物理学与人类文明第二课时 公开课

高中物理开学第一课

海宁一中 张海华

教学背景分析

高考的录取方式改革，让学生必须比以往更早进入职业生涯规划阶段，浙江省深化课改，还学生以更多的选择权，在众多科目之中，物理学习的入门，对很多学生来说，是有难度的，学生很容易在遇到困难时，选择放弃物理科目的学习，开学第一课，就是要通过高中物理学习内容的介绍，激发学生学习的兴趣,燃起学生探究的激情,通过物理相关专业、职业的介绍，从职业意识上树立好好学习物理的决心，为以后学生能坚定目标、坚持不懈的努力学习物理，打下良好的基础。

教学设计

一、教学目标

1、

介绍高中物理学习内容及知识体系，了解初高中学习内容的区别。

2、

通过学生小实验的体验，学生感受到物理是有趣的，发展学生的好奇心与求知欲。

3、

通过介绍学生小实验中物理原理在生活中的应用，学生感受到物理是有用的，学好物理可以让自己成为有用的人。

4、介绍物理方面专业人才，介绍物理相关专业，利用“明星效应”，引导学生规划职业方向。

5、介绍高考试卷出卷意图，引导学生学习中不仅关注知识的记忆和应用，更关注学习过程，培养物理学科素养。

二、教学重点：

1.通过学生小实验的体验，学生感受到物理是有趣的，发展学生的好奇心与求知欲。

2.通过介绍学生小实验中物理原理在生活中的应用，学生感受到物理是有用的，学好物理可以让自己成为有用的人。

3.介绍几个专业人才，介绍物理相关专业，利用“明星效应”，引导学生规划职业方向。

三、教学准备

火柴

棉绳

纸杯

细线

全反射演示仪

光纤

电磁轨道加速演示仪

四、教学内容及过程

(一)开门见山，引入新课

同学们，大家好，高中物理开学第一课，我们一观光旅游的方式来了解一下高中物理学习的三个方面：高中物理学什么？学了以后干什么？高中物理怎么学？

（二）新授

1、高中物理学什么？

（1）高中物理完整的学习内容包括六本书，必修❶、必修❷、选修3-1、选修3-2、选修3-4、

选修3-5，期中，前三本为学考内容，大家共同必修，后三本为高考选考内容。

（2）高中物理学习内容设及力、电、光和原子物理，下面通过一些实验和图片来了解高中所学内容的特点。

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内容展示——力学篇

演示实验1：用火柴棍就能把瓶装水吊在桌边。

（a）

（b）

图1 （c）

（d）

用火柴棍就能把瓶装水吊在桌边，你们觉得可能吗？可能不可能，实验来见证！

第一步，拿出一根火柴，将它放在桌边，一半悬空，一半用矿泉水瓶压住；在矿泉水瓶口缠上一条棉线挂在火柴悬空的那一端。如图1（a）

第二步，把水瓶上棉线做的绳环拉起来，拿出第二根火柴，将它横着支在这个绳环中间撑开，保证火柴平行于地面。

第三步，用第三根火柴棒的头部，抵住第一根火柴棒的头部，再把它的尾部抵在第二根火柴的中间位置。此时，第一根和第二根火柴是呈90度摆放的慢慢调整重心，三根火柴就搭建完毕了

。

第四步，慢慢移开压在第一根火柴上的水瓶，第一根火柴竟然牢牢地在桌沿上没有掉下来，第一瓶水也稳稳地吊在桌边。

最后一步，继续往上挂瓶装水，最后这三根火柴棍一共挂住了9瓶水，大约4950毫升的水。

但是，仅仅需要三根火柴棍，在桌边竟然就能挂住了整整9瓶水，这简直是太不可思议了，这么神奇的现象究竟是为什么呢？

其实这个原理很是简单，这就是平衡力系的原理。

被撑开的棉线对第二根火柴棒有一个往里

的挤压力，这个挤压力保证了棉线和火柴之间有足够的摩擦，为第三根火柴提供了支撑力。

图2 图3 图4

而如果没有第三根火柴棒，桌面上的第一根火柴棒是撑不住的。

所以这三根火柴棒相互支撑形成了一个整体支架，达到了力的平衡。

平衡力系在建筑学上有很多的应用，特别是在工厂厂房的建设中。因为厂房的结构要能够在受到自重、吊车、风、积雪等荷载作用时，保持坚固不坏，所以整体结构要分外结实、

2

稳定。我们再来看一张图片，这是哪里？鸟巢，鸟巢内部无一根立柱，就是靠钢材之间构成的平衡力系，确保它的安全牢固。

学生实验1：水流星

水流星在杂技表演中经常看到，今天我们也来体验一把，做实验的过程中，思考，怎样才能让水随着杯子在竖直平面内做圆周运动而不掉出来。学生体验总结：必须给水杯以足够大的速度。

演示实验2：过山车模型：必须给以足够高的高度，小球才能获得足够大的速度，安全

图5

图6

图7 的过最高点。

展示过山车照片图8

展示图片9：卫星绕地球匀速圆周运动，给卫星以足够高的速度，它就能运行在地球上空，为人类服务。

水流星、过山车、卫星，从力学原理来说是一样的。通过高中的学习，你们能算出这个足够大的速度是多少，当然，要更精确的计算，大学还要继续学习。

内容展示——电学篇

电磁轨道发动

1、演示实验2：电磁轨道加速实验. 发散思维：轨道足够长，电流足够大，就能让金属棒获得足够大的速度。

2、展示图片11：科幻片体现科学思想：阿诺德·施瓦辛格在90年代科幻电影《蒸发密令》中手持两把电磁轨道步枪

3、展示图片12：核能发电之后，电能充裕，科学家们把电磁轨道加速应用到了实际中来，民间也有不少创客，展示照片：NSA_Listbot公开了其耗时一年半载打造了一台手持式电磁轨道炮WXPR-1，引起了轰动。

图8

图9

3

图10

图11

图12 4、展示图片13、14：电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器．与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程．因而引起了世界各国军事家们的关注。目前美国处于世界领先地位，图13美军将装备DDG-1000驱逐舰的电磁轨道炮，图14是外媒展示的卫星照片，是中国某地的电磁弹射器样机。

图14

图13 教师引导：中国对电磁轨道炮的研究也处于世界领先地位，但是尚未成熟，期待同学们加入一起研究。

内容展示——光学篇

全反射

演示实验3：如图15光的全反射

演示实验4：光纤如图16 图15 图16 图17 图18 展示图片图16：多彩光纤

展示图片图17、18：春晚的美轮美奂的舞台，很多都是靠光纤灯来营造的。

展示图片19、20：光纤也应用于医学——鼻腔镜、光纤也应用于生活——光纤宽带

、

图19 图20 4

内容展示——原子物理篇 介绍：原子物理学是原子的结构、运动规律及相互作用的物理学分支，人们把眼光聚焦到物质内部去，挖掘出了惊世骇俗的能量——核能。

展示图片21、22、23、24：秦山核电站

图21 图22 图23 图24

通过这些实验和图片的介绍，大家对物理的初印象是怎样的？有趣且有用。

2、学了以后干什么？

职业倾向介绍

（1）建筑学和土木工程

展示图片：鸟巢的设计师外方：赫尔佐格和德梅隆；中方李兴钢（毕业于天津大学建筑系

）。

介绍：如果要造一幢普通的木房子或三层水泥楼，通过拜师学艺就可以达到，但要设计出漂亮坚固的如鸟巢一般魅力的建筑物，必须进入建筑学和土木工程进行专业学习

展示土木工程、建筑学培养目标。

土木工程培养目标：本专业培养掌握工程力学、流体力学、岩土力学和市政工程学科的图25 图26 基本理论和基本知识，具备从事土木工程的项目规划、设计、研究开发、施工及管理的能力，能在房屋建筑、地下建筑、隧道、道路、桥梁、矿井等的设计、研究、施工、教育、管理、投资、开发部门从事技术或管理工作的高级工程技术人才。

建筑学培养目标：本专业培养具备建筑设计、城市设计、室内设计等方面的知识，能在设计部门从事设计工作，并具有多种职业适应能力的通用型、复合型高级工程技术人才。

（2）电气工程专业

展示图片27：马伟明少将；

介绍马伟明功绩：

1982年毕业于海军工程学院，

1987年于海军工程学院获船舶电气工程专业硕士，毕业后留校任教，

1993年至1996年在清华大学攻读并获电机专业博士学位。

长期致力于独立系统集成化发供电、电力电子、电力系统电磁图27 兼容、舰船综合电力系统技术等领域的研究，承担国家和国防重大装备重点课题40多项，获得具有自主知识产权的发明专利40多项，20多项关键技术

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成果居世界先进水平；所有创新成果全部应用到我国自行研制的作战舰艇。

他领导研制成功国产十二相整流发电机，填补国家空白，装备多艘潜艇，这一成果获国家科技进步一等奖。

1996年评为国家中青年有突出贡献专家；

1999年获国家十大"杰出专业技术人才"奖章，获何梁何利科学技术奖。

2001年当选为中国工程院院士。

2002年7月中央军委给马伟明记一等功。

2003年5月受聘为华中科技大学教授。

2011年12月，为表彰他在科技创新领域的突出贡献，中央军委主席***签署通令，为他记一等功。

2012年11月14日当选为中国共产党第十八届中央委员会候补委员。

现任海军工程大学教授、博士生导师。兼任第五届国务院学科评议组成员，国家自然科学基金委员会学科评审组成员，中国造船学会理事，武汉市科协副主席，武汉造船学会副理事长。

2016年6月2日，中国科协第九次全国代表大会举行第九届全委会第一次会议，马伟明当选中国科学技术协会第九届全国委员会副主席。

介绍：一个理科生，可以用自己的科学智慧展示自己的爱国情怀，获得人民和社会的认可。

介绍电气工程专业

电气工程专业培养目标:培养能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、

电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域工作的宽口径“复合型”高级

工程技术人才

（3）核物理

培养目标：本专业培养在核物理与核科学技术领域内具有扎实、宽厚的理论基础、熟练的实验技能并获得科学研究的系统训练，具有较强的工作适应能力和后劲，能在工业、农业、国防、医学及环保及其相关领域从事核物理专业基础研究、应用研究、教学、管理等的高级专门人才。

本专业报考最好的高等学府：清华大学、西安交通大学

、上海交通大学

、哈尔滨工程大学、四川大学

。其中西交大的核能科学与工程是国家重点学科，川大的核技术及应用国家重点学科，哈工程的核能科学与工程是国防重点学科。

上面学府门槛比较高，再介绍一条更容易实现的途径：报考与中广核集团联合培养院校，如图28

中广核集团联合培养院校：

1.重庆大学 2.长沙理工大学 3.成都理工大学

4.大连理工大学 5.东北电力大学 6.哈尔滨工程大学

7.哈尔滨工业大学 8.哈尔滨理工大学 9.湖南大学

10.华北电力大学(保定) 11.华北电力大学(北京) 12.华南理工大学 13.华中科技大学

14.南京航空航天大学 15.山东大学

16.上海交通大学 17.上海电力学院

18.四川大学 19.武汉大学

20.中国科学技术大学

图28

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说明：中国广核集团有限公司（简称中广核集团，英文缩写CGN），即原中国广东核电集团有限公司，是伴随中国改革开放和核电事业发展逐步成长壮大起来的中央企业，由核心企业中国广核集团有限公司和30多家主要成员公司组成的国家特大型企业集团。 上图中的院校，除核物理专业，还招聘其他和物理有关的专业，如能源与动力工程、自动化电气工程、自动化机械设计制造及其自动化，这些专业大家可以自己去查相关资料。

除上述专业以外，还有物理学、应用物理学等其他很多专业，我们一边学习，一边进一步了解。

3、怎样学好物理

（1）介绍物理试卷出题意图：

着重考察考生的知识、能力和科学素养，注重理论联系实际，注重科学技术和社会、经济发展的联系，注重物理知识在生产、生活等方面的广泛应用，以有利于高等学校选拔新生，并有利于激发考生学习科学的兴趣，培养实事求是的科学态度，形成正确的价值观。

强调指出：考试考察物理规律的应用，但也考察学生能力和科学素养，所以，不要把自己培养成记公式、套公式、解题的工具。

（2）学好物理的方法：

1、全身心参与学习过程。眼耳口鼻手脑全方面参与到物理的日常学习中，在每一个概念、规律的推导应用中培养自己的科学素养，提升物理学习能力，遇到问题积极讨论，敢于争论，提升表达能力和思维能力。

2、务真求实，有错必纠。作业认真完成之余，重视订正过程，及时、到位、确切得弄清楚每一个概念、规律。

做到以上两点，拥有了物理学习的基本经历，掌握了物理基本知识和基本技能，形成了物理基本思想，那么恭喜你，物理的大厦在你身上建立起来了。

（三）课堂小结

物理原来如此美！物理原来如此实用！欢迎和我一起修炼一双充满物理智慧的眼睛！

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