对高中物理教材的对高中物理教材的建议

曾 铁

浏览了上海科技出版社和华东师范大学出版社出版的上海市用高中物理课本,收获不小,其材料新、图片多、范围广和史料丰富、所用手段先进等特点,令人难忘、颇有教益。这里,笔者就这套课本的30多个小问题提点看法与建议,供有关方面批评、参考。

一、 高一年级第一学期(上海科技版,2007年7月)

1、P 1“——300年前,——那时的中国处在清朝初期,西方则处在中世纪末期”。此处“清朝初期”和“中世纪末期”这些说法不妥。

(1)根据商务印书馆《现代汉语词典》的附录“我国历代纪元表”,清朝自1616年始至1911年终,历时295年。“300年前”即2007-300=1707年,放宽点也在1700年前后。1700年距1616年已有近90年的历史,这几乎占了清朝的1/3时间。因此,300年前不能说是清朝的初期,此时已接近清朝的中叶了。

(2)中世纪宽泛的定义是:以公元476年西罗马帝国灭亡至1640年英国资产阶级革命为欧洲的中世纪(另一种定义则是公元4—5世纪至公元10世纪为中世纪)。根据宽泛的定义可知,1706年及其之前的10年、20年、30年等显然均不属中世纪的末期,1706年及其之前的10年、20年、30年等在中世纪之后,属世界近代史的早期。中世纪末至1706年至少相差了70年左右,二者时间上虽相差不大,但历史年代学和断代分期问题不能混淆或随意。因此,引文拟改为“——300多年前,——那时的中国处在清朝中期,西方则处在中世纪结束之后不久”等。

2、P1“图2300多年前中国江南街景”,这幅中国画(局部)拟标明其年代、作者和标题等,以利文理相通、人文教育或通识教育,也有助于课改“三维目标”的实施与落实。

3、P22“某些物质或物体的平均速度”这张表,问题有二。

(1)标题中的“平均速度”,拟用“平均速率”。表里只涉及了一些物质或物体平均速度的大小,速度的方向没有包括在内。同理,表里所有的“速度”用“速率”为宜。

(2)“空气分子热运动速度——”,这里“空气分子”一词使用不妥。空气是一种混合气体,它没有相应的、独立的分子。“空气分子”当用空气中氮分子、氧分子等代替。

4、P22“自主活动”中三个习题里所说的“平均速度”,拟用“平均速率”。因为习题仅涉及速度的大小,不含方向及相关问题。

5、P24“图1-26 所示的是一种在汽车驾驶室中常见的仪表速度计——示数表示速度值”。这种仪表显示的仅是车速的大小,所以此处“速度计”、“速度”拟用“车速计”或“速率计”和“速率”

6、P37图1-45,即伽利略做斜面实验的这幅图,拟指明伽利略是图中众人里的哪一位(图左二俯下身、手指书本的红衣者是伽利略),以便师生识读,从而“放大”、发挥这张图的作用。

二、 高一年级第二学期(上海科技版,2007年2月)

7、P1图4-3旨在说明“哈雷彗星每隔76年就要在地球附近出现一次”这一周期性现象,该图在相应的天体旁注明了太阳和海王星、天王星、土星以及彗星等,却未标注地球。因此,拟在该图相应的天体旁注明“地球”,以利识读与教学。

8、P24“声呐的原理如图4-33(b)所示,敌方潜艇到我方声呐的距离可反映在荧光屏的标尺上”。这幅图没能很好地说明声呐的原理,拟用页边注的方式等,简述一下声呐的原理,以利了解、教学。比如:主动式声纳工作时发射超声波,该波遇到目标后会发生发射,利用接受到的反射超声波,可确定目标的距离、方位、速度等参数。

9、P32“——古书《天工开物》中记载的我国早期的提升机械——”,其中“古书”拟用“明代科学家宋应星的——”为宜,这样教育效果较好。

10、P33“图5-6(a)上举过程”,该图举重运动员的手势不妥,即手抓的方式不对。上举过程的开始至结束,手掌面不是向前的(垂直地面),而是向上的(平行地面)或基本向上的。所以,这幅图拟换用一个动作更准确的图。

11、p42“图5-16所示的水力发电,主要就是利用水流的动能”,该图的图示效果不好。这张拦河大坝及其泄水的远景照片,未能反映出水力发电的本质问题。拟换一幅主题突出、一目了然的反映水力发电的照片。

12、P45“——利用石块坠落时的动能,把敌军打得头破血流”。从语文的角度分析,此句拟改为“利用具有较大动能的坠落石块,把敌军打得头破血流”。动能不是东西,它不能打破人头等。

13、P51“势能也叫做位能,是由相互作用物体的相对位置决定的一种能量。”“位能”一词已不再使用,它属于不规范的术语。因此,这段话拟删改为“势能是由相互作用物体的相对位置决定的一种能量”。

14、P73“图6-19所示是托里拆利测量大气压强的实验装置示意图”。因“自主活动”涉及了托里拆利,如用页边注方式简介一下其人其事,这既是水到渠成的事,教育效果也会更好。

三、 高二年级第一学期(上海科技版,2007年8月)

15、P61“1946年2月,世界上第一台电子计算机‘ENIAC在美国研制成功”。这句话与史实不符,要修正。很长时间,大家都认为美国宾夕法尼亚大学的毛克利等人于1946年发明了第一台电子计算机,即ENIAC(埃尼阿克)。但是,电子计算机的发明人是美国的约、文、阿坦那索夫,他于1939年在依阿华州立大学发明、制造了第一台电子数字计算机,即ABC(它有300个电子真空管执行数字计算与逻辑运算,使用电容器执行数值存储,数据输入采用打孔读卡方法,并采用二进位制);毛克利等人的电子计算机,源于阿坦那索夫的电子数字计算机,即ABC(近年的《文汇报》为此已两次发表长文做了说明)。

16、P81“图10—8通电直导线的磁场”,这个图示拟改动。直线电流磁场,其周边磁感应强度大小和距直线距离的平方成反比,所以在垂直直线的平面上图示该磁场,其圆形状磁感应线族要清晰地让人了解,这是一个不等间距的磁感应线族,且越向外彼此间距越大(由内向外越来越疏)。

17、P81“曲线上任何一点的切线方向就是该点磁场方向”。这是常见的说法,使用了几十年,但它不妥。磁场是一种物质,它和实物(如石块)一样,具有质量、能量和动量等属性,但无方向与强弱!所以,这句话拟改成“曲线上任何一点的切线方向就是该点磁感应强度的方向”。当然,如此需调整课本有关内容和前后顺序,以保证课本和教学的逻辑性和科学性。

磁场和研究、反映磁场性质的物理量等是不同的概念与问题,不能混淆等同,它们的内涵、外延均不同,它们不相等、不相同。磁感应强度有大小、方向,但这不代表也不能说明磁场就有大小和方向等;详细分析请见参考文献[5]。

四、 高二年级第二学期(上海科技版,2007年12月)

18、P19“莱顿瓶是荷兰莱顿大学的几位科学家在1945年研制成功的”。此处时间要改为“1746年”。

19、P34通用的防辐射警戒标志“图12—20”,当使用最新标志,即2007年2月国际原子能机构公布的标志——一个黑框红底三角,内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形。

20、P37“这反映了电场各点的强弱和方向是不同的”与“——描述电场的强弱”。此句话存在的问题和上述第17个问题相仿。这些话拟改为“这反映了电场各点的电场强度大小和方向是不同的”与“——描述电场强度的强弱”等。这样,课本的有关内容和前后顺序也要做调整,以保证课本的科学性与内在逻辑性。

电场也是物质,它和实物(如石块)一样,具有质量、能量和动量等物质属性,但无方向与强弱!电场和研究、反映电场性质的物理量等是不同的概念与问题,不能混淆等同,它们的内涵、外延不同,它们不相等、不相同。电场强度有大小、方向,但这不代表也不能说明电场有大小和方向等;详细分析也请见参考文献[5]。

21、P41“图12—27 粒子的分类”,拟在轻子图示里增加“——及其反粒子”;在媒介子图示中补充“中间玻色子”。

22、P48“在美国芝加哥体育馆的看台下——”,要改成“在美国芝加哥大学体育馆(足球场)的看台下”。

五、 拓展型课程Ⅰ(第一册,华东师大版,2007年8月)

23、P55“银分子(即原子)蒸发成气体”。金属晶体是原子晶体,金属只有原子、只说原子,没有金属分子一说。如铁原子等,没有铁分子等。所以,此处拟用“银原子”。

24、P74“20世纪中叶,法国昂热市附近一座长102m的桥——死亡226人”。根据历史事实,此处时间应改成“19世纪中叶”。

六、 拓展型课程Ⅰ(第二册,华东师大版,2008年1月)

25、P3“由于当时还不知道如何确定电荷量大小,库仑用了一个简单而巧妙的办法:使C球带电后跟A球接触,它们带上等量的电荷量(都是原有电荷量的一半)。同理,也可设法改变电荷量为原来的1/4、1/8等。解决了这个问题,就可以测出作用力跟电荷量的关系了。经多次实验,库仑得出结论——F =kQ1 Q2/ r2”。这类叙述国内教材由来已久、传播几十年了,看似精彩,然而子虚乌有!

(1)1785年,库仑通过电扭秤实验和类比牛顿的万有引力定律,获得了电斥力的平方反比关系;1787年,库仑又通过电摆实验,利用振动方法获得了电引力的平方反比关系。库仑的F∝1/ r2不是严格的实验结果,当时库仑的实验误差达到了30%以上,F∝1/ r2部分是猜想的结果。

(2)F∝Q1 Q则非库仑的实验结果,它是通过类比万有引力定律直接得出的!库仑认为该关系是显然的,可先验的接受之,他说:“这个假说的前一部分(即F∝Q1Q笔者)无需加以证明”。

总之,库仑定律不是一个纯粹的实验定律,上述引文是后人的臆想。详见参考文献[6]或宋德生等,电磁学发展史,广西人民出版社,1987年。

26、P37“点击”里“目前实际应用的只有硅光电池”。此话不妥,当下,实用的光电池中也有非硅质的光电池。如:砷化镓光电池和锗光电池等。

27、P88“放射性元素的衰变快慢是由核内部的因素决定的,跟原子所处的物理或化学状态无关。一种放射性元素无论它是以单质形式还是以化合物形式存在,是否对它加压、加温或其他任何处理方式,都不能改变它的半衰期”。这也是国内教材和理化教学常见的、经典的说法,但它不妥!这句话,应当增加限制词,如“通常”或“一般情况下”等,不能说绝了,否则有科学性问题。

事实上,有些放射性元素的半衰期和外界压力(物理状态),化学性质等有关。比如单质7Be的衰变常数(衰变常数入和半衰期T的关系是T=ln2/入)比氧化物7BeO中的7Be大13‰,将7BeO加压到270kbar,使其体积减少10%,此时衰变常数会增大6‰。详见参考文献[4]或倪光炯等,近代物理,上海科技出版社,1979年。

28、P93“图9—12就是三相交流发电机的示意图,在铁芯上固定着三个相同的线圈AX、BY、CZ,始端是A、B、C,末端是X、Y、Z”。根据国际电工组织的统一标准,三相交流电所涉及的符号及组合等,要用U1-U2,V1-V2,W1-W2和U1、V1、W1与U2、V2、W2。AX、BY、CZ和A、B、C与X、Y、Z早已废止、不用了。

29、P105“图14—25中子由三个夸克组成”,拟改成“——中子由三个夸克和胶子组成”

30、P114“宇宙大爆炸学说最早是在1948年由伽莫夫——等人提出的”。宇宙大爆炸学说最早提出者是比利时天文学家G、勒梅特(1894——1966),不是伽莫夫等人。勒梅特于1932年首次提出了现代宇宙爆炸理论:整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中,后来发生了爆炸,碎片向四面八方散开,形成了宇宙。

七、 拓展型课程Ⅱ(华东师大版,2008年7月)

31、P17“STS”里 “——一本远程弹导学”当改成“——一本远程弹道学”。

32、根据上述第28条的意见,P93“图9—13”中三支曲线的标注“A、B、C”,理应换成“U1、V1、W1”。

参考文献

[1] 曾铁.沪用新版初中物理教科书的几个问题.教学与管理,2005(9).

[2] 曾铁.沪科版高二物理课本的一些问题.教学与管理,2006(12).

[3] 曾铁等.近十年沪版中学物理课本的一些问题.理科爱好者,2006(15).

[4] 曾铁.关于物理课本的一些常见说法.中学物理教学,2006(6).

[5] 曾铁等.两个常见电磁学问题的探讨.教学与管理,2007(6).

[6] 曾铁.库仑定律历史的几点说明.中专物理教学,1994(6).

(责任编辑孙晓雯)