对人教版高中物理教材实验内容编写的一些质疑和修改建议

周喆

【摘 要】指出人教版物理教材中实验内容部分编写中存在的一些令人质疑、欠妥甚至错误的不利于教学之处，针对不同实验内容进行梳理和归纳，指出教材中应该修改的几处错误或值得商榷的说法，并给予相应的修改建议。

【关键词】物理实验 质疑 商榷 错误 修改建议

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）07B-0111-02

广西作为参加新课程标准改革的最后一个地方，从2012年9月至去年完成全国高考，高中物理教学中采用了人民教育出版社出版（2010年3月或4月第3版）的普通高中课程标准实验教科书。在此轮本地区新课改实施的具体教学、集体备课和研究学习过程中逐渐发现了一些该套教材实验内容编写存在的令人质疑、欠妥甚至错误的不利于教学之处。现针对不同实验内容进行梳理和归纳，并且分别提出相应的修改建议，供大家在后续的新课改的进一步实施或教材改版时加以参考和借鉴。限于篇幅和本人水平局限，在本文后面提供的相关“参考文献”中有同行已经先后提出了正确的观点并进行详细论述，在此文中将加以采用而不再过多展开，敬请原作者谅解，有意者可查阅所列原文。此文意在抛砖引玉，以得到大家的关注。

一、对一处建立物理概念的实验内容的质疑

必修2的23页至24页“实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”，该实验在实际操作时对于学生来说有两方面的困难：一是用秒表测周期及线速度，用天平测钢球的质量，利用轨迹圆半径和悬点的竖直高度（用刻度尺）测定tanθ，无论是演示实验还是分组实验，测量工具及待测物理量较多，已经超出“粗略验证”的本意；二是由水平面内的轨迹圆确认所需要的向心力，再由竖直面至圆锥面分析实际的力如何提供向心力，需要学生具备足够的空间想象能力和应用数学的能力。这些对于刚开始认识向心力的学生来说，台阶过高。而大多数学校仍然保留有“向心力演示器”，其主要是通过皮带将两个变速塔轮连接起来操作，用它来进行实验是因为有前两节的“问题与练习”和“思考与讨论”作为基础，相当于其内容的延伸，所以在课堂上操作比较容易，表现比较直观，理解比较容易，也能较完整和较快地体现控制变量的探究方法，用来“粗略验证”的台阶较低。因此建议将“演示（或做一做）：用向心力演示器粗略验证向心力大小的表达式”（或者作为实验方案一）及相关内容编排在“实验：用圆锥摆粗略验证向心力大小的表达式”（或者作为实验方案二）之前。

另外，必修2的23页“向心加速度的表达式”和“向心力的表达式”，均应分别修改为“向心加速度大小的表达式”和“向心力大小的表达式”，这样既与前一节的表述保持一致，又使得向心力的矢量性更加凸显，为后面向心力实例分析和矢量处理奠定好基础。

二、对有关物理规律的实验内容的一些质疑

1.在必修1的56页“胡克定律”相关内容中，虽然有“实验表明”的叙述，但没有相应实验设计、探究过程等的设置。一方面在初中教材中原来就没有这类实验的要求，另一方面也不符合《普通高中物理课程标准》中“通过实验了解物体的弹性，知道胡克定律”的内容标准，何况《新课标高考考试大纲》中一直有“实验：探究弹力和弹簧伸长的关系”的明确要求，并且在近几年全国高考新课标试卷中对此实验已做了重点考查。

为了落实新课程标准，使正常教学与高考实现无缝衔接和统一，教材在此处应该增加比较完整的“实验：探究弹力和弹簧伸长的关系”的内容，并在实验后留出拓展性作业：（1）调查日常生活和生产中所用弹簧的形状及使用目的（如获得弹力或减缓振动等）；（2）制作一个简易弹簧秤，用胡克定律解释其工作原理。

2.牛顿第一定律不应涉及“质量”，而本节教材69页至70页“惯性与质量”内容所涉及的力、质量和加速度三个物理量，正是牛顿第二定律的核心内容。从学生最近发展区出发，建议将“惯性与质量”包括“思考与讨论”的内容向后编排到第二节《实验：探究加速度与力、质量的关系》的开始部分。

3.必修2的第七章第六节《实验：探究功与速度变化的关系（动能定理）》中的参考案例二，当橡皮筋、小车等器材选择不妥当时，会使得实验的探究过程和效果不够理想。建议在70页“操作与作图的技巧”下方的“在第二个方案中”之后，增加“可以选用如下器材：小车（前端带小钩，有带轮缘的轮子）；100～200g的砝码；用铝合金轨道制成的斜轨道（并在斜轨道一端的两侧适当位置对称地固定两个用于固定橡皮筋的铁夹子）；电火花打点计时器及纸带；6根等长的约为62cm的同规格、两端分别系有两个小钩的橡皮筋（横断面为圆形、单根半径约为0.7mm的橡皮筋，或用去掉外层包裹纱线的圆柱状的松紧带，也可用已仔细剪成单股的带状松紧带）”。

4.选修3-5的第2页至第4页，即第一节《实验：探究碰撞中的不变量（动量守恒定律）》的“实验的基本思路”中“现在的问题是（猜想和假设）”之后的内容和“需要考虑的问题”下方表格中的表达式，以及第4页第一段“举例来说”之后的说明，有多处既不符合“最近发展区”理论，又没有代表一定的物理意义。现提出以下三种层次的猜想与假设，建议将教材中相应内容进行修改：“猜测1：，即碰撞前后系统速度的平均值保持不变。猜测2：即碰撞前后系统总的动能保持不变。猜测3：，即碰撞前后两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和保持不变。”

三、教材中应该修改的几处错误或值得商榷的说法

1.必修2的第4页“做一做（实验）”中的飞镖本意是要“显示曲线运动速度方向的”，但是“飞镖的指向根本不可能是它做曲线运动的速度方向”，或者说“飞镖的实际速度方向并不是飞镖指示的方向”。既然如文中制作的飞镖及其现象的描述与实际不符合，目前还没有其它正确、恰当的器材和操作方法，建议将该“做一做”整体删除掉，以防止影响前后内容及引起错误地应用。

2.必修2的13页“图5.3-1某物体做平抛运动的轨迹”左侧内容中有“例如M3的坐标为x=2.8mm，y=1.9mm”。经过对比学生实际实验测得的数据，发现可能是编排“单位”时出现了疏忽，应当修改为“例如M3的坐标为x=2.8cm，y=1.9cm”。

3.选修3-4的34页至35页“波的干涉”传承了旧教材的内容，作为多年以来教学的重点和难点之一，通过教材内容让学生理解了两列相干波相遇的某点为什么是加强点或减弱点，但是在后续拓展时虽然有34页“图12.4-5波的干涉的示意图”可以帮助识别和记忆，若要让学生去确定加强点（加强区域）或减弱点（减弱区域）分布的规律并加以应用，在新课教学过程中学生往往不得要领、手足无措，即使把“满足波程差等于波长整数倍的点为加强点，处于加强区域”的结论经过简单引导告诉学生，学生往往仍一头雾水或一知半解。尤其近几年高考已经多次考查两相干波源连线上、连线的中垂线上或相应坐标轴上、周围封闭路径上加强点分布的位置及数目等实际问题。出现这些疑难问题的症结主要是教学中没有及时将“干涉图样”及分布规律与数学的双曲线知识和方法有机联系和融合起来，让学生失去了数形结合、数理逻辑统一的极好素材和发展潜能的有利时机。

综上所述，建议在35页“做一做（实验）：操场上声音的干涉”之后，增加“思考与讨论：同学们可以回忆、查阅数学的双曲线及其图象知识和方法，并且联系图12.4-5波的干涉的示意图，尝试推理、得出两相干波源周围哪些位置是加强点？哪些位置又是减弱点？然后进一步总结、确定出加强点（加强区域）或减弱点（减弱区域）分布的规律”。

4.选修3-4的54页小标题“决定条纹间距的条件”应该修改为：“出现明暗干涉条纹的条件”。这样才能与其后面的内容相符合，也与56页小标题“实验原理”后面的内容不再造成误解和冲突。

为了维护人教版物理教材实验内容的科学性、权威性和普及性，更加充分地贯彻落实普通高中物理课程标准，以上进行了不同实验内容的梳理和归纳，逐项提出了针对教材中有关实验内容的一些质疑、错误、值得商榷之处和相应的修改建议，望在教材再版时专家们能借鉴或采纳，以修去原有的瑕疵或不足。由于本人水平有限，若有不妥或仍然存在未提出的类似问题，请专家和同仁们在进一步教学实践中继续发掘和批评指正。

【参考文献】

[1]陈心焕.例谈《向心力与向心加速度》新课教学[J].中学物理，2015（7）

[2]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（实验）[M].人民教育出版社，2003.4（第1版）

[3]李会，晏保文.对《牛顿第一定律》教材内容的修改建议[J].中学物理教学参考，2014（12）

[4]刘升，李志强.“探究功与速度变化的关系”实验改进[J].中学物理教学参考，2013（10）

[5]吴健.对人教版教材“实验：探究碰撞中的不变量”编写的一点质疑[J].中学物理，2015（7）

[6]田家娟.关于“飞镖指向”叙述的商榷[J].中学物理教学参考，2013（6）

[7]付正光.人教版教材中几处值得商榷的说法[J].中学物理教学参考，2013（7）

【作者简介】周 喆（1967— ），男，汉族，籍贯甘肃省天水市，现就职于广西师范大学附属中学，中学高级教师，中学市级骨干教师，已有十二部教育教学辅导用书出版和二十多篇专业论文在国家级杂志发表或获各类奖项，一直从事全国中学生物理竞赛和奥林匹克物理竞赛的组织、辅导等教练工作，因所带学生多次荣获全国一、二、三等奖，有十三人次代表广西参加全国中学生物理竞赛决赛或冬令营，先后十次荣获中国物理学会等颁发的优秀指导教师奖。曾被聘为广西师范大学教育硕士学位论文评阅专家，被桂林市教育局聘为中小学教师资格评审专家。

（责编 卢建龙）