摭谈5个版本教材关于速度文本编排

何晋中

（广东省中山市教育局教研室，广东 中山 528400）

1 标题的比较

“题好文一半”，好的标题可以让人明白下面要叙述的主要内容.5个版本的物理教材在速度一节的标题各不相同.各版本的一、二级标题如表1.

表1

从一级标题来看，人教版体现了本节课的主题—速度以及引入速度的物理意义；粤教版、教科版，开门见山，本节学习物体运动的速度（教科版还有加速度）；沪科版，以疑问表述标题，容易引起学生的思考、激发学生的探究欲望；教科版，除了像人教版一样直奔主题速度，更全面地诠释了速度的物理意义—描述物体运动的快慢和方向.

从二级标题来看，5个版本的教材在本节内容的编排上容量有很大的差异.人教版先从汽车在平直公路上运动的坐标、坐标的变化——位移，到空间位置变化的快慢的描述——速度，然后学习平均速度和瞬时速度.粤教版，先引入平均速度，然后为了精确描述物体的运动再引入瞬时速度.沪科版，先介绍速度，接着是平均速度，接下来是瞬时速度，最后是匀速直线运动的位移 时间图像和速度 时间图像.鲁科版，先是平均速度，接着是瞬时速度.教科版，先是速度，接着定义平均速度，然后是实验用打点计时器测量平均速度然后是瞬时速度及速度 时间图像（匀速直线运动和匀变速直线运动）.5个版本中粤教版的容量最小，教科版的容量最大，1个课时是不能完成教学的.

2 平均速度的物理意义分析

5个版本中，沪科版没有在文本中明确提到平均速度的物理意义，其余4个版本都有明确提到平均速度的物理意义.人教版，“由公式求得的速度，表示的只是物体在时间间隔Δt内的平均快慢程度，称为平均速度”，“平均速度只能粗略地描述运动的快慢.”粤教版，“平均速度只是粗略地反映了物体在经历某段位移时的运动快慢和方向”.鲁科版，“为了大致描述一段时间内物体运动的快慢和方向”.教科版，“做变速运动的物体其位移与时间的比值不是恒定不变的，这时用公式求得的速度只能粗略地描述物体在Δt时间内的快慢，这个速度叫平均速度”.可以看出，人教版和教科版都认为平均速度是粗略地描述物体运动快慢的物理量，粤教版和鲁科版认为平均速度粗略地描述了物体运动的快慢和方向，相比较而言更全面.

图1

然而即使如此，平均速度的物理意义仍然让人充满疑惑.例如，甲、乙、丙3个物体（看成质点）同时从图1中A点出发同时到达B点，3个物体的平均速度大小相等方向相同，它们运动的快慢相同吗？平均速度能粗略地反映运动的快慢，“粗略”究竟“粗”到何种程度？是指一个物体运动大致的快慢，还是指有时可以反映运动的快慢有时不可以，或者以上两者兼而有之.到此不禁要问：平均速度的物理意义究竟是什么？在粤教版引入速度时有这样的表述：“初中物理中我们把物体通过的路程与所用时间之比叫做速度.同时我们又知道，路程不能确切地描述物体位置的变化和运动的方向，这样定义的速度也就不能准确反映物体运动中位置变化的快慢.”从这样的表述中，我们可以看出：引入速度这一物理量的重要目的就是要描述物体运动中位置变化的快慢，可是在后面的文本中，并未对此做出呼应，且把平均速度的物理意义表述为：“平均速度只是粗略地反映了物体在经历某段位移时的运动快慢和方向”.那么运动的快慢与位置变化的快慢相同吗？按照人教版的说法二者可以等价，“不同的运动位置变化的快慢往往不同，也就是说，运动的快慢不同.”如果二者等价的话，这就至少要回答一个问题，运动快的物体是不是空间位置变化就一定快.某学生用了60s沿400m的运动场跑了整整1圈，请问该学生的平均速度是0，其空间位置变化快慢为0，其运动的快慢也为0吗？再如前例中甲、乙、丙3个物体，运动的快慢是不同的，但是空间位置变化的快慢是一样的.另外，对甲、丙这样的做曲线运动的物体其平均速度的方向就是位移的方向，而其运动的方向是运动轨迹上该点的切线方向，时刻在变化，用平均速度来粗略反映其运动的方向究竟有多大的意义？

综上，笔者认为，平均速度粗略地描述运动的快慢或者粗略地描述运动的快慢与方向都值得商榷.由于位移是描述物体空间位置的变化，那么位移与时间的比值应该反映的是单位时间里运动物体空间位置的变化，即平均速度反映的应该是物体空间位置变化的快慢和方向.

那么，用什么物理量来表示运动的平均快慢呢？平均速率.平均速率是物体发生的路程与发生该段路程所用时间的比值.

3 瞬时速度对比分析

3.1 瞬时速度概念对比分析

5个版本的物理教材中关于瞬时速度的这一概念的定义各不相同.

人教版：“为了描述精确些，可以把Δt取得小一些.物体从t到t＋Δt这样一个较小的时间间隔内，运动快慢的差异也就小一些.Δt越小，运动的描述就越精确.如果Δt非常非常小，就可以认为表示的就是物体在时刻t时的速度，这个速度叫做瞬时速度.”

粤教版：“瞬时速度是物体在某一时刻前后无穷短时间内的平均速度.”

沪科版：“运动物体在某一时刻或某一位置的速度，叫做瞬时速度.”

鲁科版：“运动物体在某时刻或某位置的速度，叫做瞬时速度.”

教科版：“要精确描述物体在某时刻或经某位置时的运动的快慢，就要知道运动物体在某一时刻或某一位置的速度，这种在某一时刻或某一位置的速度称为瞬时速度.”

人教版和粤教版的表述都用到的数学上极限的思想，学生比较难懂.人教版更详细一些，粤教版太笼统，学生理解的难度更大，但是这样定义有利于学生理解瞬时速度和平均速度之间的关系，也有利于学生理解用光电门和数字计时器测量瞬时速度.沪科版、鲁科版、教科版的表述都比较直观，学生好理解，这样的定义学生能够更好地把瞬时速度和时刻、位置相对应，有利于学生区分平均速度和瞬时速度.教学中应该根据学生情况，选择其中的一种给学生讲解.

3.2 瞬时速度测量的对比分析

5个版本的教材都对瞬时速度的测量做了介绍.但是出现位置、方法、详细程度等有所不同.

人教版，在速度一节中没有编排瞬时速度测量的内容，但是在紧随其后的“实验：用打点计时器测速度”一节中介绍了分析纸带，选取点，用平均速度代替瞬时速度的方法，并在该节的做一做栏目介绍了借助传感器用计算机测速度，在科学漫步栏目介绍了气垫导轨和数字计时器测量瞬时速度.人教版介绍的方法比较丰富，拓展了学生的视野.

粤教版、沪科版、鲁科版，在速度一节中，对瞬时速度定义之后，介绍了用光电门和数字计时器测量瞬时速度.

教科版，介绍了分析纸带计算瞬时速度的方法——可以将与某点相邻的2个计数点间的平均速度当作该点的瞬时速度.并在讨论交流栏目要求学生“怎样根据图中的纸带求出打A、B、C、D、E各计数点时的瞬时速度？”并在本节课后发展空间实验室栏目介绍了应用数据实时采集系统（DIS）测速度，重点介绍了测量瞬时速度大小的两种传感器——光电门传感器、运动传感器.

用打点计时器测量的瞬时速度，所用器材便宜，一般的高中都有配置，对学生实验操作、数据处理要求较高，可以很好地锻炼学生的动手能力、计算能力，可以让学生通过该实验获得很好的情感体验.但是测量误差较大.光电门与数字计时器的配合测速度，测量比较准确，操作难度不大，能很好地锻炼学生的动手和计算能力.用数据实时采集系统（DIS）测速度，用传感器和计算机可以很快测量并计算出结果，但是会让学生失去锻炼计算能力的机会和体验，而培养用数学知识处理物理问题的能力是物理课程重要使命之一.每种测量方法各有优点，教师应该根据学生实际和学校实验条件选择.

4 速度究竟是什么

4.1 速度是瞬时速度的简称吗？

速度究竟应该指瞬时速度和平均速度，还是瞬时速度的简称？5个版本的物理教材中，只有人教版和粤教版有明确的表述.

粤教版，“我们通常把瞬时速度简称为速度.”

人教版，“以后的叙述中，‘速度’一词有时指平均速度，有时指瞬时速度，要根据上下文判断.”

可以看出2个版本物理教材的观点是截然不同的，粤教版认为“速度”是瞬时速度的简称，而人教版则认为“速度”有时指的是平均速度，有时指的是瞬时速度.其他3个版本的教材虽然没有明确的表述“速度”的范畴是什么，但是从其文本编排上可以看出编者的观点.沪科版，在“怎样描述运动的快慢”一节中先回答什么是速度，然后是平均速度和瞬时速度，也应该是认为“速度”应该是包括平均速度和瞬时速度.教科版，在“运动快慢与方向的描述”一节中先阐述运动快慢的描述——速度，然后是平均速度和瞬时速度，从其框架上来看，教科版也认为“速度”应该包括平均速度和瞬时速度.鲁科版，在“速度与加速度”一节中依次介绍了平均速度和瞬时速度，该版本的编者只是提到“瞬时速度是一个矢量，在直线运动中，瞬时速度的方向与物体运动方向相同，它的大小叫做瞬时速率，有时简称速率”，所以鲁科版的观点应该是偏向粤教版的.那么，课程标准的编写者又是怎样认为的呢？课标中关于速度的表述：“经历匀变速直线运动的实验研究过程，理解位移、速度和加速度，了解匀变速直线运动的规律，体会实验在发现自然规律中的作用.”这里的“速度”应该指平均速度和瞬时速度的总称.课程标准中“速度”指如果只是瞬时速度，那么高中物理就无需学习平均速度这一个重要物理量，这显然不对.且从生活用语的习惯来看，速度仅指瞬时速度是片面的，毕竟物理课程“从生活走进物理 从物理走向社会”.

综上所述，笔者更倾向于人教版的观点，“速度”的范畴应该包括平均速度和瞬时速度，要根据上下文来理解.

4.2 是速率还是速度？

5个版本的教材关于“速率”的表述如下.

粤教版，“汽车上的车速里程表能显示汽车行驶中每一个瞬间速度的大小，即瞬时速度.”

教科版，“瞬时速度的大小称为瞬时速率，简称速率.”

鲁科版，“瞬时速度是一个矢量，在直线运动中，瞬时速度的方向与物体运动方向相同，它的大小叫做瞬时速率，有时简称速率.”

沪科版，“瞬时速度的大小，叫做瞬时速率（instantaneous speed，简称速率）.”

人教版，“瞬时速度的大小通常叫做速率.”“日常生活和物理学中说到的‘速度’，有时是速率，要根据上下文判断.”

教科版、鲁科版、沪科版都认为“速率”是瞬时速度大小的简称.粤教版混淆了瞬时速度与瞬时速率.人教版，虽然也认为“瞬时速度的大小通常叫做速率”，但是人教版也认为““日常生活和物理学中说到的‘速度’，有时是速率，要根据上下文判断”.人教版和粤教版的表述会导致学生认知上的混乱.

5 是速度计还是速率计？

在编写瞬时速度时，5个版本的教材都在不同位置，或作为引入新内容，或举例，或拓展，提到了汽车的车速表，但是5个版本对该仪表的叫法各不相同.人教版，“汽车速度计”；粤教版，“汽车车速里程表”；教科版，“汽车速度表”；鲁科版，“速度计”；沪科版，“速率计”.该仪表不能显示汽车运动的方向，所以从物理学的角度来看，“速率计”的叫法比较科学.

对仪器名称叫法的混乱，会引起师生认知、思维上的混乱，建议各版本教材统一.

1 张大昌.普通高中课程标准实验教科书 物理1［M］.北京：人民教育出版社，2011：15－17.

2 保宗悌.普通高中课程标准实验教科书 物理必修1［M］.广州：广东教育出版社，2005：12－14.

3 束炳如，何润东.普通高中课程标准实验教科书 物理1［M］.上海：上海科技教育出版社，2011：27－35.

4 廖伯琴.普通高中课程标准实验教科书 物理1［M］.济南：山东科学技术出版社，2011：22－24.

5 陈熙谋，吴祖仁.普通高中课程标准实验教科书 物理1［M］.北京：教育科学出版社，2005：10－15.