基于拔尖创新人才培养的力学初高中衔接 课件

基于拔尖创新人才培养的 力学初高中衔接 陈经纶中学保利分校 刘鹤 拔尖创新人才的培养关系到民族复兴 F22击落中国民用的平流层气球 中美科技政治博弈还在加剧 芯片禁令 为了加强对中国技术产业的打击，拜登政府正在考虑切断华为与所有美国供应商的联系。 简单来说就是，全面禁止向中国出口美国技术，停止产品出口许可证的批准。 这也意味着，除了5G之外，美国还将禁止向华为提供包括4G，Wifi 6和7，人工智能，以及高性能计算以及云计算等相关领域的产品。 芯片光刻技术看起来容易 极紫外光源（高强度） 超精细透镜 振动补偿 固体物理 材料学 光学 工程力学 芯片工业设计软件我们更缺乏经验 工业仿真软件十分重要，可以大量节省时间和设计成本，需要实践和理论两条腿走路，并且不断进行优化，这方面我们更缺乏经验。 芯片技术落后让俄罗斯被卡了脖子 美俄预警机内部的巨大代差 俄罗斯无人机“万国造” 可控聚变，人类能源未来之争 美国“激光可控核聚变点火实验” 第一次实现能量增益 合肥的中国托卡马克装置EAST今年年初已实现1.2亿度101秒等离子体运行 新能源汽车，第一工业之争 自动驾驶的引领者 电池技术的挑战者 新能源和能源安全 空气能 电池储能 超级电容 飞轮储能 新科技层出不穷，新领域不断开拓，很多旧知识将很快就无法适应新的应用环境。但坚实的基础知识，对思维方法灵活的应用，对知识的合理迁移，对物理思想的独特见解，对新事物敏锐的洞察力，将是未来人才不可或缺的素质，培育更多这样的人才，也就赢得了未来。这也许就是我们这项工作最大的价值和意义。 下面我们将从物理学的核心——力学开始，讲述我们用哪些内容和哪些方式保护和培育学生的这种能力。学海浩瀚，我的工作，仅为沧海一粟，只希望对您有所启发和帮助。 初高中力学教学衔接 衔接点一:从初识到相知(概念的进化） 衔接点二:从一维到二维(从骨感到丰满) 衔接点三:从平衡到非平衡（运动世界的再认识） 衔接点四:从实物到模型（一叶而知天下秋） 衔接点一:从初识到相知 （初高中概念的进化） 科学的历史不仅是一连串事实、规则和随之而来的数学描述，它也是一部概念的历史。当我们进入一个新的领域时，常常需要新的概念。 ——普朗克 从技术上说，初中物理更难讲。这一难度首先体现在概念上:一方面，因为涉及大量的初始概念，而又无法引用其他物理概念对其进行解释（学生知道的物理知识很少）。学生也没有能量观念，力和运动观念等可以借鉴的观念，需要由老师引导完成从对事物的生活认识到科学认识的过程。另一方面，对于学有余力的学生，又会质疑初中教材中相对简洁概念的严谨性，所以对于拔尖人才，要对概念的进阶留有接口，引导学生认识概念建立的过程。 下面我们采用对比的方法，看看初高中概念的异同。这些对比，体现着初高中物理的联系，也代表着物理思维发展。加以应用和开发，就可以成为初高中衔接的极佳素材，下面仅举几例进行说明。(本内容只涉及力学部分) 初高中未变化的定义 初中 高中 有些内容，初高中定义基本相同。 初高中未变化的定义 猜猜哪个是初中的定义，哪个是高中的？ 初高中未变化的定义 猜猜哪个是初中的定义，哪个是高中的？ 初中 初中 高中 高中 初高中都回避的概念 初中 高中 初中定义没说，高中说的敷衍 力 物质之间的相互作用。凡能改变物体运动状态或使物体发生形变的作用都称为力。《辞海》（第七版） 辞海 可做拔尖人才培养素材，讲座，论文，引导学生对原始问题的思考 人体肌肉的紧张 物体速度变化存在力 物体的相互作用 质量和加速度的乘积 弹性体形变或压电效应 (操作定义） 动量变化率 相对论动量修正 量子论中从属于动量和能量的附属概念 人类对力概念认识的进化 (原始认识） （描述性概念） （同时定义两个概念逻辑不合理） 渐进发展的概念 要求提高所带来的概念变化 初中 高中 初中 高中 渐进发展的概念 要求提高所带来的概念变化 渐进发展的概念 大量实验研究表明，沿同一直线上的两个力，如果方向相同，合力大小就等于这两个力的大小之和，合力的方向与这两个力的方向相同；沿同一直线上的两个力，如果方向相反，合力大小就等于这两个力的大小之差，合力的方向与较大的力方向一致。 初中 高中 研究范围发展带来的定义变化 初中 高中 渐进发展的概念 重力势能的定义是功能关系的绝好应用 初中 高中 渐进发展的概念 动能的定义是也是功能关系的绝好应用，动能与其他的能量都不同，其他能量都对应这某个力，而动能是与合力做功相对应的。 先有功再有动能 初中 高中 实验的变化 为牛顿第二定律留有接口，这也是由要求变化引起的变化 伽利略的贡献除了打破了运动需要维持的谬误，还建立了一系列的概念 伽利略首先面临的困难是概念上的。因为那时人们连速度的明确定