物理(八年级上册)教师用书(纯整理汇编).doc

.- 目录 关于《探索物理》 致同学们 科学之旅 第一章 声现象 　　一、声音的产生和传播 　　二、我们怎样听到声音 　　三、声音的特性 　　四、噪声的危害和控制 　　五、声的利用 　　参考资料 第二章 光现象 　　一、光的传播 颜色 　　二、光的反射 　　三、平面镜成像 　　四、光的折射 　　五、看不见的光 　　参考资料 第三章 透镜及其应用 　　一、透镜 　　二、生活中的透镜 　　三、凸透镜成像规律 　　四、眼睛和眼镜 　　五、显微镜和望远镜 　　参考资料 第四章 物态变化 　　一、温度计 　　二、熔化和凝固 　　三、汽化和液化 　　四、升华和凝华 　　参考资料 第五章 电流和电路 　　一、电流和电路 　　二、串联和并联 　　三、电流的强弱 　　四、探究串、并联电路中电流的规律 　　五、家庭电路 　　参考资料 关于《探索物理》 《九年义务教育教科书(实验本)物理》是根据教育部2001年5月颁布的《九年义务教育物理课程标准(实验稿)》编写的，供实验地区从2001年9月开始试用。因为它倡导探究式的学习，强调科学与实际、科学与社会的联系，因此我们又给这本书取了一个名字：《探索物理》。 一、《标准》简介 在教育部的直接领导下，《标准》研制组以过去多年的研究为基础，与教育专家及其他学科的课程标准研制组进行了反复的研讨，经过一年半的紧张工作，制订了《九年义务教育物理课程标准(实验稿)》。这个标准继承了建国以来物理教育改革的成果，借鉴了不同发展程度、不同文化背景的许多国家科学课程改革的经验，是我国中学物理教育发展中的一个重要里程碑。 《标准》的主要特点和执行中应该注意的几个问题简述如下。 1、突破学科本位的思想，以学生的全面发展为目标 我们过去考虑物理课程时，往往从物理学科本身出发，首先想到物理学中有哪些内容，想到物理学的学科体系和逻辑结构，也就是想到哪些知识是所谓的主干知识、哪些知识是初中学生应该学习的、哪些能力是应该训练的……在这样的思维模式下设计我们的物理课程。 《标准》考虑课程目标、课程内容等问题的出发点与此不同，它不以物理学本身的内容、结构为出发点，而是首先考虑公民科学素质的提高，着眼于学生的发展。有些在物理学中是十分重要的知识，在初中物理课程中可能并不强调；有些并不属于物理学的内容，在课程中却又安排在十分显眼的地位；有些在物理学中通常认为很重要的能力，例如演绎的能力，《标准》并不强调。这样做的原因在于《标准》是以物理学的内容作为素材，使学生获得终身学习的兴趣、习惯及一定的学习能力，帮助学生树立科学的价值观；而不是向学生全面地介绍物理学。 《标准》非常强调义务教育中的物理课程在情感、态度、价值观方面的教育作用。它在“课程目标”中有一节专门给出了这方面的详细而具体的要求，例如： 能保持对自然界的好奇，初步领略自然现象中的美妙与和谐，对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感； 具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常用品或新器件中的物理学原理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识；…… 养成实事求是、尊重自然规律的科学态度，不迷信权威，具有判断大众传媒是否符合科学规律的初步意识。…… 《标准》的这些要求，在我们进行物理教学、使用《探索物理》时，要时刻记在心上。 2、注重科学探究，提倡教学方式多样化 《标准》强调以物理知识和技能为载体，让学生经历科学探究过程，学习科学探究的方法，培养学生的科学探究精神、实践能力、创新意识；改革以书本为主、实验为辅的传统教学模式，提倡多样化的教学方式。 在义务教育的物理课程中，使学生学到获取知识的方法、增强探究未知世界的兴趣和能力，以及学生对于科学本质的理解和科学价值观的树立，是与科学知识的学习同等重要的。因此，《标准》十分强调科学探究的学习。在“内容标准”中，科学探究是和科学内容并列的，它提出了科学探究的要素、探究能力的表现，以及探究教学的形式，并分析了探究教学的实例。 《标准》把“过程与方法”作为课程目标之一，与“知识与技能”、“情感、态度与价值观”并列。与过去的教学大纲的不同之处还在于，它除了使用“知道”、“理解”等描述学习结果的行为动词外，还使用了描述学习过程的行为动词来表达对学习的要求，如“经历探究浮力大小的过程”等。这种表述体现了一种理念：与过去的义务教育物理课程相比，课程标准更强调学习的过程。 过去的物理课程更偏重于从物理学科本身出发，选择那些“基础的”、“难易适度……学生能接受的物理知识”作为教学内容，即更加重视知识的传承，没有提及科学探究，也没有强调学习过程。 3、加强了科学技术社会的教育，重视人文精神的渗透 注重科学技术与社会的关系，是当今世界科学教育的一个大趋势。 《标准》在规定教学内容和活动建议时在这方面有充分考虑。例如“有评估某些物质(如塑料、化肥、农药等)对人和环境的积极和消极影响的意识，能尝试与同学交流对当地环境保护、资源利用的意见”、“尝试对环境温度问题(如温室效应、热岛效应等)发表自己的见解”、“研究电冰箱内外的温度差与所耗电能的关系，提出节能措施”、“分别从炊事、取暖、交通等方面对当地燃料结构近年来的变化作调查研究，从经济、环保和社会发展等方面进行综合评价”。 《标准》注意借鉴国际科学教育的理论和实践，构建具有中国特色的物理课程；注意将科学技术的新成就引入物理课程，注重学科之间的渗透、人文精神与自然科学的交融；以使学生获得对自然界更加本质的认识，逐步树立科学的世界观。 4、改进评价体系 《标准》不以甄别和选拔为校内评价的主要目的，在新的评价观念的指导下，构建多元化、发展性的评价体系，以促进学生的全面发展。 《标准》倡导对学生学习的各个方面的现状和进步进行档案式的评价，不赞成以知识考查为核心，不赞成把书面考试作为惟一的评价方式，重视学生在活动、实验、制作、讨论等方面表现的评价；主张终结性评价和形成性评价并重。 二、《探索物理》的特点 编者在编写《探索物理》时力图把《标准》的精神具体化，为此突出了以下特点。 1、强调学生的探究活动，把科学探究的学习和科学内容的学习放到同等重要的地位 科学的本质是对未知事物的探究。通过科学探究活动，学生不仅可以学到科学知识，还可以体验科学的过程、了解科学方法，可以受到科学价值观的熏陶。 科学探究的学习与科学知识的学习一样，都要遵循循序渐进的原则。 《探索物理》从绪言“科学之旅”开始就通过几个自然现象和小实验使学生接触有趣的物理现象，继而设置了几个不完全的探究活动，并以旁批的形式表现探究活动的几个要素。在书的最后，当学生对探究的过程有了较多的感性认识之后，让学生完整地探究串联电路和并联电路的电流关系，这时把探究的程序性知识推到前台。希望这种安排有利于学生对于科学探究的学习，同时又照顾到科学知识的连贯性。 学生学习中的大多数探究活动不同于实际生活及科学研究中的探究，其本质区别在于前者的结论是已知的，后者的结论是未知的。从事两种探究时的心理活动不完全一样，体验也就有很大的差别。为了缩小这种差别，对于《标准》不做要求的知识，书中不给科学结论。例如，第五章串联(并联)电路各点电流的关系，《探索物理》是作为教学重点处理的，但全书不出现结论(也希望教师不要给出)，由学生自己通过探究得出。《标准》并没有规定这个知识点，因此，这个探究活动的着眼点是学生的参与及过程的体验，在这样的条件下学生能够得出大致正确的结论，至于结论是否完整、表达是否严谨、在其他场合能否运用，这些并不是这个探究活动所强调的。 对于《标准》所要求的知识，有些也要通过学生自己的探究得出，这样的知识在书中都给出结论。但是，在文字处理上一般都淡化结论和探究过程的直接联系，例如不出现“通过以上探究我们可以得到……”等字样，而由教师在适当时机向学生介绍结论。这样处理的目的同样是缩小学习中的探究与真实探究的差距。 课程改革的核心是学生学习方式的改变，《探索物理》加强探究的特点将有助于推动这种变化。 2、不过分强调学科自身的逻辑体系和知识的严密性 遵照《标准》的精神，在义务教育阶段，不过分强调学科自身的逻辑体系和知识的严密性。 例如，关于反射的规律，《标准》的要求是“通过观察和实验了解光的反射的特征”，按照这样的要求，《探索物理》强调了探究活动，而对于反射规律的表述则是“在反射现象中，反射角等于入射角”。这种表述没有提及反射光线是否与入射光线和法线共面，也没有提及反射光线与入射光线分居法线两侧，尽管这样的表述是不完整的，但是初中学生并不会遇到不“共面”等物理情境，所以这种处理丝毫不会妨碍学生对于反射规律的应用。这符合《标准》对光的反射的教学要求，由于并没有说这种表述就是“反射定律”，科学上并没有错误。相反，这种处理抓住了光在反射时的最明显的特征，学生很好理解和记忆，免去了对初二学生较为困难的“共面”及常被遗漏的“分居”，使他们可以更多地专注于探究的过程。这种处理是《标准》基本理念的典型体现。凸透镜成像规律的探究也属于这种情况。 又如，电压的概念将在八年级下册学习，但本书在提到“学生电源”时就涉及了。这是考虑到多数初中学生已经无意识地听到过电压这个名词，而对于学生电源的使用并不要求对电压这个概念有较深理解，因而这个概念可以拿来就用。与此类似的还有能量等概念。 3、从学生兴趣、认识规律和探究的方便出发设计教材的结构 由于不再强调学科本身的逻辑关系，教材结构的安排就有了相当大的灵活性。传统的教材考虑到学习热、电等内容时要用到力学的知识，所以必须把运动和力的知识放到最前面。在这本书中，考虑到运动和力的知识与声、光、热、电等的知识相比稍显枯燥，而声、光、热、电的知识更能吸引学生且便于循序渐进地安排多种探究活动，所以《探索物理》把力学放到了第二学年。 4、书中包含许多开放性问题和实践性课题 开放性问题有两类：一类需要学生自己寻找所需的资料、数据(例如16页第2题)；另一类则没有唯一正确的答案(例如38页第1题)或在初中阶段不要求学生学会这个问题的答案(例如65页第2题关于望远镜物镜与目镜焦距的关系)。对于前一类，重在学生寻找资料的过程，教师可以提供线索，但绝对不应提供现成的数据；对于后一类，重在学生的思考与探究，教师没有必要提供答案。 “动手动脑学物理”中的一半以上内容都是实践性的问题。 5、充分体现STS的思想，注意人文精神的渗透 科学技术问题都是直接或间接与社会相联系的。强调科学技术的社会意义是当前科学教育的一个重点。《探索物理》特意安排了STS栏目，介绍、探讨科学技术与社会之间相互关联的问题。不仅如此，在书中其他部分也尽力渗透STS的思想和科技人文意识(例如各章的章头语)。 6、注意扩大学生的知识面 书中设立了“科学世界”栏目，用于介绍那些应用性的(例如62页“眼镜的度数”)或细节性的知识。书中还尽可能地在各种栏目中收入了一些非基础的但十分有用或有趣的知识，例如望远镜和显微镜、楼道灯的自动开关等。 每章的章首图及其十分简要的文字说明也是扩大知识面的一个渠道。 7、形式生动活泼 《探索物理》力求生动活泼。 编者尝试以视觉形象向读者传递更多的信息，为此使用了很多彩色照片。能够用图片表达的就用图片表达而不在文中重复，不追求图文一一对应，以适应当代少年的阅读习惯。 插图人物以漫画形式出现，并有女孩、男孩和老爷爷三个固定的人物形象，有时更以滑稽的卡通方法表现严肃的科学内容(例如58页图331)，这些做法都是为了贴近初中学生的生活，希望在使他们热爱科学的教育中以及乐观向上的人格发展中能够起些作用。 全书彩色印刷，每章都有章首图，并配有散文体的引语，这也是全面发挥教科书教育功能的一种尝试。 三、有些观念要转变 老师们在使用这套教材的时候必须转变教育观念。除了《标准》中提到的基本理念外，这里着重强调与教科书的使用相关的下述具体问题。 1、不是书上所有的内容都要由教师在课堂上讲授，也不是只有教师讲过的内容才算学过 例如，眼睛的结构和功能在初中生物课中也有涉及，但是研究的角度、写作的风格和强调的侧面都不一样，所以本书仍把眼睛和眼镜作为一节写出。尽管如此，这段内容比较简单，要求也不高，文字又很通俗，所以完全可以让学生自学，最多用十几分钟时间让学生议论一下就可以了。 在STS、科学世界等栏目中的许多内容都是如此。 2、不是书上所有字句都要求学生学懂、学会 例如，在介绍电冰箱时提到了“耗电量”、“气候类型”(79页)，前者是还没有学到的知识，后者则不属于物理学的范畴。本书有意在电冰箱的技术参数中安排了这些项目并不加解释，目的是拉近课程与实际的距离。在实际生活中，不知道的，甚至永远不可能弄懂的东西太多了，学生要学会容忍这种状况；不但如此，还要学会从许多不懂的东西中找到能够理解的那部分并能利用。80页的第3个问题就是为了这个目的安排的。 3、各个栏目都应得到重视 为了便于学习，《探索物理》的内容分别安排到若干“栏目”之中，但这并不意味着哪些栏目是必须在课上讲的，哪些是可学可不学的。例如，《标准》要求“能用水的三态变化解释自然界中的一些水循环现象。有节约用水的意识”。考虑到这段知识的特点，这套书把它安排在“STS”栏目中了。 4、评价方式要作相应改变 《标准》把科学探究的学习与科学知识的学习放到了同等重要的地位，对学生学习的评价也应该同样重视这两个侧面。对于科学探究的评价，应该以档案式的评价为主，即记录学生对探究活动的参与程度，活动中的表现；不能让学生背诵探究活动的步骤。要做到教师的记录与学生自己的记录相结合，以学生自己的记录为主。学生的记录要包括每次探究的体会及这次探究中自认为有意义的、印象深刻的事件。 书面评价中应该增加问答题的比重。 《标准》对于初中物理的定量要求少了，对于解释现象、科技人文的意义等要求多了。遵照这个精神，同时考虑到表达与交流在现代社会生活的重要性，《探索物理》中要求学生书面和口头表达的课题比现行的教科书增加了很多。因此，评价也应该做相应的调整。 5、以《标准》作为指导教学和检查教学的标准 教学资源有很多种，教科书只是其中的一种，教科书也已经多样化。教师应该适应这样的形势。一方面，教学活动的安排应该按照《标准》的要求来进行，不以某一种教科书的表述为判断正误及要求高低的标准；另一方面，今后也不是只是手拿一本教科书和配套教参就能胜任教学的。要参考多种教科书，从不同教科书的处理中进一步理解《标准》的精神。同时也要参考多种介绍物理学及其应用的参考书，扩大自己的知识面。 致同学们 课时建议：这部分可以让学生自己阅读，不必占用课上时间。这套教材与过去教材的最大不同点在于它倡导探究式的学习，教师在使用这本书的时候要贯彻这个精神。 这本书有以下一些特点。 1、强调探究式学习接受式学习和探究式学习是两种重要的学习方式，由于过去主要是接受式学习，学生自己进行的探究活动很少，所以这套教材对探究式学习给予了特别的关注。 2、加强了STS的内容 3、注意拓宽学生的知识面书中几个栏目的设置体现了这些特点。 “探究”一般是由学生进行实验，通过探究得到某些科学结论；个别探究活动由于器材的原因，大多数学校只能由教师演示，学生观察，但在这种情况下也应该由教师引导，师生一起探究，得出结论。 “想想做做”和“想想议议”是同一类栏目，前者以动手为主，后者以动脑为主。这两个栏目一般都可以在课堂上完成，有的也可以留作课后作业。这两个栏目也是探究式学习方式的重要体现。 “STS”是关于科学技术与人类社会关系的专题，“科学世界”是扩展性知识。需要说明的是，“STS”和“科学世界”这两个栏目不是可有可无的，其中有些内容是课程标准所规定的基本内容，例如82页“水的故事”，在标准中有相应的明确要求：“能用水的三态变化解释自然界中的一些水循环现象。有节约用水的意识。”活动建议中也有类似的建议，因此这些内容一定要让学生重视、学好，否则就没有达到标准的要求。另外一些内容，如18页“双耳效应”，就完全是扩展性的知识了，不必占用课堂时间学习。学生阅读这个栏目一方面可以增长知识，另一方面可以体会到物理学与日常生活的联系，在STS的教育上也有潜移默化的作用。教科书只是提供教学素材的一种手段，不是教学的法规性根据，这点应该认识清楚。确定教学内容的依据只能是国家颁布的课程标准，教师应该改变只看教科书，不学习课程标准(教学大纲)的状况。 “动手动脑学物理”的题目主要是留给学生课后完成的，大致相当于过去的课后练习。但是有的题目，如果估计学生解决起来有困难，应该在课堂上给予一定的提示。和过去不同的一点是，本书没有列出那些只需重复书中字句就能回答的问答题、填空题，“动手动脑学物理”中的题目都是真正需要“动手动脑”才能解决的。当然，我们并不反对少量的重复性问题，如果需要的话，教师可以根据学生的实际情况自己列出，但是，教学的重点一定不能放在让学生死背条文上。书中也没有列出选择题。在练习和考查中，必要时可以有少量选择题，但是由于选择题本身的缺陷，这种题目不宜太多。 科学之旅 课时建议：1课时。 这部分相当于全书的绪论，目的有两个，一是让学生认识到物理是有趣的、有用的，二是初步了解学好物理应该注意的事情。这里的观察、实验以及插图和图下的问题都是要激发学生对物理学的兴趣及探究的兴趣，学生不可能弄明白其中的道理，不要在这上面费时间。在学生头脑中留下一些问号对以后的学习有好处。 章首图及配文 章首图的创意来源于大家熟知的关于牛顿拾贝壳的话，原文摘录在第9页，这里与之呼应。配文不要由教师讲解，但可以让学生在课上有准备地、带感情地朗读，可以请几个学生朗读几遍。学生在读、听的过程中会有有益的感受。以后各章的章首图及配文也可以同样处理。 有趣有用的物理 可以从实验入手。针对不同学生的情况，对实验可以进行简单的解释，也可以不做解释。 演示 第2个演示中，纸盒中是一个扬声器，连在录音机上，盒的上表面紧贴扬声器。小人的下面是棕毛做成的“脚”，锯下一截毛刷粘在小人的下面就行了(图01)。毛的长短及小人的重量要经过试验。 想想做做 用放大镜看指纹，是放大的；看窗外的物体，是缩小的。前者是大家熟悉的情况，后者是窗外物体在凸透镜的另一侧成缩小的像的情况，学生并不熟悉，他们往往以为放大镜看东西总是放大的。这样可以引起冲突，激发学生的兴趣。通常成实像时都是用一个光屏去承接，而这里则是把眼睛放到实像后面光传播的路径上直接接收通过透镜的光。这一点不必讲给学生，但教师心里要明白。 吹乒乓球的实验中要注意，开始时不要把球和漏斗贴得太紧，要允许一些空气从球和漏斗的缝隙中流出。 课本图0．1－5和0．1－6是一组互相关联的组合图。在万有引力定律的建立过程中，认为地球吸引月球使它不会逃脱的力与使地面物体落向地面的力是同一种力(见本章参考资料)，这个思想导致了万有引力定律的发现。由于有了万有引力定律，我们才有了今天的通信卫星。 教师在这里可以收集材料，稍做展开，目的是使学生体会到物理学与我们今天生活的关系。要从兴趣和STS两方面吸引学生，不要涉及过深的物理内容。 怎样学好物理 勤于观察，勤于动手 这就是平常所说的观察和实验。这里没有用“实验”这个词，主要是考虑到对于初中学生来说，不只要做正规的物理学的学科实验，恐怕更多是小实验、小制作、调查研究等各种动手的实践活动，用“勤于观察，勤于动手”的说法可能包容性更强一些。 关于“观察”，要强调，它与平时的“看见”所不同之处在于，“观察”是有目的的。例如对于城市的学生，可以问一问，有多少人知道，路口的红绿灯(如果是竖排的)哪个颜色的灯在下面，哪个在上面?恐怕多数人都是“视而不见”。但是，如果有目的地去观察，第二天几乎所有同学都能得到正确答案。 课本图0．1－7和0．1－8的两个问题可以请同学回答，但不要解释为什么。学到相关知识自然会解释。设置这两个问题的目的就是要看学生对于日常生活中与物理学相关的事物是否感兴趣，让学生们看一看自己的观察能力，看看自己是不是“有心人”。这两个例子一方面可以引导学生观察身边的科学现象，同时也是给教师一个在“情感、态度、价值观”方面考查学生的实例。要让学生认识到，对周围科学事物的兴趣与好奇心，比多知道一两件科学知识要重要得多。 课本图0．1－7和0．1－8分别是技术应用和自然现象的例子，它代表了物理知识应用的两个主要方面。 课本图0．1－9和0．1－10是两个实验，做起来都很简单，要让学生自己动手，不能只做演示。两个实验后面都问了“为什么”，实际上并不要求学生正确回答，教师也不要给出答案。但是，一定要问，也一定要让学生试着回答。发问的目的是告诉学生，实验的时候不仅要动手，而且要动脑。这是为下面的“勤于思考，重在理解”做准备。 勤于思考，重在理解 结合上面四幅图讲：只动手不动脑，什么也学不到，要多向自己问为什么。这里要特别强调“用疑问的眼光”看待各种现象。这部分内容的教学目的是激发学生去想，是“设疑”，但不要求想出正确的结果。 6页和7页的四幅图只是例子，两个观察、两个实验。教师还可以因地制宜地再开发一两个小观察、小实验。 联系实际，联系社会 过去我们讲理论联系实际主要是指联系技术应用和自然现象，这套教材仍然坚持这点，但与过去相比，除了技术应用和自然现象外，更加强调科学技术与社会的关系，即科学技术社会(STS)的教育。 可以让学生讨论，如果没有现代科学技术(没有电视、电话、汽车、飞机、人造卫星……)，我们的生活会是什么样的；同时讨论，由于滥用科学技术，它给人类带来了哪些问题(石油、煤快烧完了，空气、水的质量变坏了……)讨论的目的是使学生重视这方面的问题，不求得出什么结论。 课本图0．1－11是一个例子，提醒学生要关心科学技术与社会的关系。LPG是LiquefiedPetroleumGas(液化石油气)的简称，CNG是CondensedNaturalGas(压缩天然气)的简称。伽利略对摆动的探究。 这段材料的目的是进行科学方法的教育。可以在阅读之后让学生仿照伽利略的方法做实验(可在课外进行)。教师要重视第9页上面的问题。本书在“STS”和“科学世界”两个栏目后面大多有些问题，目的是帮助学生检查自己是否通过阅读获取了一定的知识，使学生提高这方面的能力。 观察、提出疑问、作出猜想、证实猜想，这些都是科学探究活动的要素。本书的指导思想之一是把科学探究的方法，即“程序性的”知识，拿到前台来进行教学，而不是隐含在科学知识的教学中让学生自己去悟。因此，学生在伽利略的探究中尝试找出这些要素是有好处的。 第4个问题是开放性的，见仁见智可由学生自己发挥。 “STS”和“科学世界”两个栏目，以及其他栏目，其中的内容都是本书的有机组成部分，其他版本教科书的处理可能和本书不同，其教学要求应以课程标准为准。 第9页牛顿的引语与第2页图和第3页的配文相呼应。 参考资料 牛顿 牛顿(Isaac Newton,1643～1727)伟大的物理学家、天文学家和数学家，经典力学体系的奠基人。 牛顿1643年1月4日(儒略历1642年12月25日，不同的资料所载牛顿出生年份不同，大多源于不同的历法)诞生于英格兰东部小镇乌尔斯索普，自小瘦弱，孤僻而倔强。3岁时母亲改嫁，由外祖母抚养。11岁时继父去世，母亲又带3个弟妹回家务农。在不幸的家庭生活中，牛顿小学时成绩较差，“除设计机械外没显出才华”。 牛顿自小热爱自然，喜欢动脑动手。8岁时积攒零钱买了锤、锯来做手工，他特别喜欢刻制日晷，利用圆盘上小棍的投影显示时刻。传说他家里墙角、窗台上到处都有他刻划的日晷，他还做了一个日晷放在村中央，被后人称为“牛顿钟”，一直用到牛顿死后好几年。他还做过带踏板的自行车；用小木桶做过滴漏水钟；放过自制的带小灯笼的风筝(当时人们以为是彗星)；用小老鼠当动力做了一个磨坊的模型，等等。他观察自然最生动的例子是15岁时做的一次实验：为了计算风力和风速，他选择狂风时做顺风跳跃和逆风跳跃，再量出两次跳跃的距离差。牛顿在格兰瑟姆中学读书时，曾寄住在格兰瑟姆镇克拉克药店，这里更培养了他的科学实验习惯，因为当时的药店就是一所化学实验室。牛顿在自己的笔记中，将自然现象分类整理，包括颜色调配、时钟、天文、几何问题等等。这些灵活的学习方法，都为他后来的创造打下了良好基础。 牛顿的舅父是一个神父，他发现牛顿喜欢数学，便支持他继续上学。1661年6月考入剑桥大学三一学院，作为领取补助金的“减费生”。1665年大学毕业。在1665～1666年，伦敦流行鼠疫的两年间，牛顿回到家乡。这两年牛顿才华横溢，作出了多项发明。1667年重返剑桥大学，1668年7月获硕士学位。1669年巴罗推荐26岁的牛顿继任卢卡斯讲座教授，1672年成为皇家学会会员，1703年成为皇家学会终身会长。1699年就任造币局局长，因改革币制有功，1705年被封为爵士。1727年牛顿逝世于肯辛顿，遗体葬于威斯敏斯特教堂。 牛顿的伟大成就与他的刻苦和勤奋是分不开的。他的助手H牛顿说过，“他很少在两、三点前睡觉，有时一直工作到五、六点。春天和秋天经常五、六个星期住在实验室，直到完成实验。”他有一种长期坚持不懈集中精力透彻解决某一问题的习惯。他回答人们关于他洞察事物有何诀窍时说：“不断地沉思”。这正是他的主要特点。 牛顿的成就，恩格斯在《英国状况十八世纪》中概括得最为完整：“牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学，由于进行了光的分解而创立了科学的光学，由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学，由于认识了力的本性而创立了科学的力学。” (1)牛顿的数学成就 17世纪以来，原有的几何和代数已难以解决当时生产和自然科学所提出的许多新问题，例如：如何求出物体的瞬时速度与加速度?如何求曲线的切线及曲线长度(行星路程)、矢径扫过的面积、极大极小值(如近日点、远日点、最大射程等)、体积、重心、引力等等；尽管牛顿以前已有对数、解析几何、无穷级数等成就，但还不能圆满或普遍地解决这些问题。当时笛卡儿的《几何学》和瓦里斯的《无穷算术》对牛顿的影响最大。牛顿将古希腊以来求解无穷小问题的种种特殊方法统一为两类算法，在此基础上发明了微积分。与此同时，他还在1676年首次公布了他发明的二项式展开定理。牛顿利用微积分来计算面积、解方程等等。1684年莱布尼兹从对曲线的切线研究中几乎与牛顿同时也创立了微积分学。 (2)牛顿在光学上的成就 牛顿从1663年起，开始磨制透镜和自制望远镜。他说：“我在1666年初做了一个三角形的玻璃棱镜，以便试验那著名的颜色现象。为此，我弄暗我的房间……色光乃是白光的变种。”最后他做了“判决性试验”：在棱镜所形成的彩色带中通过屏幕上的小孔取出单色光，再投射到第二棱镜后，得出该色光的折射率(当时叫“折射程度”)，这样就得出“白光本身是由折射程度不同的各种彩色光所组成的非匀均的混合体”。这个惊人的结论推翻了前人的学说。 在研究这个问题的过程中，牛顿发现经过仔细研磨后的金属反射镜面作为物镜制作的望远镜可放大物体30～40倍。至今的巨型天文望远镜仍用牛顿式的基本结构。 (3)牛顿和万有引力定律的建立 关于牛顿因见苹果落地而导致万有引力定律的发现，故事来源于法国作家伏尔泰的回忆以及牛顿好友的叙述。大体上是说：1726年4月的一天，牛顿在家乡花园的苹果树下喝茶时曾告诉过人们，过去一次同样在苹果树下喝茶时，由一个苹果落地引起了思考：苹果落地、行星绕日和月绕地球会不会是由同一宇宙规律支配的?牛顿在1714年所写的备忘录中写道：“这一年(1666年)我开始想到重力是伸向月球的轨道的……我还从开普勒关于行星的定律，推出了使行星保持在它们的轨道上的力必定要和它们与它们绕之运行的中心之间的距离的平方成反比例……所有这些发现都是在1665年和1666年的鼠疫年代里作出来的……1687年，牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中完善了关于万有引力与抛体向心运动的数学证明。 牛顿从1665年开始思考万有引力到1687年发表《自然哲学的数学原理》，经历了20多年的艰苦探索和总结吸收他人成果的过程。困难主要是，他不只是把月亮与苹果、重力与引力、天上与地下联系起来，处理引力问题，而是要从头系统地弄清力、惯性、质量、力与运动的关系、向心力等问题，找出的定律不但要符合引力情况，还要符合已知的碰撞、落体、打击、抛射等规律。这些规律当时还都没有完全弄清楚。此外，当时的数学工具还很不完善。实际上，牛顿正是在解决力学问题的同时，发明了强有力的数学工具棗微积分。 1681和1682年有彗星两度出现，1695年哈雷提出彗星的轨道应为扁长椭圆，与牛顿一起利用万有引力定律重算后预言：“1682年的彗星每75年绕地一周，即1758或1759年将再次出现。”经克雷洛作摄动改正后，预言推迟到1759年4月。后来彗星果然大体如期到来(只差1个月)，被后人称为哈雷彗星。此外，1846年英国青年大学生亚当斯和法国天文台的勒威耶按照牛顿的万有引力定律各自独立计算出未知行星(海王星)，由德天文台的伽勒于1846年9月18日通过观测证实海王星的存在；1797～1798年，卡文迪什测出万有引力常量G。至此这一定律就被完全证实。 以上关于牛顿的介绍供教师参考，必要时只需向学生简单介绍几句，也可以介绍一些课外书让学生看。 第一章 声现象（全章概述和课时建议） (一)全章概述 这一章主要是通过对生活、生产中丰富多彩的声现象的学习，使学生了解：声音是怎样产生和传播的?声音有哪些特性?以及人们是怎样利用和控制声音的。 通过这一章的学习，应该使学生了解振动使物体发声，声音的传播需要介质，声是一种波，频率越高，音调越高；振幅越大，响度越大；实际中既要合理地利用声音，同时也要有效地控制噪声。 这一章特别注意使学生了解声音在生活(12、17、18、24、25等页)、生产(13、27等页)和社会(25、26、29页)等方面的应用和对人类生活的影响，教学中应注意结合本地的实际情况，加强与实际的联系，使学生获得更多的实际知识，培养他们学习科学的乐趣。 这一章的教学，很多处可以通过实验和探究进行，使学生在学习知识的同时，培养他们的观察能力、初步的探究物理规律的能力，以及应用物理规律解释简单现象的能力等。 (二)课时建议 本章共分五节，建议6课时。 第一节声音的产生与传播1课时 第二节我们怎样听到声音1课时 第三节声音的特性1课时 第四节噪声的危害和控制1课时 第五节声的利用1课时 复习和总结1课时 说明与建议 章首图及配文 本章的章首图是大象，并给这幅图配了文字。这样安排主要是为了引起学生的兴趣。虽然大象的图片不像其他一些图(如编钟、锣鼓)更具有明显的声特征，但是由于立意比较新鲜、奇特，有意想不到的效果，对激发学生进一步学习和探究的欲望可能会有较好的作用。 对章首图文字中的问题，本书在第20页交待了“大象可以用我们人类听不到的‘声音’进行交流”的问题。 此书各章前的章首图及与之相配的文字主要是为了引起学生的兴趣而编写的，注意了与其他学科间的渗透。这部分内容对学生没有具体的教学要求，有些词语个别学生不懂也无关紧要。 本章内容的引入可以从不同的角度、不同的方面来设计，不一定拘泥于课本。如果想从课本介绍的“大象是如何进行交流的?”角度引入，可以按下面的方式进行教学。 学生看过课本第10页大象的图后，可让学生思考、讨论如下的问题： ●关于大象你了解多少?(大小、种类、生活习性等) ●你认为大象之间如何进行交流?(多数学生可能只能说出大象用声音交流，而提不出次声的问题。如果学生提出大象可以用皮肤接触进行交流也是对的。) 让学生阅读课本第11页的文字，然后让学生讨论、猜测“大象可以用人类听不到的‘声音’进行交流”中的“声音”指的是什么声?还可提出如下的问题让学生思考、讨论： ●你知道还有哪些动物能产生人类听不到的声吗? ●你知道哪些动物能听到人类听不到的声吗?然后告诉学生，这些问题学过这一章后就都可以解决了。 阅读指导 “阅读指导”可让学生在学习之前，对这一章有个概括的了解，也可以在学过这一章之后让学生以此为纲自己总结这一章所学的主要内容。 第一章 声现象（一、声音的产生和传播） 目 标 1、知识与技能 ●通过观察和实验初步认识声音产生和传播的条件。 ●知道声音是由物体振动发生的。 ●知道声音传播需要介质，声音在不同介质中传播的速度不同。 2、过程与方法 ●通过观察和实验的方法探究声音是如何产生的?声音是如何传播的? ●通过学习活动，锻炼学生初步的观察能力和初步的研究问题的方法。 3、情感、态度与价值观 ●通过教师、学生双边的教学活动，激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望，使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。 ●注意在活动中培养学生善于与其他同学合作的意识。 说明与建议 声的产生 声现象丰富多彩，教材通过图1．1－1中的四幅图，从不同的方面给出了声音产生的情况，意在给学生创设一个情景，使学生可以就这几幅图或图以外其他物体发声的情况，谈谈物体发声时都要振动的共同特征。 教学中最好是组织学生互相讨论、交流。 课本图1．1－1中左上图人是通过声带的振动发声的，右上图主要是水撞击石头，引起空气的振动发出声音，右下图青蛙是通过气囊的振动发声的，左下图主要是工件和砂轮相互磨擦，引起工件和砂轮的振动发出声音。 探究 声是怎样产生的? 在学生讨论的基础上，让学生动手做一些活动(如尺子振动发声、声带振动发声、击打纸片发声等)，来进一步探究物体发声时的共同特征。活动中应尽可能地发挥学生的主动性，最好让学生自己想出做什么样的活动，并观察物体是怎样发声的。 也可以将学生间的讨论与探究声音是怎样产生的活动结合在一起展开教学，让学生边活动、边探讨，最后归纳出“声音是由物体的振动产生的”结论。 想想议议 “想想议议”这个栏目中，应该尽量让学生互相交流。这里，如果学生能够说一些新奇的关于发声的现象，不仅可以调动学习的兴趣，而且也是锻炼学生交流能力的机会。 若学生之间的讨论调动不起来，教师也可提些有趣的发声问题让学生讨论。例如“笑树是怎么发出笑声的?”(果实的外壳上面有许多小孔，经风一吹，壳里的籽撞击壳壁发出声音)“长颈鹿为什么总是那么安静?”(长颈鹿没有发声器官) 课本图1．1－2中的蝉是通过腹部的发声器官来发声的。 只有雄蝉才会鸣叫，因为雄蝉腹部有发音器，而雌蝉则没有发音器，在腹部只有接收声音的器官。 图1－1为雄蝉腹部发声器官的结构图。雄蝉腹部下方有一层薄薄的发音膜，当发音肌收缩时，引起发音膜振动，这些振动通过共鸣室的放图11雄蝉腹部发声器官的结构大，最后发出非常响亮的声音来。 课本图1．1－3是早期的“粗纹”唱片的表面放大图，它记录的振动是横向的，唱片转动时，唱针左右摆动。现在还有一些唱机可以使用机械唱片，但是多数机械唱片都是“密纹”的，唱片上记录的振动是纵向的，唱机工作时，唱针上下振动。 声音的传播 教学中应使学生体会到，要想使声音从发声地传播出去，必须要有传播的载体——介质。教材对固、气、液三态物质传声的教学安排是，重点让学生自己探究固体传声，教师演示气体传声，学生设计液体传声。这样安排是因为固体传声实验易做，气体传声实验条件要求高。 固体传声的实验比较好做，关键是让学生领悟到声音可以