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江苏省普通高中物理课程标准选修3—4

作者: 来源: 发布时间:2010-10-22 17:49:04
 

 

选修3-4  
 
      本模块属于选修模块。本模块划分为:机械振动与机械波、电磁振荡与电磁波、光、相对论四个二级主题。波动是一种常见的运动形式。随着电磁波的广泛应用和对微观世界的深入研究,与波相关的物理学内容的重要性日益突出。在这个模块中,学生将首先通过机械波的学习认识波动的一般规律,进而学习电磁波和光。电磁场和光现象的深入研究使物理学的探索进入了高速运动的领域,发现了不同于日常生活经验的规律,诞生了相对论。在本模块中,学生将初步接触相对论的知识,从而拓展视野,激发进一步探索科学奥秘的兴趣。本模块是继续学习物理学和其他科学技术的基础,也是了解现代科学技术的基础。  
 
                            (一)机械振动与机械波   
 
      【课程目标】  
 
      1.通过观察和分析,理解简谐运动的特征。能用公式和图象描述简谐运动的特征。  
 
      2.通过实验,探究单摆的周期与摆长的关系。  
 
      3.知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。会用单摆测定重力加速度。  
 
      4.通过实验,认识受迫振动的特点。了解产生共振的条件以及在技术上的应用。  
 
      5.通过观察,认识波是振动传播的形式和能量传播的形式。能区别横波和纵波。能用图象描述横波。理解波速、波长和频率(周期)的关系。  
 
      6.了解惠更斯原理,能用其分析波的反射和折射。  
 
      7.通过实验,认识波的干涉现象、衍射现象。  
 
      8.通过实验感受多普勒效应。解释多普勒效应产生的原因。列举多普勒效应的应用实例。  
 
      【学习要求】  
 
      1.简谐运动  
 
      通过对弹簧振子的运动情况的观察和分析,理解简谐运动的定义和条件。  
 
      理解回复力的概念, 理解简谐运动回复力的特点。  
 
      了解简谐运动中能量的转化。  
 
      (原有限定:不要求分析竖直放置的弹簧振子振动过程中能量的转化)  
 
      2.简谐运动的描述  
 
      理解描述简谐运动的物理量及其特点。  
 
      (原有限定:对弹簧振子振动的周期公式不作要求)  
 
      通过砂摆实验或频闪照片的分析,认识简谐运动图象的物理意义。  
 
      能运用图象、公式描述简谐运动的特征。  
 
(原有“通过两个相同摆长的单摆振动情况的比较,了解初相和相位差的概念。”删除)  
 
      3.单摆  
 
      知道单摆及单摆做简谐运动的条件与特征。  
 
      通过实验,探究单摆的周期与摆长和重力加速度的关系,知道单摆的周期公式,并能用来进行有关的计算。  
 
      会用单摆测定重力加速度。(原有限定:不要求推导单摆的周期公式)  
 
      4.受迫振动  
 
      通过实验,认识受迫振动的特点。  
 
      了解产生共振的条件以及在技术上的应用。  
 
      5.波的形成和传播  
 
      通过实例,知道机械波的形成过程。  
 
      知道什么是横波,知道波峰和波谷。  
 
      知道什么是纵波,知道疏部和密部。  
 
      能区别横波和纵波。  
 
      通过观察,认识波是振动传播的形式和能量传播的形式。  
 
      6.波长、频率和波速  
 
      理解波长、频率和波速的物理意义。  
 
      理解波长、频率和波速之间的关系,并会应用这一关系式进行计算和分析问题。  
 
      (新增限定:波的传播问题仅限于单一方向的传播)  
 
      7.波的图象  
 
      知道波的图象的物理意义。  
 
      能运用简谐横波(正弦波)的图象描述横波,解决简单的实际问题。  
 
      通过对波的图象和振动图象的比较,知道波的图象与质点振动图象的区别。  
 
    (原有限定:不要求讨论纵波的波形图。新增限定:对振动图象和波的图象相互转化的问题不作要求)  
 
      8.波的反射和折射(本节新改为:选学)  
 
      通过实例,了解惠更斯原理,能用其分析波的反射和折射。  
 
      9.波的衍射  
 
      通过实验,认识波的衍射现象,知道波发生明显衍射现象的条件。  
 
      知道衍射是波特有的现象。  
 
      10.波的干涉  
 
      知道波的叠加原理。  
 
      通过实验,认识波的干涉现象。知道产生稳定干涉现象的条件。  
 
      知道干涉是波特有的现象。   
 
      11.多普勒效应  
 
      通过实验,感受多普勒效应。  
 
      解释多普勒效应产生的原因。(新改为:选学)  
 
      通过列举多普勒效应的应用实例,了解多普勒效应的应用。  
 
       【教学建议】  
 
      1.通过查阅资料,综述共振的应用、危害和预防方法。  
 
      2.收集资料,了解多普勒效应在医疗、交通等方面的应用,从而感受物理知识与生活、社会之间的密切关系。   
 
                           (二)电磁振荡与电磁波  
 
      【课程目标】  
 
      1.初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想以及在物理学发展史上的意义。  
 
      2.了解电磁波的产生。通过电磁波体会电磁场的物质性。  
 
      3.了解电磁波的发射、传播和接收。  
 
      4.通过实例认识电磁波谱,知道光是电磁波。  
 
      5.了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用。  
 
      【学习要求】  
 
      1.麦克斯韦电磁场理论  
 
      初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想以及在物理学发展史上的意义。  
 
      2.电磁波  
 
      了解电磁波的产生。  
 
      通过赫兹电火花实验,感受电磁波的存在。体会电磁场的物质性。  
 
      了解电磁波的周期、频率、波长和波速以及他们之间的关系,知道电磁波在真空中的传播速度等于光速。  
 
      3.电磁振荡(本节新改为:选学)  
 
      初步了解LC电路的振荡过程。  
 
      初步了解LC电路的振荡周期和频率与电感L和电容C的关系。  
 
      (原有限定:不要求分析电容器极板上的电量、电路中的振荡电流随时间的变化规律。不要求用周期、频率公式进行计算)  
 
      4.电磁波的发射和接收(本节新改为:选学)  
 
      了解无线电波的发射和调制。  
 
      了解无线电波的接收过程中的调谐和解调。  
 
      5.电磁波的应用(本节新改为:选学)  
 
      通过实例,了解电磁波的应用。  
 
      了解电磁污染,增强防护电磁污染的意识。  
 
      了解电磁波对科技、经济和社会发展的重要作用。  
 
     6.电磁波谱  
 
      知道光是电磁波。  
 
      通过实例认识电磁波谱,知道电磁波谱中按频率(或波长)大小的排列顺序。  
 
      了解无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线的主要作用。  
 
      【教学建议】  
 
      1.通过自学、查找资料和访问,了解移动通信的原理,调查当地移动通信的发展情况。   
 
      2.进行市场调查,列举家用电器和生活用品中与红外线、紫外线有关的应用实例。  
 
      3.不讨论无线电波发射和接收的技术细节。  
 
                                  (三)光  
 
      【课程目标】  
 
      1.通过实验,理解光的折射定律。  
 
      2.测定材料的折射率  
 
      3.认识光的全反射现象。初步了解光导纤维的工作原理和光纤在生产、生活中的应用。认识光纤技术对经济社会生活的重大影响。  
 
      4.观察光的干涉、衍射和偏振现象。知道产生干涉、衍射现象的条件。用双缝干涉实验测定光的波长。  
 
      5.了解激光的特性和应用。用激光观察全息照相。  
 
      【学习要求】  
 
      1.光的折射  
 
      通过实验认识光的折射现象。经历光的折射定律的探究过程,理解折射定律。  
 
      理解介质折射率的定义、会用折射率公式进行有关计算。  
 
      (原有限定:不要求知道相对折射率)  
 
      会测定玻璃的折射率。  
 
      2.全反射  
 
      通过观察和实验,认识光的全反射现象和产生光的全反射的条件。  
 
      初步了解光导纤维的工作原理和光纤在生产、生活中的应用。认识光纤技术对经济、社会、生活的重大影响。  
 
      3.光的干涉  
 
      通过实验,观察光的干涉现象,知道产生光的干涉现象的条件,知道双缝干涉的规律。  
 
      (新增限定:不要求应用光的干涉规律进行定量计算)  
 
      会用双缝干涉实验测定光的波长。(新改为:选学)  
 
      观察光的薄膜干涉现象。  
 
      4.光的衍射  
 
      通过实验,观察光的衍射现象。  
 
      知道产生光的衍射现象的条件。  
 
      5.光的偏振(本节新改为:选学)  
 
      通过实验,观察光的偏振现象,知道光波是横波。  
 
      了解光的偏振现象的应用。  
 
      6.激光(本节新改为:选学)  
 
      了解激光的特性和应用。  
 
      通过实验观察全息照相。(原有限定:不要求知道激光的产生原理)  
 
      【教学建议】  
 
      1.通过拍摄激光照射针尖时的衍射照片,进一步感知光的衍射。   
 
      2.自制“水光纤”,感受光纤的工作原理。  
 
      3.查阅资料,了解光纤通信的发展过程,激发学生的学习兴趣。  
 
                              (四)相对论  
 
      【课程目标】  
 
      1.知道狭义相对论的实验基础、基本原理和主要结论。  
 
      2.了解经典时空观与相对论时空观的主要区别。体会相对论的建立对人类认识世界的影响。  
 
      3.初步了解广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据。  
 
      4.关注宇宙学研究的新进展。  
 
      【学习要求】  
 
      1.狭义相对论的两个基本假设  
 
      知道相对性原理和光速不变原理。  
 
      知道麦克耳孙——莫雷实验是光速不变原理的实验基础。(新改为:选学)  
 
      2.时间和空间的相对性  
 
      通过分析,知道“同时”的相对性。  
 
      知道长度的相对性。  
 
      知道时间间隔的相对性。  
 
      了解相对论时空观与经典物理时空观的主要区别。体会相对论的建立对人类认识世界的影响。  
 
      3.狭义相对论的其他结论  
 
      初步了解相对论速度变换公式。(新改为:选学)  
 
      了解相对论质量公式。  
 
      知道相对论质能关系。  
 
      4.广义相对论(本节新改为:选学)  
 
      初步了解广义相对性原理和广义相对论等效原理。  
 
      初步了解广义相对论的时空结构及重要实验观测证据。  
 
      5.探索宇宙(本节新改为:选学)  
 
      关注宇宙学研究的新进展。  
 
      (原有限定:相对论的所有公式都只作定性要求,不要求定量计算)  
 
      【教学建议】  
 
      1.阅读有关相对论的科普书刊,在同学中举办小型讨论会。  
 

      2.观看有关宇宙起源的科教电视片,了解宇宙的演化与发展。

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