美国高中物理教材习题取材的生活视角及启示

常晓慧++侯恕++陈荣环

摘要：本文选取美国高中物理教材《Physics：Principles and Problems》中较典型的习题，从日常生活、体育生活、文化生活三个维度介绍美国高中物理教材习题取材的生活视角，并阐述了对我国新一轮课程改革教材习题编制的启示

关键词：美国高中物理教材；习题；启示

作者简介：常晓慧（1992-）女，河北人，物理课程与教学论专业研究生在读，主要从事物理教育研究；

侯恕（1966-）女，副教授，博士，主要从事物理教育研究.

美国当前的主流教材《Physics：Principles and Problems》（《物理：原理与问题》以下简称《原理与问题》）中的大部分习题都是从学生生活的视角出发本文选取其中的几个习题从日常生活、体育生活、文化生活三个维度介绍美国高中物理教材习题取材的生活视角，并阐述对我国新一轮课程改革教材习题编制的启示

1美国高中物理教材习题赏析

11从日常生活取材

习题1一种澳大利亚生产的软饮料有“低热量可乐”的标签，且标签上标明“100 mL产生17 kJ的热量”，这罐可乐有375 mL凯特拉喝了这罐饮料后，想通过爬楼梯的方式来消耗此次输入的热量如果凯特拉的质量是650 kg，那么为了达到目标，他需要爬多高的楼梯？[1]

解析：本题选自《原理与问题》第12章“热能”章末评估习题的66题，市场上普通的可乐每100 mL产生热量180 kJ，约是题目中“低热量可乐”的100倍根据题意可知一罐“低热量可乐”产生的总热量为6375 J，要消耗这罐饮料的热量需要克服自身重力做功，凯特拉的质量是650 kg，因此需爬约10 m高的楼梯，而普通可乐则需要爬1000 m高的楼梯

习题2试用化妆品的顾客的鼻子高300 cm，她站在凹面镜前600 cm处，凹面镜的焦距为140 cm用下列方法求顾客鼻子的像距和像高

a按比例绘制光路图

b面镜公式和放大率公式[2]

解析：本题选自《原理与问题》第18章“折射和透镜”章末评估习题的115题，按比例绘制的光路图如图1所示，由图可知，此时顾客的鼻子在凹面镜中成正立放大的虚像

根据面镜公式1f=1di+1d0（f为凹面镜焦距，di为像距，d0为物距），可知像距di=-105cm，根据放大率公式m=hih0=-did0（hi为像高，h0为物高），可知顾客鼻子的像高hi=525cm

以上两个问题均选取自学生的日常生活，很多学生喜欢喝可乐，可乐是热量很高的饮料，很容易使人发胖，问题1中“软饮料”的热量却非常低通过该题，学生对“软饮料”的热量有了一个更直观的认识，并且会引起学生对“软饮料”的好奇心以及进一步研究照镜子是每个人每天都会做的事情，问题2中可以把鼻子变高的“美人镜”会引起学生极大的研究兴趣这些贴近学生生活的情境设置，不仅可以引起学生的学习兴趣，增加学生的亲切感，使物理学习变得充满趣味性，而且可以使学生将自身的生活经验与所学的物理知识联系在一起，从而对所学的物理知识形成更立体的认知，促进学生知识结构的完善同时也可以使学生养成善于观察生活现象的习惯，愿意更积极地体验生活，形成思考问题和分析问题的习惯

12从体育生活中取材

习题3你正在坐着观看棒球比赛，突然一个界外球朝你飞来你准备用手接住这个球为了保证安全，你的手是迎着球静止不动，还是顺着球的运动方向移动？为什么？[3]

解析：本题选自《原理与问题》第9章“动量与动量守恒”第47题，考查动量定理的知识，用手接棒球时，顺着球的方向移动手，可以延长手与棒球的作用时间，根据动量定理，可以减小球与棒球之间的作用力

习题4如图2所示，体操运动员正在练习一个常规动作首先，她用手握住高杠，用力摇摆她的身体，倒立于高杠上，又环绕高杠旋转然后，她用双手抱住双膝，以这个姿势离开高杠，最后她直立向上用双足落地

a在体操运动员常规动作的第二与最后这两步中，分别环绕什么轴自转？

b将她三个姿势的转动惯量由大到小排序

c将她三个姿势的角速度由大到小排序[4]

解析：本题选自《原理与问题》第9章“动量与动量守恒”第88题，主要考查角动量守恒的知识，运动员在高杠上旋转时，以高杠为轴转动，这时重力围绕转动轴（高杠）产生外力矩，使人体向下转动，同时运动员靠惯性和自身做功，使人体向上转动离开高杠，人体在空中旋转过程中，转动轴过人体的重心，外力矩为零，角动量守恒因为转动惯量I = Σ mi r2i ，所以人体质量越远离转动轴分布，转动惯量越大，运动员双手抱住双膝，转动惯量减小，落地时，运动员身体打开，转动惯量又增大空中旋转的过程中角动量守恒，角动量J=Iω，所以转动惯量越大，角速度越小，因此双手抱住双膝后，角速度增大，运动员转得快，而身体打开准备落地时，角速度减小，运动员转速减小

以上两个问题都是从体育运动中取材的，棒球是美国中小学生最喜爱的运动，学生有丰富的直接经验，体操运动则是极具观赏性的体育运动，深受体育爱好者的喜爱，以这些体育运动为题材，可以增加学生的亲切感，提升学习物理的兴趣，增加物理学习的趣味性，同时这样的习题编制可以充分利用学生的经验，加深学生对物理问题的理解，使学生形成对物理知识更立体的认知，完善学生的认知结构

13從文化生活中取材

习题5在希腊神话中，上帝惩罚科林斯王，让他不停地将巨大的岩石推上山顶，每次到达山顶后，岩石又会滚回山脚如果岩石的质量为215 kg，山高33 m，科林斯王的平均功率为02 kW，那么1 h内他能将岩石推上山顶几次？[5]

解析：本题选自《原理与问题》第12章“热能”章末评估习题的82题，首先根据功率，求出科林斯王1h做的功，然后求出将岩石推上山顶所需要的功，就可以计算出1 h内他能将岩石推上山顶几次