲基橙呈黃色的溶液pH大于4.4，當其處于4.4-7之間時，NO3-表現強氧化性，將I-氧化為I2，排除A；石蕊呈藍色的溶液呈堿性，AlO2-能大量存在，而HCO3-不能存在，排除B；含大量Al3+的溶液呈酸性，其中的H+能和ClO-結合成HClO，排除C。

在書寫有關鋁的化合物的離子方程式或做相關計算時，就可依據關鍵點二。

例如：在含有AlO2-的鹽溶液中通入CO2，離子反應方程式應該如何寫呢？由于AlO2-存在于強堿性溶液中，通入酸性的CO2氣體，則溶液堿性必然減弱，AlO2-將轉化為Al(OH)3沉淀；而CO2在堿性溶液中將轉化為CO32-（CO2少量）或HCO3-（CO2過量），判斷出生成物以后，再依據電荷守恒、原子守恒關系，學生就不難正確寫出離子方程式了。

又如，將含Al3+離子和OH-離子物質的量之比為2:7的兩種溶液混合后，產物是什么？離子方程式能否直接寫出呢？我們可依照條件寫出：2Al3++7OH-，觀察到負電荷比正電荷多一個，則應該生成一個新的負電荷，應為：

2 AL3+ +7 OH- AlO2-，

再依據Al原子守恒，可修正為：

2 AL3++ 7 OH-AlO2-+Al(OH)3

再根據質量守恒定律，其完整的離子方程式為：

2 AL3++7 OH-AlO2- +Al(OH)3 + 2 H2O 。

依據上述步驟，若將含AlO2-和H+以物質的量之比為2∶3混合，離子方程式的書寫過程可表示為：

第一步：2 AlO2-+3 H+ 1／3 Al3+

第二步：2 AlO2-+3 H+ 1／3 Al3++5／3Al(OH)3

第三步：2 AlO2-+3 H++H2O 1／3 Al3+ +5／3Al(OH)3

去分母得：6 AlO2-+9 H++3 H2O=Al3++5 Al(OH)3

總之，在進行任何一個化學單元知識學習時，我們只要抓住物質特性，用化學的原理、視角和思維方法去學習和理解化學知識，那么，化學就不必死記硬背，我們就會進入一個依靠化學規律進行自由學習和思考的新天地了。

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一、展示物理美學特征

物理學的研究對象大到天體，小到粒子，從實體到另一形態的場、光等都是物質的。物質又是運動的，如機械運動、分子熱運動、光波傳播，實際上是不同形態的物質的不同運動形式，它們的運動是有規律的，自然界是合理的，簡單的、有序的，因此，科學家們在探索真理的過程中，往往以科學美作為追求的目標，通過他們的努力而形成的物理理論，在內容上、形式上是那么自然、簡單、和諧，都放射出美的光輝。教師平時教學中應向學生展示物理知識美的一面，激發學生愛美天性。

物理內容的簡單美，表現在物理概念、規律的表達上，科學、準確、簡潔。熱是眾多物理學家爭論了一個多世紀的問題，卻以“大量分子的無規則運動”十個字做了結論。可見物理美簡潔，給人以簡單、明了、深遠、有序的美感。審美理論認為：那些在特定條件下，刺激物被組織的最好、最規則和具有最大限度的簡單明了的“形”，會給人以相當愉悅的感受。物理學的美，最典型、最精粹之處，就是這種“簡單明了”的簡潔美。

物理學的對稱美，給人一種圓滿。勻稱的美感，運動與靜止，勻速與變速，引力和斥力，反射和折射，“磁生電”和“電生磁”，平面鏡成像、電荷的正負、磁場的兩極等，都揭示了自然界物質的存在、構成、運動及其運動規律的對稱性而產生的美感。在中學階段體現對稱美最典型的就是電學和磁學，在電學中有電荷、正電荷、負電荷，而在磁學中有磁體、N極、S極。不僅在概念上有高度的對稱性，在規律上也有明顯的對稱性，電荷的規律是同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引。在磁學中同樣類似的規律是同名磁極互相排斥，異名磁極互相吸引。此外它們都能吸引輕小物體。這種高度的對稱性表現了物理中的對稱美，作為自然科學的一門主課，教學中就應更多地追求對稱美，把指導學生從科學美的方面去認識物理、學習物理來作為物理教學中審美教育的一個重要內容。

物理學理論內部相互間的融洽而展現和諧美，自由落體、豎直上拋、下拋以及各種直線的勻加速與勻減速運動都可以統一于運動學的速度和位移兩個公式中，牛頓力學公式，可以把地上的物體與天上的星體統一起來。

由此可見，教學中只要我們善于發掘，物理學的“簡潔美”、“對稱美”、“和諧美”等美學因素，在中學物理中便有許多例證。我們要讓物理學美的素材震撼學生的心田。

二、物理教學既要發展學生的智力，又要培養學生的能力

物理教學即要發展學生的智力，又要培養學生的能力，而后者較前者更為重要。從物理學本身來看，它研究的各種現象和規律是互相聯系的。例如功和能的概念及能的轉換和守恒定律，又滲透在各個分科中。教學職能即要從人類知識的總匯中挑選最精華的，運用最科學的方法傳授給學生，又要使他們具有獨立獲取知識和駕馭知識的能力。要認識到：知識的傳授離開了知識的掌握，能力的發展就成為無源之水，無本之木。

1.系統化、結構化的教學

在中學物理教學中，貫穿力學的兩條主線――動能定理和動量定理、機械能轉換和守恒定律及動量守恒定律。這兩個定理、兩個定律來源于牛頓運動定律，與牛頓第三定律一起構成質點動力學的基本規律，是力學部分的重點知識。圍繞這兩條主線，要深入分析牛頓運動定律，為這兩個定理打好基礎。動量定理、動能定理是在牛頓定律基礎上派生出來的定理或推論，它們提供的表達式與牛頓運動定律等價，可代替牛頓第二定律的矢量表達式中的某分量式，而不是什么新的表達式。但是動量守恒定律是自然界最普遍的規律之一，能量守恒和轉換定律也是反映自然現象的最重要的規律之一。它們的作用遠遠超出了機械運動的范圍。

2.培養學生的獨立實驗能力和自學能力

要培養思想活躍、有創新精神和創造能力的人材，必須加強學生的實驗能力和自學能力。做物理實驗，必須滿足于一定的條件才能獲得預想的結果，如設計實驗步驟、選擇測量儀器、正確觀察現象、完整的讀取數據、嚴格的計算，是做好實驗不可缺少的過程。讓學生按照上述過程有目的的科學訓練，自覺地掌握科學實驗的規律，激發學生的學習積極性，就能增強學生靈活運用物理知識解決實際問題的能力。

總之，以“學科體系的系統性”貫穿始終，使知識學習與智能訓練融合于一體，形成一個系統的完整框架。所以系統化、結構化的教學，使學生頭腦中形成力學體系的清晰圖像，有益于培養學生的探索精神，從被動的學習轉為主動的學習，才能用自己的智慧和力量去攻克學習難關，取得良好的學習效果。

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電磁運動是物質的一種基本運動形式．電磁學的研究范圍是電磁現象的規律及其應用．其具體內容包括靜電現象、電流現象、磁現象，電磁輻射和電磁場等．為了便于研究，把電現象和磁現象分開處理，實際上，這兩種現象總是緊密聯系而不可分割的．透徹分析電磁學的基本概念、原理和規律以及它們的相互聯系，才能使孤立的、分散的教學變成系統化、結構化的教學．對此，應從以下三個方面來認真分析教材．

1．電磁學的兩種研究方式

整個電磁學的研究可分為以“場”和“路”兩個途徑進行，這兩種方式均在高中教材里體現出來．只有明確它們各自的特征及相互聯系，才能有計劃、有目的地提高學生的思維品質，培養學生的思維能力．

場的方法是研究電磁學的一般方法．場是物質，是物質的相互作用的特殊方式．中學物理的電磁學部分完全可用場的概念統帥起來，靜電嘗恒定電嘗恒定磁嘗靜磁嘗似穩電磁嘗迅變電磁場等，組成一個關于場的系統，該系統包括中學物理電學部分的各章內容．

“路”是“場”的一種特殊情況．中學教材以“路”為線的大骨架可理順為：靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等．

“場”和“路”之間存在著內在的聯系．麥克斯韋方程是電磁場的普遍規律，是以“場”為基礎的．“場”是電磁運動的實質，因此可以說“場”是實質，“路”是方法．

2．物理知識規律物

理知識的規律體現為一系列物理基本概念、定律和原理的規律，以及它們的相互聯系．

物理定律是在對物理現象做了反復觀察和多次實驗，掌握了充分可靠的事實之后，進行分析和比較找出它們相互之間存在著的關系，并把這些關系用定律的形式表達出來．物理定律的形成，也是在物理概念的基礎上進行的．但是，物理定律并不是絕對準確的，在實驗基礎上建立起來的物理定律總是具有近似性和局限性，因此其適用范圍有一定的局限性．

第二冊第一章“電潮重要的物理規律是庫侖定律．庫侖定律的實驗是在空氣中做的，其結果跟在真空中相差很小．其適用范圍只適用于點電荷，即帶電體的幾何線度比它們之間的距離小到可以忽略不計的情況．

“恒定電流”一章中重要的物理規律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律．歐姆定律是在金屬導電的基礎上總結出來的，對金屬導電、電解液導電適用，但對氣體導電是不適用的．歐姆定律的運用有對應關系．電阻是電路的物理性質，適用于溫度不變時的金屬導體．

“磁場”這一章闡明了磁與電現象的統一性，用研究電場的方法進行類比，可以較好地解決磁場和磁感應強度的概念．

“電磁感應”這一章，重要的物理規律是法拉第電磁感應定律和楞次定律．在這部分知識中，能的轉化和守恒定律是將各知識點串起來的主線．本章以電流、磁場為基礎，它揭示了電與磁相互聯系和轉化的重要方面，是進一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎．電磁感應的重點和核心是感應電動勢．運用楞次定律不僅可判斷感應電流的方向，更重要的是它揭示了能量是守恒的．

“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場和磁場的基礎上結合電磁感應的理論和實踐，進一步提出電磁振蕩形成統一的電磁場，對場的認識又上升了一步．麥克斯韋的電磁場理論總結了電磁場的規律，同時也把波動理論從機械波推進到電磁波而對物質的波動性的認識提高了一步．

3．通過電磁場在各方面表現的物質屬性，使學生建立“世界是物質的”的觀點

電現象和磁現象總是緊密聯系而不可分割的．大量實驗證明在電荷的周圍存在電場，每個帶電粒子都被電場包圍著．電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用．運動電荷的周圍除了電場外還存在著另一種唱—磁場．磁體的周圍也存在著磁場．磁場也是一種客觀存在的物質．磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用．現在，科學實驗和廣泛的生產實踐完全肯定了場的觀點，并證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨立存在，電磁場是物質的一種形態．

運動的電荷（電流）產生磁場，磁場對其它運動的電荷（電流）有磁場力的作用．所有磁現象都可以歸結為運動電荷（電流）之間是通過磁場而發生作用的．麥克斯韋用場的觀點分析了電磁現象，得出結論：任何變化的磁場能夠在周圍空間產生電場，任何變化的電場能夠在周圍空間產生磁場．按照這個理論，變化的電場和變化的磁場總是相互聯系的，形成一個不可分割的統一場，這就是電磁場．電磁場由近及遠的傳播就形成電磁波．

從場的觀點來闡述路．電荷的定向運動形成電流．產生電流的條件有兩個：一是存在可自由移動的電荷；二是存在電場．導體中電流的方向總是沿著電場的方向，從高電勢處指向低電勢處．導體中的電流是帶電粒子在電場中運動的特例，即導體中形成電流時，它的本身要形成電場又要提供自由電荷．當導體中電勢差不存在時，電流也隨之而終止．

二、以“學科體系的系統性”貫穿始終，使知識學習與智能訓練融合于一體

1．場的客觀存在及其物質性是電學教學中一個極為重要的問題．第一章“電潮是學好電磁學的基礎和關鍵．電場強度、電勢、磁嘗磁感應強度是反映電、磁場是物質的實質性概念．電場線，磁感線是形象地描述場分布的一種手段．要進行比較，找出兩種力線的共性和區別以加強對場的理解．

2．電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運動的電荷、電流有力的作用．在教學中要使學生認識場和受場作用這兩類問題的聯系與區別，比如，場不是力，電勢不是能等．場中不同位置場的強弱不同，可用受場力者受場力的大小（方向）跟其特征物理量的比值來描述場的強弱程度．在電場中用電場力做功，說明場具有能量．通常說“電荷的電勢能”是指電荷與電場共同具有的電勢能，離開了電場就談不上電荷的電勢能了．

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電磁運動是物質的一種基本運動形式．電磁學的研究范圍是電磁現象的規律及其應用．其具體內容包括靜電現象、電流現象、磁現象，電磁輻射和電磁場等．為了便于研究，把電現象和磁現象分開處理，實際上，這兩種現象總是緊密聯系而不可分割的．透徹分析電磁學的基本概念、原理和規律以及它們的相互聯系，才能使孤立的、分散的教學變成系統化、結構化的教學．對此，應從以下三個方面來認真分析教材．

1．電磁學的兩種研究方式

整個電磁學的研究可分為以“場”和“路”兩個途徑進行，這兩種方式均在高中教材里體現出來．只有明確它們各自的特征及相互聯系，才能有計劃、有目的地提高學生的思維品質，培養學生的思維能力．

場的方法是研究電磁學的一般方法．場是物質，是物質的相互作用的特殊方式．中學物理的電磁學部分完全可用場的概念統帥起來，靜電嘗恒定電嘗恒定磁嘗靜磁嘗似穩電磁嘗迅變電磁場等，組成一個關于場的系統，該系統包括中學物理電學部分的各章內容．

“路”是“場”的一種特殊情況．中學教材以“路”為線的大骨架可理順為：靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等．

“場”和“路”之間存在著內在的聯系．麥克斯韋方程是電磁場的普遍規律，是以“場”為基礎的．“場”是電磁運動的實質，因此可以說“場”是實質，“路”是方法．

2．物理知識規律物

理知識的規律體現為一系列物理基本概念、定律和原理的規律，以及它們的相互聯系．

物理定律是在對物理現象做了反復觀察和多次實驗，掌握了充分可靠的事實之后，進行分析和比較找出它們相互之間存在著的關系，并把這些關系用定律的形式表達出來．物理定律的形成，也是在物理概念的基礎上進行的．但是，物理定律并不是絕對準確的，在實驗基礎上建立起來的物理定律總是具有近似性和局限性，因此其適用范圍有一定的局限性．

第二冊第一章“電潮重要的物理規律是庫侖定律．庫侖定律的實驗是在空氣中做的，其結果跟在真空中相差很小．其適用范圍只適用于點電荷，即帶電體的幾何線度比它們之間的距離小到可以忽略不計的情況．

“恒定電流”一章中重要的物理規律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律．歐姆定律是在金屬導電的基礎上總結出來的，對金屬導電、電解液導電適用，但對氣體導電是不適用的．歐姆定律的運用有對應關系．電阻是電路的物理性質，適用于溫度不變時的金屬導體．

“磁場”這一章闡明了磁與電現象的統一性，用研究電場的方法進行類比，可以較好地解決磁場和磁感應強度的概念．

“電磁感應”這一章，重要的物理規律是法拉第電磁感應定律和楞次定律．在這部分知識中，能的轉化和守恒定律是將各知識點串起來的主線．本章以電流、磁場為基礎，它揭示了電與磁相互聯系和轉化的重要方面，是進一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎．電磁感應的重點和核心是感應電動勢．運用楞次定律不僅可判斷感應電流的方向，更重要的是它揭示了能量是守恒的．

“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場和磁場的基礎上結合電磁感應的理論和實踐，進一步提出電磁振蕩形成統一的電磁場，對場的認識又上升了一步．麥克斯韋的電磁場理論總結了電磁場的規律，同時也把波動理論從機械波推進到電磁波而對物質的波動性的認識提高了一步．

3．通過電磁場在各方面表現的物質屬性，使學生建立“世界是物質的”的觀點

電現象和磁現象總是緊密聯系而不可分割的．大量實驗證明在電荷的周圍存在電場，每個帶電粒子都被電場包圍著．電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用．運動電荷的周圍除了電場外還存在著另一種唱—磁場．磁體的周圍也存在著磁場．磁場也是一種客觀存在的物質．磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用．現在，科學實驗和廣泛的生產實踐完全肯定了場的觀點，并證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨立存在，電磁場是物質的一種形態．

運動的電荷（電流）產生磁場，磁場對其它運動的電荷（電流）有磁場力的作用．所有磁現象都可以歸結為運動電荷（電流）之間是通過磁場而發生作用的．麥克斯韋用場的觀點分析了電磁現象，得出結論：任何變化的磁場能夠在周圍空間產生電場，任何變化的電場能夠在周圍空間產生磁場．按照這個理論，變化的電場和變化的磁場總是相互聯系的，形成一個不可分割的統一場，這就是電磁場．電磁場由近及遠的傳播就形成電磁波．

從場的觀點來闡述路．電荷的定向運動形成電流．產生電流的條件有兩個：一是存在可自由移動的電荷；二是存在電場．導體中電流的方向總是沿著電場的方向，從高電勢處指向低電勢處．導體中的電流是帶電粒子在電場中運動的特例，即導體中形成電流時，它的本身要形成電場又要提供自由電荷．當導體中電勢差不存在時，電流也隨之而終止．

二、以“學科體系的系統性”貫穿始終，使知識學習與智能訓練融合于一體

1．場的客觀存在及其物質性是電學教學中一個極為重要的問題．第一章“電潮是學好電磁學的基礎和關鍵．電場強度、電勢、磁嘗磁感應強度是反映電、磁場是物質的實質性概念．電場線，磁感線是形象地描述場分布的一種手段．要進行比較，找出兩種力線的共性和區別以加強對場的理解．

2．電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運動的電荷、電流有力的作用．在教學中要使學生認識場和受場作用這兩類問題的聯系與區別，比如，場不是力，電勢不是能等．場中不同位置場的強弱不同，可用受場力者受場力的大小（方向）跟其特征物理量的比值來描述場的強弱程度．在電場中用電場力做功，說明場具有能量．通常說“電荷的電勢能”是指電荷與電場共同具有的電勢能，離開了電場就談不上電荷的電勢能了．

篇9

中學物理教材闡述的內容主要是經典物理學的基礎知識，這些理論是建立在牛頓時空觀的基礎上，以力學、電磁學為重點。本文就電磁學部分的教學談點自己的看法。

1.電磁學教材的整體結構

電磁運動是物質的一種基本運動形式.電磁學的研究范圍是電磁現象的規律及其應用.其具體內容包括靜電現象、電流現象、磁現象，電磁輻射和電磁場等。為了便于研究，把電現象和磁現象分開處理，實際上，這兩種現象總是緊密聯系而不可分割的。透徹分析電磁學的基本概念、原理和規律以及它們的相互聯系，才能使孤立的、分散的教學變成系統化、結構化的教學。對此，應從以下三個方面來認真分析教材。

1.1 電磁學的兩種研究方式。

整個電磁學的研究可分為以"場"和"路"兩個途徑進行，這兩種方式均在高中教材里體現出來。只有明確它們各自的特征及相互聯系，才能有計劃、有目的地提高學生的思維品質，培養學生的思維能力。

場的方法是研究電磁學的一般方法。場是物質，是物質的相互作用的特殊方式。中學物理的電磁學部分完全可用場的概念統帥起來，靜電嘗恒定電嘗恒定磁嘗靜磁嘗似穩電磁嘗迅變電磁場等，組成一個關于場的系統，該系統包括中學物理電學部分的各章內容。

"路"是"場"的一種特殊情況。中學教材以"路"為線的大骨架可理順為：靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等。

"場"和"路"之間存在著內在的聯系。麥克斯韋方程是電磁場的普遍規律，是以"場"為基礎的，"場"是電磁運動的實質，因此可以說"場"是實質，"路"是方法。

1.2 物理知識規律物。

物理知識的規律體現為一系列物理基本概念、定律和原理的規律，以及它們的相互聯系。

物理定律是在對物理現象做了反復觀察和多次實驗，掌握了充分可靠的事實之后，進行分析和比較找出它們相互之間存在著的關系，并把這些關系用定律的形式表達出來。物理定律的形成，也是在物理概念的基礎上進行的。但是，物理定律并不是絕對準確的，在實驗基礎上建立起來的物理定律總是具有近似性和局限性，因此其適用范圍有一定的局限性。

第二冊第一章"電場"重要的物理規律是庫侖定律。庫侖定律的實驗是在空氣中做的，其結果跟在真空中相差很小。其適用范圍只適用于點電荷，即帶電體的幾何線度比它們之間的距離小到可以忽略不計的情況。

"恒定電流"一章中重要的物理規律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律。歐姆定律是在金屬導電的基礎上總結出來的，對金屬導電、電解液導電適用，但對氣體導電是不適用的。歐姆定律的運用有對應關系。電阻是電路的物理性質，適用于溫度不變時的金屬導體。

"磁場"這一章闡明了磁與電現象的統一性，用研究電場的方法進行類比，可以較好地解決磁場和磁感應強度的概念。

"電磁感應"這一章，重要的物理規律是法拉第電磁感應定律和楞次定律。在這部分知識中，能的轉化和守恒定律是將各知識點串起來的主線。本章以電流、磁場為基礎，它揭示了電與磁相互聯系和轉化的重要方面，是進一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎。電磁感應的重點和核心是感應電動勢。運用楞次定律不僅可判斷感應電流的方向，更重要的是它揭示了能量是守恒的。

"電磁振蕩和電磁波"一章是在電場和磁場的基礎上結合電磁感應的理論和實踐，進一步提出電磁振蕩形成統一的電磁場，對場的認識又上升了一步。麥克斯韋的電磁場理論總結了電磁場的規律，同時也把波動理論從機械波推進到電磁波而對物質的波動性的認識提高了一步。

1.3 通過電磁場在各方面表現的物質屬性，使學生建立"世界是物質的"的觀點。

電現象和磁現象總是緊密聯系而不可分割的。大量實驗證明在電荷的周圍存在電場，每個帶電粒子都被電場包圍著。電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用。運動電荷的周圍除了電場外還存在著另一種場——磁場。磁體的周圍也存在著磁場。磁場也是一種客觀存在的物質。磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用。現在，科學實驗和廣泛的生產實踐完全肯定了場的觀點，并證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨立存在，電磁場是物質的一種形態。

運動的電荷（電流）產生磁場，磁場對其它運動的電荷（電流）有磁場力的作用。所有磁現象都可以歸結為運動電荷（電流）之間是通過磁場而發生作用的。麥克斯韋用場的觀點分析了電磁現象，得出結論：任何變化的磁場能夠在周圍空間產生電場，任何變化的電場能夠在周圍空間產生磁場。按照這個理論，變化的電場和變化的磁場總是相互聯系的，形成一個不可分割的統一場，這就是電磁場。電磁場由近及遠的傳播就形成電磁波。

從場的觀點來闡述路，電荷的定向運動形成電流。產生電流的條件有兩個：一是存在可自由移動的電荷；二是存在電場。導體中電流的方向總是沿著電場的方向，從高電勢處指向低電勢處。導體中的電流是帶電粒子在電場中運動的特例，即導體中形成電流時，它的本身要形成電場又要提供自由電荷。當導體中電勢差不存在時，電流也隨之而終止。

2.以"學科體系的系統性"貫穿始終，使知識學習與智能訓練融合于一體

2.1 場的客觀存在及其物質性是電學教學中一個極為重要的問題。第一章"電場"是學好電磁學的基礎和關鍵，電場強度、電勢、磁場磁感應強度是反映電、磁場是物質的實質性概念，電場線，磁感線是形象地描述場分布的一種手段，要進行比較，找出兩種力線的共性和區別以加強對場的理解。

2.2 電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運動的電荷、電流有力的作用。在教學中要使學生認識場和受場作用這兩類問題的聯系與區別，比如，場不是力，電勢不是能等等。場中不同位置場的強弱不同，可用受場力者受場力的大小（方向）跟其特征物理量的比值來描述場的強弱程度。在電場中用電場力做功，說明場具有能量。通常說"電荷的電勢能"是指電荷與電場共同具有的電勢能，離開了電場就談不上電荷的電勢能了。

篇10

在電場中，如果只有電場力對常電粒子做功，其他的力不做功或做功的代數和為零，那么電場力做功使常電粒子的動能與電勢能相互轉化，他們能的總量保持不變。

例1 如圖1所示，虛線為靜電場中的等勢面1、2、3、4，相鄰的等勢面之間的電勢差相等，其中等勢面3的電勢為0，一帶正電的點電荷在靜電力的作用下運動，經過a、b點時的動能分別為26ev和5ev，當這一點電荷運動到某一位置，其電勢能變為-8ev時，它的動能應為（ ）

A.8WB.13WC.20WD.34W

解析 因點電荷只受電場力的作用，因此是動能與電勢能相互轉化，但總能量守恒，即電勢能與動能之和保持不變。設相鄰等勢面之間的電勢差大小為U，正電荷從a運動到b，動能減少，可知b點電勢高于a點，則Ua=-2V，Vb=V，設正電荷的電量為q，則正電荷在a點、b點的電勢能Epa=-2qU，Ep=qU，根據能量守恒定律，Eka+Epa=Ekb+Epb，代入數據得qU=7ev，設點電荷運動到c點時，其動能電勢能分別為Ekc、Epc，根據能量守恒定律有：Eka+Epa=Ekc+Epc，即26ev+（-14ev）=Ekc+(-8ev)解得Ekc=20ev,所以先項C正確。

例2 如圖2所示，以絕緣光滑的水平面上，有兩個帶電小球A和B（可視為點電荷）相距2m，質量mA=MB2=10g，它們由靜止開始運動，當B的速度為3m/s時，求這段時間內，兩個電荷的電勢能改變了多少？

解析 兩小球在運動過程中只有電場力做功，雖然，電場力做功實現了電勢能向動能的轉化。由動量守恒定律 mAvA-mBvB=0

得vA=mBvBmA=2×3m/s=6m/s

因電場力做正功，電勢能減少，減少的電勢能轉化為動能，所以

nEP=12mAv2A+12mBv2A

=12×10×10-3（36+18）J

=0.27J

2 只有電場力和重力做功的問題

在電場中，如果只有電場力和重力對帶電粒子做功，其他力不做功或做功的代數和為零，那么帶電粒子的機械能與電勢能之間相互轉化，總的能量保持守恒。

例3 如圖3所示，用細線懸掛質量為m，電量為q的小球于勻強電場中，從懸線豎直A處由靜止釋放小球，已知當擺角為α時，小球的動能最大，若小球重力勢能的增量為ΔE1，電勢能的增量為ΔE2，總勢能的增量為ΔE1，則小球從A到B的過程中，下列正確的判斷是（ ）

A.ΔE1>0，ΔE2

B.ΔE10，ΔE=0

C.ΔE1>0，ΔE2

D.ΔE1>0，ΔE20

解析 小球在擺動過程中，只有重力和電場力做功，所以電勢能和機械能總和保持不變。電勢能的減少等于機械能的增加。ΔE1>0，ΔE2

例4 如圖4所示，光滑絕緣細桿豎直放置，它與以正電荷Q為圓心的某圓交于B、C兩點，質量為m，帶電量為-q的有孔小球從桿上A點無初速度下滑，已知1

（1）小球由A到B的過程中電場力做的功

（2）AC兩點間的電勢差

解析 （1）小球由A到B的過程中，重力對其做正功，又由正點電荷的電場分布及方向可知，電場力對其做正功，小球由靜止下滑，則由動能定理得：mgh+W電=12mv2B-0

所以W電=12m?3gh-mgh=12mgh

（2）由圖可知，B、C在同一等勢面上，所以A、C兩點的電勢差等于A、B兩點的電勢差。由動能定理有：qUAB+mgh=12mv2B-0

qUAB=12?m?3gh-mgh=12mgh

所以 UAB=mgh2q即UAC=mgh2q。

3 只有電場力、摩擦力做功的問題

若只有電場力、摩擦做功，則電勢能、動能與內能間的轉化，總能量守恒

例5 如圖5所示，勻強電場水平向左，帶正電的小物塊沿絕緣水平面向右運動，經A點時動能為100J，經B點時動能減少了原來的45，在減少的動能中有35轉化為電勢能，則它再次經過B點時具有的動能為

A.4JB.20JC.52JD.80J

解析 小物塊的動能減少只有其中的一部分轉化為電勢能，說明有一部分轉化為內能，也就是小物體在運動過程中受得了摩擦力，電場力做功與路徑無關，即滑動摩擦力做功與路徑有關，小物體由A點到B點的過程中動能減少了45，即80J，小物塊到達B點時所具有的動能為20J，當小物塊的動能為零時，其中有25轉化為內能，即克服摩擦力做功為8J，當小物塊返回B點時，克服摩擦力做功還是8J，故動能只有4J，所以選項A正確。

例6 一個質量為m帶有電量-q的小物體，可在水平軌道OX上運動，O端有一與軌道垂直的固定墻，軌道處于勻強電場中，場強大小為E，方向沿OX正方向，如圖6所示，小物體以初速度v0從x0點沿x0軌道運動，運動時受到大小不變的摩擦力作用，且f

解析 帶電體在運動中，從整個過程而言，電場力做正功，電勢能減少。帶電體克服摩擦力作用，內能增加，減少的動能和電勢能轉化成內能。由于qE>f，物體最終停在O處。

由能量守恒得 fs=12mv20+qEx0