基于大概念理念的高中生物教学与思考名师优质课获奖市赛课一等奖课件.ppt

基于大约念理念高中生物教学与思索 第1页引 言在高中生物新标准在高中生物新标准“设计依据设计依据”中指出：依据生物学大约念来构中指出：依据生物学大约念来构建课程体系和内容框架。建课程体系和内容框架。在高中生物新标准在高中生物新标准“实施提议实施提议”中提议中提议 ：经过大约念学习，帮经过大约念学习，帮助学生形成生命观念。助学生形成生命观念。大约念是处于学科中心位置，对学生学习含有引领作用基础知识。大约念是处于学科中心位置，对学生学习含有引领作用基础知识。在生物学课程中，大约念包含了对原理、理论等了解和解释，是在生物学课程中，大约念包含了对原理、理论等了解和解释，是生物学科知识主干部分。高中生物学课程必修课程和选修生物学科知识主干部分。高中生物学课程必修课程和选修课程课程都是围绕着几个大约念展开，内容标准基于大约念描述了含有学都是围绕着几个大约念展开，内容标准基于大约念描述了含有学科逻辑、符合高中学生认知特点主要概念，形成了课程内容框架。科逻辑、符合高中学生认知特点主要概念，形成了课程内容框架。在教学中，教师围绕着生物学大约念来组织并开展教学活动，能在教学中，教师围绕着生物学大约念来组织并开展教学活动，能有效地提升教学效益，有利于学生对知识深入了解和迁移应用，有效地提升教学效益，有利于学生对知识深入了解和迁移应用，也有利于发展学生生命观念。也有利于发展学生生命观念。第2页教师在设计和组织每个单元教学活动时，应该围绕大约念和主要教师在设计和组织每个单元教学活动时，应该围绕大约念和主要概念展开，依据主要概念精选恰当教学活动内容和活动方式，其概念展开，依据主要概念精选恰当教学活动内容和活动方式，其教学策略既能够是讲解、演示、讨论，也能够是基于学生动手活教学策略既能够是讲解、演示、讨论，也能够是基于学生动手活动或对资料分析及探究，全部教学活动都要有利于促进学生对生动或对资料分析及探究，全部教学活动都要有利于促进学生对生物学概念建立、了解和应用。物学概念建立、了解和应用。为了帮助学生形成正确生物学主要概念进而建立生物学观念，教为了帮助学生形成正确生物学主要概念进而建立生物学观念，教师首先需要向学生提供各种丰富、有代表性事实来为学生概念形师首先需要向学生提供各种丰富、有代表性事实来为学生概念形成提供支撑；另首先，教学活动不应仅仅停留在让学生记住一些成提供支撑；另首先，教学活动不应仅仅停留在让学生记住一些零碎生物学事实层面上，而是要经过对事实抽象和概括，帮助学零碎生物学事实层面上，而是要经过对事实抽象和概括，帮助学生建立生物学概念，并以此来建构合理知识框架，为学生能够在生建立生物学概念，并以此来建构合理知识框架，为学生能够在新情境下处理相关问题奠定基础。在教学过程中，教师还必须注新情境下处理相关问题奠定基础。在教学过程中，教师还必须注意学生头脑中已经有前概念，尤其是那些与科学概念相抵触错误意学生头脑中已经有前概念，尤其是那些与科学概念相抵触错误概念。课堂教学活动要帮助学生消除错误概念，建立科学概念。概念。课堂教学活动要帮助学生消除错误概念，建立科学概念。第3页19991999年中国科协提出了为期年中国科协提出了为期5050年全民科学素质行动计划，年全民科学素质行动计划，制订了制订了20492049年人人具备科学素质标准。年人人具备科学素质标准。（一）科学概念及科学知识标准（一）科学概念及科学知识标准科学概念和科学知识是科学素质基础，当代科学技术发展日新月科学概念和科学知识是科学素质基础，当代科学技术发展日新月异，不可能也没必要使全体公民都掌握全部科学知识。而应强调异，不可能也没必要使全体公民都掌握全部科学知识。而应强调普及必要科学知识，尤其是那些作为了解自然钥匙，培养科学世普及必要科学知识，尤其是那些作为了解自然钥匙，培养科学世界观和科学、技术能力亲密相关，已广泛渗透到当代社会生活各界观和科学、技术能力亲密相关，已广泛渗透到当代社会生活各个领域必要科学概念和基本原理。相对于一些新兴学科、专业详个领域必要科学概念和基本原理。相对于一些新兴学科、专业详细知识更新周期越来越短趋势而言，本标准要求公民掌握科学知细知识更新周期越来越短趋势而言，本标准要求公民掌握科学知识内容在未来识内容在未来5050年中也需要作必要修正和补充，而科学概念内容年中也需要作必要修正和补充，而科学概念内容则含有更大稳定性。则含有更大稳定性。一、2049计划第4页1科学概念物质、运动、能量、信息物质、运动、能量、信息相互作用、系统、改变、概率、运动规律相互作用、系统、改变、概率、运动规律稳定、平衡、转化、守恒稳定、平衡、转化、守恒结构、组织、进化结构、组织、进化测量、试验、模型、科学、技术测量、试验、模型、科学、技术第5页2 科学知识宇宙：宇宙：宇宙结构和演化，地球形成、结构和环境宇宙结构和演化，地球形成、结构和环境物质：物质：物质结构，物质基本运动形式，能量转化与守恒物质结构，物质基本运动形式，能量转化与守恒定律定律生命：生命：生命起源和生物进化，细胞和生物体，生物多样生命起源和生物进化，细胞和生物体，生物多样性和生态系统性和生态系统人：人：人起源和进化，人体结构与功效，人体发育与健康，人起源和进化，人体结构与功效，人体发育与健康，人思维与行为，死亡人思维与行为，死亡科学技术发展史，当代高科技及其产业化成就科学技术发展史，当代高科技及其产业化成就第6页（二）科学精神和科学世界观标准1 1唯物论和无神论观念世界是物质，是物质运动演变，唯物论和无神论观念世界是物质，是物质运动演变，不是神创造；物质与精神关系。不是神创造；物质与精神关系。2 2 科学精神求真精神，怀疑精神，创新精神，实践精神，科学精神求真精神，怀疑精神，创新精神，实践精神，团体精神。团体精神。3 3科学态度和科学方法严厉认真，一丝不苟，客观公正，科学态度和科学方法严厉认真，一丝不苟，客观公正，实事求是态度；观察试验，假说推理，验证发展，去伪实事求是态度；观察试验，假说推理，验证发展，去伪存真方法；识别伪科学。存真方法；识别伪科学。4 4 科学、技术与经济、社会关系科学、技术与经济、社会关系 科学技术是第一生产科学技术是第一生产力，科学是文化、是建设精神文明强大力量，科教兴国力，科学是文化、是建设精神文明强大力量，科教兴国战略，可连续发展战略，知识经济，科学决议，尊重和战略，可连续发展战略，知识经济，科学决议，尊重和保护知识产权。保护知识产权。第7页（三）科学探究能力和技术动手能力标准1 1科学探究能力观察，提出问题，制订试验研究计划，科学探究能力观察，提出问题，制订试验研究计划，利用相关工具和技术搜集数据，利用逻辑推理对试验结利用相关工具和技术搜集数据，利用逻辑推理对试验结果分析综合、作出解释，表示与交流果分析综合、作出解释，表示与交流2 2技术动手能力技术动手能力 测量，计划，创造，成本与风险效益分测量，计划，创造，成本与风险效益分析，计算机及其网络使用析，计算机及其网络使用第8页二、科学大约念科学教育标准与大约念英温英温 哈伦哈伦 编著编著 韦韦 钰钰 译译科学普及出版社科学普及出版社.7.7年年1010月，月，1010位来自不一样国家科学家和位来自不一样国家科学家和教育家在苏格兰罗蒙湖举行了研讨会，教育家在苏格兰罗蒙湖举行了研讨会，会后形成汇报。会后形成汇报。引言引言 为何需要大约念为何需要大约念/1/1第一章第一章 支撑科学教育基本标准支撑科学教育基本标准/6/6第二章第二章 科学大约念选择科学大约念选择/17/17第三章第三章 科学上从小概念到大约念科学上从小概念到大约念/27/27第四章第四章 以大约念理念进行教学以大约念理念进行教学/47/47第9页（一）科学教育10项标准在义务教育全部年级，学校都应该设置科学教育项目，以系统地在义务教育全部年级，学校都应该设置科学教育项目，以系统地发展和连续保持学习者对周围世界好奇心，对科学活动热爱以及发展和连续保持学习者对周围世界好奇心，对科学活动热爱以及对怎样说明自然现象了解。对怎样说明自然现象了解。科学教育主要目标应该是为了使每个人能够参加有依据决议和采科学教育主要目标应该是为了使每个人能够参加有依据决议和采取适当行动，这对确保他们个人、社会以及环境健康和协调发展取适当行动，这对确保他们个人、社会以及环境健康和协调发展是主要。是主要。科学教育含有多方面目标，科学教育应该致力于：科学教育含有多方面目标，科学教育应该致力于：了解一些科学上相关大约念，包含科学概念以及关于科学本身和了解一些科学上相关大约念，包含科学概念以及关于科学本身和科学在社会中所起作用概念；科学在社会中所起作用概念；搜集和利用实证科学能力；搜集和利用实证科学能力；科学态度。科学态度。基于对概念审慎分析以及基于当前对学习是怎样发生相关研究和基于对概念审慎分析以及基于当前对学习是怎样发生相关研究和了解，应该给出为了到达科学教育各个方面目标清楚进程，指出了解，应该给出为了到达科学教育各个方面目标清楚进程，指出在不一样阶段需要掌握概念。在不一样阶段需要掌握概念。第10页应该从学生感兴趣并与他们生活相关课题开始，逐步进展到掌握应该从学生感兴趣并与他们生活相关课题开始，逐步进展到掌握大约念。大约念。学习经验应该明晰地反应出既包含科学知识，也包含科学探究理学习经验应该明晰地反应出既包含科学知识，也包含科学探究理念，而且符合当前科学和教育方面看法。念，而且符合当前科学和教育方面看法。全部科学课程活动都应该致力于深化学生对科学概念了解，同时全部科学课程活动都应该致力于深化学生对科学概念了解，同时应该考虑其它可能目标。比如，科学态度和能力培养。应该考虑其它可能目标。比如，科学态度和能力培养。为学生设置学习项目以及教师职前教育和专业发展，都应该与为为学生设置学习项目以及教师职前教育和专业发展，都应该与为到达标准到达标准3 3中所设置目标需要教与学方法保持一致。中所设置目标需要教与学方法保持一致。评测在科学教育中具相关键作用。不论是对学生学习过程形成性评测在科学教育中具相关键作用。不论是对学生学习过程形成性评测，还是对学生学习进展总结性评测，都必须考虑到全部学习评测，还是对学生学习进展总结性评测，都必须考虑到全部学习目标。目标。为了到达科学教育目标，学校科学项目应该促进教师之间合作，为了到达科学教育目标，学校科学项目应该促进教师之间合作，并需要社会其它力量包含科学家参加。并需要社会其它力量包含科学家参加。第11页第12页（三）科学大约念阐述1科学大约念含义概念：是人脑对客观事物本质特征认识，概念能够将事概念：是人脑对客观事物本质特征认识，概念能够将事物本质特征分离出来，并帮助人类对事物认识摆脱零碎物本质特征分离出来，并帮助人类对事物认识摆脱零碎细枝末节干扰。概念是将一个人经验组织起来，然后对细枝末节干扰。概念是将一个人经验组织起来，然后对相关内容、事件以及信息惊醒总结归纳、分类以及推论相关内容、事件以及信息惊醒总结归纳、分类以及推论和抽象化处理后知识体系。概念能够让我们在对世界认和抽象化处理后知识体系。概念能够让我们在对世界认识过程中拥有一个认知、发展和交流能力。识过程中拥有一个认知、发展和交流能力。第13页科学概念：是指经过人组织而形成、体系化科学知识。科学概念：是指经过人组织而形成、体系化科学知识。首先，他们是科学家们对世界共识，是人类宝贵精神财首先，他们是科学家们对世界共识，是人类宝贵精神财富，另一刚方面，他们又对科学家组织对世界再认识发富，另一刚方面，他们又对科学家组织对世界再认识发挥着推进作用，所以，科学概念内涵是动态改变、是开挥着推进作用，所以，科学概念内涵是动态改变、是开放式。科学概念形式表现首先是自然形成语言，另首先放式。科学概念形式表现首先是自然形成语言，另首先是经过一定语言规则处理后而表述出来知识结构。它既是经过一定语言规则处理后而表述出来知识结构。它既是经过是实证研究知识，也是要被专业人士所认可和接是经过是实证研究知识，也是要被专业人士所认可和接收知识。同时收知识。同时,科学概念中，有层次性区分。概念发展是科学概念中，有层次性区分。概念发展是动态，伴随人类认知自然能力提升和理论知识发展而不动态，伴随人类认知自然能力提升和理论知识发展而不停得到丰富和完善。停得到丰富和完善。第14页大约念：与日常教学中大约念：与日常教学中“概念概念”有所不一样。美国科学有所不一样。美国科学促进会（促进会（AAASAAAS）在）在 年对于大约念定义是年对于大约念定义是“能将众多能将众多科学知识联为一致整体科学学习关键科学知识联为一致整体科学学习关键”科学教育标准科学教育标准与大约念一书中对大约念所包含内涵以及科学教育意与大约念一书中对大约念所包含内涵以及科学教育意义阐释是：义阐释是：“这些关键观念及其进阶过程能帮助学这些关键观念及其进阶过程能帮助学生了解其生活中事件和现象，并在其结束学业、迈入社生了解其生活中事件和现象，并在其结束学业、迈入社会后，连续发生影响会后，连续发生影响”。大约念包含共通概念与关键概念。共通概念往往是指跨大约念包含共通概念与关键概念。共通概念往往是指跨学科内容组织，比如学科内容组织，比如“能量能量”“”“物质物质”等就属于该类概等就属于该类概念；关键概念侧重于整协议一学科内知识。比如念；关键概念侧重于整协议一学科内知识。比如“物质物质及其相互作用及其相互作用”和和“遗传：性状遗传和变异遗传：性状遗传和变异”等都是该等都是该类概念。类概念。第15页 2 2科学大约念选择科学大约念选择 选择科学大约念，一是考虑对儿童发展作用，二要考虑选择科学大约念，一是考虑对儿童发展作用，二要考虑对认识科学活动发觉和本质作用。对认识科学活动发觉和本质作用。大约念选择标准：大约念选择标准：能够用于解释众多物体、时间和现象，而它们是学生在能够用于解释众多物体、时间和现象，而它们是学生在学校学习和毕业以后生活中会碰到，学生学习了这个概学校学习和毕业以后生活中会碰到，学生学习了这个概念后，要能够在提升决议力上有所帮助，这么帮助将延念后，要能够在提升决议力上有所帮助，这么帮助将延续到他们未来生活和工作中；续到他们未来生活和工作中；能够提升学生悦纳自己和接收自然主动心态，能够对于能够提升学生悦纳自己和接收自然主动心态，能够对于此相关问题进行愉快而有意义探索和思索；此相关问题进行愉快而有意义探索和思索；含有一定文化意义。人创造力、影响性以及发展史回顾含有一定文化意义。人创造力、影响性以及发展史回顾总结等。总结等。第16页3 3从科学小概念到大约念从科学小概念到大约念 作为源自感性认知和观察试验而得来小概念将伴随学习作为源自感性认知和观察试验而得来小概念将伴随学习不停深入而逐步转换为大约念。人们常说概念构建过程不停深入而逐步转换为大约念。人们常说概念构建过程就是由科学小概念向科学大约念发展过程，也是他们二就是由科学小概念向科学大约念发展过程，也是他们二者之间互动过程。者之间互动过程。明茨基等人在促进了解之科学教学中指出：明茨基等人在促进了解之科学教学中指出：“教师教师面正确挑战是：怎样寻求不一样经验来设计问题、试验面正确挑战是：怎样寻求不一样经验来设计问题、试验以及示范，以要求学生重新思索他们想法。针对学生需以及示范，以要求学生重新思索他们想法。针对学生需求，以及他们特有前概念，要发展和应用更具挑战性教求，以及他们特有前概念，要发展和应用更具挑战性教学策略。学策略。”帮助建立大约念是在教育工作者了解教育对象小概念掌帮助建立大约念是在教育工作者了解教育对象小概念掌握情况后必行工作。握情况后必行工作。第17页从小概念迈向大约念形式有：一是要对儿童小概念拥有从小概念迈向大约念形式有：一是要对儿童小概念拥有情况有一个清楚地掌握，提升大约念构建针对性。二是情况有一个清楚地掌握，提升大约念构建针对性。二是建立转变模型，进行构建活动。构建活动包含提问、解建立转变模型，进行构建活动。构建活动包含提问、解释、总结和推论等各种方式；三是强化科学大约念，强释、总结和推论等各种方式；三是强化科学大约念，强化知识结构体系。要重视对新建立大约念体系化完善，化知识结构体系。要重视对新建立大约念体系化完善，形成新知识结构，使大约念得到巩固。形成新知识结构，使大约念得到巩固。详细到教学实践中，要从小概念转变到大约念，一是要详细到教学实践中，要从小概念转变到大约念，一是要深入重视感知。感知是认识事物起点。试验和观察是帮深入重视感知。感知是认识事物起点。试验和观察是帮助学形成感性认识主要方式。大约念是建立在小概念基助学形成感性认识主要方式。大约念是建立在小概念基础上。二是要格外重视表象。这是客观事物作用于人脑础上。二是要格外重视表象。这是客观事物作用于人脑后形成形象。它是介于详细性和抽象性二者之间认知桥后形成形象。它是介于详细性和抽象性二者之间认知桥梁。三是推进大约念形成。在有了感知和表象基础后，梁。三是推进大约念形成。在有了感知和表象基础后，就能够引导学生揭示事物本质，最终建立概念。四是，就能够引导学生揭示事物本质，最终建立概念。四是，经过深入拓展和深化形成大约念，实现小概念向大约念经过深入拓展和深化形成大约念，实现小概念向大约念转变。转变。第18页（二）科学中14个大约念科学概念1 1宇宙中全部物质都是由很小微粒组成。宇宙中全部物质都是由很小微粒组成。2 2物体能够对一定距离以外其它物体产生作用。物体能够对一定距离以外其它物体产生作用。3 3改变一个物体运动状态需要有净力作用于其上。改变一个物体运动状态需要有净力作用于其上。4 4当事物发生改变或被改变时，会发生能量转变，不过当事物发生改变或被改变时，会发生能量转变，不过在宇宙中能量总量总是不变。在宇宙中能量总量总是不变。5 5地球结构和它大气圈以及在其中发生过程，影响着地地球结构和它大气圈以及在其中发生过程，影响着地球表面情况和气候。球表面情况和气候。6 6宇宙中存在着数量极大星系，太阳系只是其中一个星宇宙中存在着数量极大星系，太阳系只是其中一个星系银河系中很小一部分。系银河系中很小一部分。第19页7 7生物体是由细胞组成。生物体是由细胞组成。8 8生物需要能量和营养物质，为此它们经常需要依赖其生物需要能量和营养物质，为此它们经常需要依赖其它生物或其它生物竞争。它生物或其它生物竞争。9 9生物体遗传信息会一代代地传递下去。生物体遗传信息会一代代地传递下去。1010生物多样性、存活和灭绝都是进化结果生物多样性、存活和灭绝都是进化结果（二）关于科学概念1111科学认为每一个现象都含有一个或多个原因。科学认为每一个现象都含有一个或多个原因。1212科学上给出解释、理论和模型都是在特定时期内与事科学上给出解释、理论和模型都是在特定时期内与事实最为吻合。实最为吻合。1313科学发觉知识能够用于开发技术和产品，为人类服务。科学发觉知识能够用于开发技术和产品，为人类服务。1414科学应用经常会对伦理、社会、经济和政治产生影响。科学应用经常会对伦理、社会、经济和政治产生影响。第20页原子是组成全部物质（有生命和无生命）基础单元。能够用原子行为来解释不一样物质特征。化学反应使材料中原子重新排列，以生成新物质。每个原子都有一个原子核，原子核中包含了中子和质子，并由电子围绕。质子和电子携带着相反电荷，相互吸引，以使原子维系在一起和形成一些化合物。1 1宇宙中全部物质都是由很小微宇宙中全部物质都是由很小微粒组成。粒组成。第21页在日常生活中碰到全部在日常生活中碰到全部“物品物品”，包含空气、水和不一样种类固，包含空气、水和不一样种类固体都称为物质，因为它们含有质量并占有空间。不一样物质能够体都称为物质，因为它们含有质量并占有空间。不一样物质能够经过它特征来识别，有些特征能够用来将物质分成固体、液体或经过它特征来识别，有些特征能够用来将物质分成固体、液体或气体。气体。有些物质能够组合而形成新与原有物质特征不一样新物质；另一有些物质能够组合而形成新与原有物质特征不一样新物质；另一些物质是简单混合体，并没有永久地被改变，它们能够重新被分些物质是简单混合体，并没有永久地被改变，它们能够重新被分离。加热或冷却也能够使物质发生改变。当固体熔化或液体蒸发离。加热或冷却也能够使物质发生改变。当固体熔化或液体蒸发时，物质量并没有改变。时，物质量并没有改变。假如能把物质分割成越来越小碎块，能够发觉物质是由碎块、微假如能把物质分割成越来越小碎块，能够发觉物质是由碎块、微粒组成，它们是如此小，以至要用显微镜来观察。这些微粒并不粒组成，它们是如此小，以至要用显微镜来观察。这些微粒并不是存在于物质之中，它们就是物质。对某个特定物质来说，所含是存在于物质之中，它们就是物质。对某个特定物质来说，所含有全部微粒是相同，而且与其它物质中微粒不一样。有全部微粒是相同，而且与其它物质中微粒不一样。第22页 这些微粒不是处于静止状态，而是在做杂乱运动。它们运动速度这些微粒不是处于静止状态，而是在做杂乱运动。它们运动速度被表现为物质温度。这些微粒之间会相互吸引或排斥。能够用微被表现为物质温度。这些微粒之间会相互吸引或排斥。能够用微粒运动和相邻微粒之间距离，以及吸力强弱来说明固体、液体和粒运动和相邻微粒之间距离，以及吸力强弱来说明固体、液体和气体区分。比如需要从固态变成液态，或是从液态变成气态，微气体区分。比如需要从固态变成液态，或是从液态变成气态，微粒之间吸力越强，要将微粒分开所需能量就越大，这就是为何物粒之间吸力越强，要将微粒分开所需能量就越大，这就是为何物质含有不一样熔点和沸点原因。质含有不一样熔点和沸点原因。物质最小碎块称为原子。全部物质，不论位于宇宙何处，不论是物质最小碎块称为原子。全部物质，不论位于宇宙何处，不论是有生命或是无生命，都是由大量这类基本建构单元组成。这种基有生命或是无生命，都是由大量这类基本建构单元组成。这种基本不一样类型建构单元大约有一百各种。仅有一个原子组成物质本不一样类型建构单元大约有一百各种。仅有一个原子组成物质称为元素。不一样种类原子能够组合在一起，形成众多化合物，称为元素。不一样种类原子能够组合在一起，形成众多化合物，参加反应物质原子重新排列，形成了新物质，这就是化学反应，参加反应物质原子重新排列，形成了新物质，这就是化学反应，但物质总量维持不变。不一样物质特征能够用组成它原子和原子但物质总量维持不变。不一样物质特征能够用组成它原子和原子集合体行为来解释。集合体行为来解释。第23页原子本身含有一定内部结构，它包含有一个由中子和质子组成原原子本身含有一定内部结构，它包含有一个由中子和质子组成原子核，电子围绕原子核运动。电子和质子都带有电荷子核，电子围绕原子核运动。电子和质子都带有电荷电子带电子带有负电荷，质子带有正电荷，原子是中性，原子带正负电荷量完有负电荷，质子带有正电荷，原子是中性，原子带正负电荷量完全相等。电子在物质中快速地移动，形成电流并产生磁力。他们全相等。电子在物质中快速地移动，形成电流并产生磁力。他们产生净力是吸力，将化合物中原子和分子维系在一起。当一些电产生净力是吸力，将化合物中原子和分子维系在一起。当一些电子被移走或增加时，原子就变成了带有正电或负电离子。子被移走或增加时，原子就变成了带有正电或负电离子。有些原子核不稳定，能够发射出某种粒子，这个过程称为放射或有些原子核不稳定，能够发射出某种粒子，这个过程称为放射或辐射，它释放出射线和辐射能量，这种能量要远远大于原子之间辐射，它释放出射线和辐射能量，这种能量要远远大于原子之间发生任何反应时包括能量。发生任何反应时包括能量。第24页2 2物体能够对一定距离以外其它物物体能够对一定距离以外其它物体产生作用。体产生作用。一些物体能够对一定距离以外其它物体产生影响。在有些情况下，比如声和光，经过由产生源到接收物辐射起作用；在另外一些情况下，一定距离间产生作用是用物体之间存在场来解释，比如磁场或万有引力场。第25页有些物体能够对另外一些物体产生作用，即使不直接接触。比如有些物体能够对另外一些物体产生作用，即使不直接接触。比如光能够来自与我们相近灯泡或火焰，也能够来自离我们很遥远太光能够来自与我们相近灯泡或火焰，也能够来自离我们很遥远太阳和星球。这是因为这些物体能发光，光能够沿着不一样方向传阳和星球。这是因为这些物体能发光，光能够沿着不一样方向传输，当光抵达并进入我们眼睛时，就能够被检测到。不论是直接输，当光抵达并进入我们眼睛时，就能够被检测到。不论是直接由光源发出来光，还是反射光，我们眼睛都能够检测到。声音源由光源发出来光，还是反射光，我们眼睛都能够检测到。声音源于物体振动，在离开声源一定距离之外能够检测到它，因为四面于物体振动，在离开声源一定距离之外能够检测到它，因为四面空气或其它物质也能发生振动。当空气中振动传到我们耳朵时，空气或其它物质也能发生振动。当空气中振动传到我们耳朵时，我们就听到声音了。我们就听到声音了。另一类物体影响不相互接触其它物体例子，包含使物体朝向地球另一类物体影响不相互接触其它物体例子，包含使物体朝向地球下落万有引力，磁铁之间或电荷之间力。当失去支撑物体下落时，下落万有引力，磁铁之间或电荷之间力。当失去支撑物体下落时，它们被地球所吸引，依靠这种吸力，使全部物体能够保持在地球它们被地球所吸引，依靠这种吸力，使全部物体能够保持在地球上。磁铁能够吸引含铁物件，磁铁之间不需要相互接触就能够相上。磁铁能够吸引含铁物件，磁铁之间不需要相互接触就能够相吸和相斥。在带电体之间也会相吸和相斥。吸和相斥。在带电体之间也会相吸和相斥。第26页可见光是一个射线，它传输类似于水中波传输。其它种类光我们可见光是一个射线，它传输类似于水中波传输。其它种类光我们人眼看不见，包含无线电波、微波、红外线、紫外线、人眼看不见，包含无线电波、微波、红外线、紫外线、X X射线和射线和伽马射线。它们之间差异在于含有波长不一样。这些射线都能够伽马射线。它们之间差异在于含有波长不一样。这些射线都能够经过真空传输。把射线看做是一个波，能够帮助我们说明它特征。经过真空传输。把射线看做是一个波，能够帮助我们说明它特征。即使声音传输也类似于波，不过声音不能经过真空传输，在源和即使声音传输也类似于波，不过声音不能经过真空传输，在源和接收体之间必须存在某种连续物质，它才能够经过。接收体之间必须存在某种连续物质，它才能够经过。但射线射到另外一个物体上时，能够被物体反射、吸收或散射、但射线射到另外一个物体上时，能够被物体反射、吸收或散射、穿过物体或与物体组合在一起。当射线被一个镜面反射或经过一穿过物体或与物体组合在一起。当射线被一个镜面反射或经过一个透明物质传输时，射线保持不变；而当射线被物体吸收时，它个透明物质传输时，射线保持不变；而当射线被物体吸收时，它会发生改变，而且通常会造成该物体温度上升。会发生改变，而且通常会造成该物体温度上升。第27页一些相隔一定距离作用不能用从源到接收体辐射来解释，比如磁一些相隔一定距离作用不能用从源到接收体辐射来解释，比如磁铁能够吸引或排斥另一个磁体，两个磁体起到作用是一样。一样，铁能够吸引或排斥另一个磁体，两个磁体起到作用是一样。一样，在电荷之间吸引和排斥也是互易。将一个物体放开，它会落向地在电荷之间吸引和排斥也是互易。将一个物体放开，它会落向地面，这也是因为相隔一定距离物体和地球之间相互吸引结果。在面，这也是因为相隔一定距离物体和地球之间相互吸引结果。在全部物体之间都存在万有引力，它大小和两个物体所含有质量以全部物体之间都存在万有引力，它大小和两个物体所含有质量以及相隔距离相关。只有当一个或多个物体含有非常大质量时才能及相隔距离相关。只有当一个或多个物体含有非常大质量时才能感到万有引力存在，就像地球将物体拉向地面，对这种情况，用感到万有引力存在，就像地球将物体拉向地面，对这种情况，用场概念来解释更有用。场是一个物体在它周围产生影响区域，场场概念来解释更有用。场是一个物体在它周围产生影响区域，场强度伴随与物体距离增加而衰减。另外物体进入到这个场之中，强度伴随与物体距离增加而衰减。另外物体进入到这个场之中，就会受到场作用就会受到场作用被吸引或被排斥。被吸引或被排斥。第28页3 3改变一个物体运动状态需要有净改变一个物体运动状态需要有净力作用于其上。力作用于其上。只有在力综合作用以后所剩净力作用下，物体运动速度才会改变。全部物体，不论大小，它们之间都会存在万有引力。依靠万有引力，行星维持在围绕太阳轨道上运行，并使地球上物体向地球中心下落。第29页力能够推、拉或扭转物体，使物体形状或运动状态发生改变。物力能够推、拉或扭转物体，使物体形状或运动状态发生改变。物体只有在受到净力作用时，才会改变它们运动状态。体只有在受到净力作用时，才会改变它们运动状态。某个物体运动状态改变快慢取决于力作用和物体质量。一个物体某个物体运动状态改变快慢取决于力作用和物体质量。一个物体质量越大，它被加透或减速需要经历时间就越长。质量这种特征质量越大，它被加透或减速需要经历时间就越长。质量这种特征称为惯性。称为惯性。全部物体不论大小，它们之间都普遍存在着被称之为万有引力吸全部物体不论大小，它们之间都普遍存在着被称之为万有引力吸力，它使地球上每一个物体都被吸向地球中心。我们把将物体吸力，它使地球上每一个物体都被吸向地球中心。我们把将物体吸向地球力称为物体重量。物体拉地球力和地球拉物体力是相等，向地球力称为物体重量。物体拉地球力和地球拉物体力是相等，不过地球质量要远比物体大，所以我们观察到发生运动是物体，不过地球质量要远比物体大，所以我们观察到发生运动是物体，而不是地球。在月球上，物体所受到往下拉万有引力要比在地球而不是地球。在月球上，物体所受到往下拉万有引力要比在地球上所受到小，因为月球质量比地球小。地球对月球拉力使月球能上所受到小，因为月球质量比地球小。地球对月球拉力使月球能维持在轨道上运行，而因为月球对地球产生拉力引发了潮汐。维持在轨道上运行，而因为月球对地球产生拉力引发了潮汐。第30页一个物体能够在地球表面保持静止状态，是因为作用于其上一个一个物体能够在地球表面保持静止状态，是因为作用于其上一个或多个力反方向地平衡了万有引力。放在桌子上一本书之所以不或多个力反方向地平衡了万有引力。放在桌子上一本书之所以不落向地面，是因为书桌原子向上推物体力和向下拉物体万有引力落向地面，是因为书桌原子向上推物体力和向下拉物体万有引力相等。相等。看成用于物体上力方向相反，而大小不等时，就会改变物体运动看成用于物体上力方向相反，而大小不等时，就会改变物体运动状态，使它被加速或减速。换句话说，一个物体运动状态不会改状态，使它被加速或减速。换句话说，一个物体运动状态不会改变，除非有净力作用于其上。我们经常会认为产生作用不是力，变，除非有净力作用于其上。我们经常会认为产生作用不是力，而是运动着物体本身，比如会认为一个滚动着球会自动地慢下来。而是运动着物体本身，比如会认为一个滚动着球会自动地慢下来。实际上，球运动逐步变慢是因为受到摩擦力作用。在任何情况下，实际上，球运动逐步变慢是因为受到摩擦力作用。在任何情况下，运动状态改变都是因为力不平衡而产生。假如没有净力作用，任运动状态改变都是因为力不平衡而产生。假如没有净力作用，任何物体运动状态都不会改变；静止物体将保持静止，运动着物体何物体运动状态都不会改变；静止物体将保持静止，运动着物体会永远沿着直线运动，就会永远沿着直线运动，就第31页 像天空中星球那样。运动状态改变发生在净力方向上，而不会影像天空中星球那样。运动状态改变发生在净力方向上，而不会影响与净力成直角方向运动。卫星能够维持在绕地球旋转轨道上，响与净力成直角方向运动。卫星能够维持在绕地球旋转轨道上，因为它们受到了足够大力，被送到了一定高度。在这个高度上，因为它们受到了足够大力，被送到了一定高度。在这个高度上，它们能够维持在绕地球曲线轨道上运动，因为这时万有引力只是它们能够维持在绕地球曲线轨道上运动，因为这时万有引力只是不停改变它们运动方向，而没有空气阻力使它们运动变得迟缓。不停改变它们运动方向，而没有空气阻力使它们运动变得迟缓。作用于某个物体上一对方向相反但不在同一直线上力，会使物体作用于某个物体上一对方向相反但不在同一直线上力，会使物体旋动或扭转，旋转力大小取决于力作用点离开旋转轴距离。这个旋动或扭转，旋转力大小取决于力作用点离开旋转轴距离。这个现象被广泛地利用在工具和机器之中。现象被广泛地利用在工具和机器之中。压力用于测量作用于特定面积上力大小。一样大小力，当施加于压力用于测量作用于特定面积上力大小。一样大小力，当施加于较大面积上时比施加于较小面积上产生压力要小。这么一个关系较大面积上时比施加于较小面积上产生压力要小。这么一个关系也有许多利用，从雪地靴到图钉。也有许多利用，从雪地靴到图钉。第32页4 4当事物发生改变或被改变时，会当事物发生改变或被改变时，会发生能量转变，不过在宇宙中能量总发生能量转变，不过在宇宙中能量总量总是不变。量总是不变。许多过程和事件总在改变，产生改变需要能量。能量能够经过各种方式从一个主体向另一个主体转移。在这个过程中，部分能量会转变为不易利用形态。能量既不能产生，也不会消失。从化石燃料获取能量不再轻易取得了。第33页有许多不一样方式使某个现象发生或改变：推或拉，会使物体运有许多不一样方式使某个现象发生或改变：推或拉，会使物体运动状态改变；加热能使物体改变，如烹调、熔化固体或使水变成动状态改变；加热能使物体改变，如烹调、熔化固体或使水变成水蒸气；电能够使电灯泡发光。水蒸气；电能够使电灯泡发光。在全部这类情况下，使得物体发生改变必须要有能量。在改变过在全部这类情况下，使得物体发生改变必须要有能量。在改变过程中，能量从一个物体传向另一个物体。将能量转给其它物体，程中，能量从一个物体传向另一个物体。将能量转给其它物体，称为能源。即使它们本身不产生能量，不过它们必须从它们本身称为能源。即使它们本身不产生能量，不过它们必须从它们本身或从其它某个地方获取能量。或从其它某个地方获取能量。物体取得能量，或是源于它们化学成份（如燃料和电池），它们物体取得能量，或是源于它们化学成份（如燃料和电池），它们运动、它们温度、它们在重力场或其它场中位置，或是源于弹性运动、它们温度、它们在重力场或其它场中位置，或是源于弹性材料压缩或变形。将一个物体提升到高于地面位置，它就能够储材料压缩或变形。将一个物体提升到高于地面位置，它就能够储存能量，当释放它时，它会下落，而其所储存能量则能够使一些存能量，当释放它时，它会下落，而其所储存能量则能够使一些事物发生改变。当物体被加热时，与处于较冷状态事物发生改变。当物体被加热时，与处于较冷状态第34页下相比，它取得了更多能量。热从一个温度较高物体转向与它接下相比，它取得了更多能量。热从一个温度较高物体转向与它接触温度较低物体，直到二者处于相同温度。这个过程快慢，取决触温度较低物体，直到二者处于相同温度。这个过程快慢，取决于热传导材料种类。电池组中储存能量是化学能，当电池接通电于热传导材料种类。电池组中储存能量是化学能，当电池接通电路产生电流时，储存能量就流动了。能量也能够借助于辐射来传路产生电流时，储存能量就流动了。能量也能够借助于辐射来传输，如在空气中传输声音、空气或真空中光。输，如在空气中传输声音、空气或真空中光。能够用能量改变来解释许多过程和现象，从植物生长到天气改变。能够用能量改变来解释许多过程和现象，从植物生长到天气改变。能量转换造成一些现象产生时，几乎总是会伴随产生一定量不希能量转换造成一些现象产生时，几乎总是会伴随产生一定量不希望取得热能，而且这些热能会经过传导或辐射扩散开来。热能是望取得热能，而且这些热能会经过传导或辐射扩散开来。热能是原子和分子杂乱运动，以这种形式存在能量不易被利用。原子和分子杂乱运动，以这种形式存在能量不易被利用。第35页能量不能被产生或毁灭。当能量从一个物体传向另一个物体时，能量不能被产生或毁灭。当能量从一个物体传向另一个物体时，宇宙中能量总量是保持不变，一个物体损失能量和另一个物体取宇宙中能量总量是保持不变，一个物体损失能量和另一个物体取得能量是相等。当太阳加热地