張香保 歐陽志輝 嚴(yán)愛斌

摘 要：教科書和教師用書是師生開展課堂教學(xué)的重要資源。高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)實施已經(jīng)長達(dá)十年之久，但高中物理教科書內(nèi)容和編排方面仍然存在不少值得探討的問題。文章就人教社《物理1（必修）》教科書和教師用書《牛頓第一定律》一節(jié)中的“問題與練習(xí)1（1）”存在的問題進(jìn)行闡述并提出修改建議。

關(guān)鍵詞：高中物理；教科書；練習(xí)題；修改建議

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）10-0078-2

由人民教育出版社、課程教材研究所和物理課程教材研究開發(fā)中心共同編著的普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書《物理1（必修）》（以下簡稱“教科書”）（ 2010年第三版 2015年5月第8次印刷）第70頁，第四章《牛頓運動定律》中第一節(jié) 《牛頓第一定律》給出的“問題與練習(xí)”中的第1題第（1）小題及該節(jié)習(xí)題設(shè)計存在不少有待討論的問題。

“教科書”中的第1題的題目是：

1.回答下列問題：

（1）飛機(jī)投彈時，如果當(dāng)目標(biāo)在飛機(jī)的正下方時投下炮彈，能擊中目標(biāo)嗎？為什么？

（2）地球在從西向東自轉(zhuǎn)。你向上跳起來以后，而不落到原地的西邊？

筆者在教學(xué)過程中，經(jīng)過分析研究發(fā)現(xiàn)該練習(xí)題第（1）小題從設(shè)計到表述以致于分析解答都有值得商榷的地方。

首先，從該節(jié)教學(xué)目標(biāo)來分析，由人教社編著的對應(yīng)教師用書（以下簡稱“教師用書”）第123頁根據(jù)《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出教學(xué)過程中要求學(xué)生“（1）能大致敘述發(fā)現(xiàn)牛頓第一定律的歷史過程，并能作出初步的評述；（2）能清楚地描述伽利略關(guān)于力和運動的思想觀念，以及對應(yīng)設(shè)計出的理想實驗和相應(yīng)的推理結(jié)論；……”作為該節(jié)課中四個教學(xué)目標(biāo)中的第1、2個教學(xué)目標(biāo)。而且“教學(xué)用書”又在第141頁教學(xué)設(shè)計示例中將要求學(xué)生“認(rèn)識伽利略研究運動和力的思想方法，了解理想實驗的作用”作為該節(jié)教學(xué)中三個教學(xué)重點之一。筆者認(rèn)為，“教學(xué)用書”這樣確定教學(xué)目標(biāo)和重點正是重視知識的發(fā)生、發(fā)展和形成過程，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)，而且教科書的正文中努力貫穿了這一教學(xué)理念。教科書在對亞里士多德關(guān)于運動和力的關(guān)系進(jìn)行了回顧之后，花費較大的篇幅重點展示了伽利略通過理想斜面實驗推翻了亞里士多德的觀點。理想斜面實驗的意義在于它首次拋棄了那種單純依靠思辨來研究物理的行為方式，確立了實驗在物理研究中的基本地位。但是，教科書在該節(jié)設(shè)計的4個練習(xí)題中，第1、2題都是要求應(yīng)用慣性知識分析說明實際問題和自然現(xiàn)象的；而第3題是通過實例強(qiáng)化學(xué)生對牛頓第一定律的理解；第4題是一個拓展延伸題，旨在使學(xué)生對非慣性系有進(jìn)一步的認(rèn)識，知道慣性定律有一定的使用范圍。4個練習(xí)題沒有一個屬于伽利略理想斜面實驗的內(nèi)容，全部涉及的都是慣性知識的應(yīng)用，置知識的獲取過程于不顧，致使學(xué)生不知不覺墜入題海之中。尤其值得提醒的是，第1題中的兩小題似乎有重復(fù)之嫌，兩道小題目都是說明運動的物體離開原來的附著物后，物體由于具有慣性從而保持原來運動的速度。該練習(xí)題的第（1）小題“飛機(jī)投彈”的背景又與該教科書第一章第一節(jié)圖1.1-4幾乎雷同（如圖1）。

其次，“教科書”第1題第（1）小題題設(shè)條件不充分，表述中存在歧義。飛機(jī)投彈時飛機(jī)是靜止的還是運動的，是水平運動還是沿豎直方向或斜向運動，題目沒有作出限定性說明。飛機(jī)的運動狀態(tài)決定著炮彈的運動狀態(tài)，決定了炮彈能否擊中目標(biāo)，但“教科書”題中沒有作出任何交代，讓學(xué)生模棱兩可?？伞敖處熡脮钡?25頁對該題的解答直接作了明確的說明“不能擊中目標(biāo)。因為炮彈被投下后，由于慣性，在水平方向上仍保持與飛機(jī)相同的速度，由于目標(biāo)靜止不動，炮彈就會落到目標(biāo)的前方?！苯獯疬^程明顯增加了題設(shè)飛機(jī) “水平勻速飛行” 條件。如果該題目仍然想保留，建議教師在教學(xué)過程或者編者在修編教科書時將題目改寫成“（1）在沿直線水平勻速飛行的飛機(jī)上投彈時，如果當(dāng)目標(biāo)在飛機(jī)的正下方時投下炮彈，能擊中目標(biāo)嗎？為什么？”

第三，“教師用書”在分析解答該練習(xí)題時，為了幫助學(xué)生理解飛機(jī)投彈后飛機(jī)和炮彈的運動過程，給出了頻閃照片運動圖示“圖4-1”（如圖2），但該圖出現(xiàn)了幾處明顯的錯誤：一是飛機(jī)投彈時目標(biāo)（房子）不在飛機(jī)正下方；二是炮彈的水平速度與飛機(jī)速度不相等；三是炮彈水平方向在相等的時間內(nèi)運動的水平位移不相同，這與解答說明中“炮彈投下后，由于慣性，在水平方向上仍然保持與飛機(jī)相同的速度”相悖。編者旨在通過作圖直觀簡潔地表述問題，但由于圖示不規(guī)范、欠科學(xué)，弄巧成拙，倒有畫蛇添足之感。

基于以上幾點，為了減少練習(xí)題的重復(fù)性，鞏固對伽利略理想斜面實驗的理解，筆者建議將教科書中第1題中的第（1）小題刪除，增加下面練習(xí)題作為第1題：

1.伽利略設(shè)計了課本如圖4.1-1所示的理想斜面實驗，下列情境中，有一個是符合事實的，其余是理想化的推論。

A.如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫艜r的高度；

B.兩個對接的斜面，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球?qū)L上另一個斜面；

C.減少第二個斜面的傾角，小球在這斜面上仍然要達(dá)到原來的高度；

D.繼續(xù)減少第二個斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球要沿水平面持續(xù)地做勻速運動。

請將上述理想實驗中的步驟按照正確的順序排列__________（只要寫出序號即可）。

在上述步驟中，屬于事實的是_________，屬于推論的是_________。

同時，將“教科書”原來的第1題第（2）問改為第2題，原來的第2、3題分別改為第3、4題。而教科書第4題“4.請你通過實例說明，如果所選的參考系在相對于某慣性系做變速運動，慣性定律在所選的參考系中就不成立。”作為考查牛頓第一定律適用范圍，屬于拓展性的知識，不屬于教學(xué)的基本要求，建議刪除。

伽利略理想斜面實驗蘊(yùn)涵了重要的科學(xué)方法，首次確立了實驗在物理研究中的地位。將伽利略理想實驗設(shè)計成練習(xí)題，有利于使學(xué)生加深對伽利略“理想實驗”的實驗基礎(chǔ)和推理過程的認(rèn)可，體會伽利略斜面理想實驗的猜想依據(jù)、思維方式，注重物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展，領(lǐng)會科學(xué)家的創(chuàng)造性思維品質(zhì)，讓學(xué)生在鞏固練習(xí)中、回味體驗中獲得物理規(guī)律，在物理史實回放中領(lǐng)略科學(xué)思維的魅力，提升學(xué)科素養(yǎng)。

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