对人教版高中物理教科书练习题的商榷

张香保 欧阳志辉 严爱斌

摘 要：教科书和教师用书是师生开展课堂教学的重要资源。高中物理新课程标准实施已经长达十年之久，但高中物理教科书内容和编排方面仍然存在不少值得探讨的问题。文章就人教社《物理1（必修）》教科书和教师用书《牛顿第一定律》一节中的“问题与练习1（1）”存在的问题进行阐述并提出修改建议。

关键词：高中物理；教科书；练习题；修改建议

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）10-0078-2

由人民教育出版社、课程教材研究所和物理课程教材研究开发中心共同编著的普通高中课程标准实验教科书《物理1（必修）》（以下简称“教科书”）（ 2010年第三版 2015年5月第8次印刷）第70页，第四章《牛顿运动定律》中第一节 《牛顿第一定律》给出的“问题与练习”中的第1题第（1）小题及该节习题设计存在不少有待讨论的问题。

“教科书”中的第1题的题目是：

1.回答下列问题：

（1）飞机投弹时，如果当目标在飞机的正下方时投下炮弹，能击中目标吗？为什么？

（2）地球在从西向东自转。你向上跳起来以后，而不落到原地的西边？

笔者在教学过程中，经过分析研究发现该练习题第（1）小题从设计到表述以致于分析解答都有值得商榷的地方。

首先，从该节教学目标来分析，由人教社编著的对应教师用书（以下简称“教师用书”）第123页根据《普通高中课程标准》明确指出教学过程中要求学生“（1）能大致叙述发现牛顿第一定律的历史过程，并能作出初步的评述；（2）能清楚地描述伽利略关于力和运动的思想观念，以及对应设计出的理想实验和相应的推理结论；……”作为该节课中四个教学目标中的第1、2个教学目标。而且“教学用书”又在第141页教学设计示例中将要求学生“认识伽利略研究运动和力的思想方法，了解理想实验的作用”作为该节教学中三个教学重点之一。笔者认为，“教学用书”这样确定教学目标和重点正是重视知识的发生、发展和形成过程，培养学生的物理学科素养，而且教科书的正文中努力贯穿了这一教学理念。教科书在对亚里士多德关于运动和力的关系进行了回顾之后，花费较大的篇幅重点展示了伽利略通过理想斜面实验推翻了亚里士多德的观点。理想斜面实验的意义在于它首次抛弃了那种单纯依靠思辨来研究物理的行为方式，确立了实验在物理研究中的基本地位。但是，教科书在该节设计的4个练习题中，第1、2题都是要求应用惯性知识分析说明实际问题和自然现象的；而第3题是通过实例强化学生对牛顿第一定律的理解；第4题是一个拓展延伸题，旨在使学生对非惯性系有进一步的认识，知道惯性定律有一定的使用范围。4个练习题没有一个属于伽利略理想斜面实验的内容，全部涉及的都是惯性知识的应用，置知识的获取过程于不顾，致使学生不知不觉坠入题海之中。尤其值得提醒的是，第1题中的两小题似乎有重复之嫌，两道小题目都是说明运动的物体离开原来的附着物后，物体由于具有惯性从而保持原来运动的速度。该练习题的第（1）小题“飞机投弹”的背景又与该教科书第一章第一节图1.1-4几乎雷同（如图1）。

其次，“教科书”第1题第（1）小题题设条件不充分，表述中存在歧义。飞机投弹时飞机是静止的还是运动的，是水平运动还是沿竖直方向或斜向运动，题目没有作出限定性说明。飞机的运动状态决定着炮弹的运动状态，决定了炮弹能否击中目标，但“教科书”题中没有作出任何交代，让学生模棱两可。可“教师用书”第125页对该题的解答直接作了明确的说明“不能击中目标。因为炮弹被投下后，由于惯性，在水平方向上仍保持与飞机相同的速度，由于目标静止不动，炮弹就会落到目标的前方。”解答过程明显增加了题设飞机 “水平匀速飞行” 条件。如果该题目仍然想保留，建议教师在教学过程或者编者在修编教科书时将题目改写成“（1）在沿直线水平匀速飞行的飞机上投弹时，如果当目标在飞机的正下方时投下炮弹，能击中目标吗？为什么？”

第三，“教师用书”在分析解答该练习题时，为了帮助学生理解飞机投弹后飞机和炮弹的运动过程，给出了频闪照片运动图示“图4-1”（如图2），但该图出现了几处明显的错误：一是飞机投弹时目标（房子）不在飞机正下方；二是炮弹的水平速度与飞机速度不相等；三是炮弹水平方向在相等的时间内运动的水平位移不相同，这与解答说明中“炮弹投下后，由于惯性，在水平方向上仍然保持与飞机相同的速度”相悖。编者旨在通过作图直观简洁地表述问题，但由于图示不规范、欠科学，弄巧成拙，倒有画蛇添足之感。

基于以上几点，为了减少练习题的重复性，巩固对伽利略理想斜面实验的理解，笔者建议将教科书中第1题中的第（1）小题删除，增加下面练习题作为第1题：

1.伽利略设计了课本如图4.1-1所示的理想斜面实验，下列情境中，有一个是符合事实的，其余是理想化的推论。

A.如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度；

B.两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；

C.减少第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；

D.继续减少第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面持续地做匀速运动。

请将上述理想实验中的步骤按照正确的顺序排列__________（只要写出序号即可）。

在上述步骤中，属于事实的是_________，属于推论的是_________。

同时，将“教科书”原来的第1题第（2）问改为第2题，原来的第2、3题分别改为第3、4题。而教科书第4题“4.请你通过实例说明，如果所选的参考系在相对于某惯性系做变速运动，惯性定律在所选的参考系中就不成立。”作为考查牛顿第一定律适用范围，属于拓展性的知识，不属于教学的基本要求，建议删除。

伽利略理想斜面实验蕴涵了重要的科学方法，首次确立了实验在物理研究中的地位。将伽利略理想实验设计成练习题，有利于使学生加深对伽利略“理想实验”的实验基础和推理过程的认可，体会伽利略斜面理想实验的猜想依据、思维方式，注重物理规律的发现和发展，领会科学家的创造性思维品质，让学生在巩固练习中、回味体验中获得物理规律，在物理史实回放中领略科学思维的魅力，提升学科素养。

参考文献：

[1]人民教育出版社，课程教材研究所.普通高中物理课程标准实验教科书物理1必修[M].北京：人民教育出版社，2013.

[2]人民教育出版社，课程教材研究所.普通高中物理课程标准实验教科书物理1必修·教师教学用书[M].北京：人民教育出版社，2013.

[3]广东教育出版社，广东基础教育课程资源研究开发中心物理教材编写组.物理1必修[M].广州：广东教育出版社，2013.

[4]郑曼瑶，张军朋.《牛顿第一定律》教学的创新设计[J]. 物理教学探讨，2014，32（8）：66—68.

[5]王丽萍.结合物理学史史料教给学生研究方法[J]. 物理教学探讨，2009，27（12）：69—71.

[6]廖忠福.如何通过有效设疑实现高效课堂——以《伽利略的理想实验和牛顿第一定律》为例[J]. 物理教学探讨，2013，31（6）：5—7.