董友軍

(汕頭市實(shí)驗(yàn)學(xué)校,廣東 汕頭 515041)

正確理解“靜止” 避免應(yīng)用錯(cuò)誤

董友軍

(汕頭市實(shí)驗(yàn)學(xué)校,廣東 汕頭 515041)

本文介紹人教版教材關(guān)于“靜止”的不同表述,指出不同表述之間存在的矛盾,并對(duì)“靜止”給出正確的理解,同時(shí)指出和更正人教版物理必修1中出現(xiàn)的錯(cuò)誤．

靜止;人教版;物理必修1

“靜止”,是中學(xué)物理常用名詞,在人教版物理必修1中多次用到．筆者在使用人教版物理必修1教學(xué)過程中,發(fā)現(xiàn)有3處的“靜止”,存在應(yīng)用錯(cuò)誤．本文從“靜止”的來源出發(fā),探尋產(chǎn)生應(yīng)用錯(cuò)誤的根源,給出“靜止”的正確理解,同時(shí)指出人教版物理必修1的3處錯(cuò)誤并加以更正．或許筆者的理解還不到位,權(quán)當(dāng)是拋磚引玉,激發(fā)大家參與討論,促進(jìn)物理教學(xué)健康發(fā)展．

1 “靜止”溯源

筆者查閱了人教版初中和高中物理教材,沒有給“靜止”下一個(gè)明確的定義,但人教版物理教材關(guān)于“靜止”的表述有3處．

第1處在人教版物理八年級(jí)上冊(cè)第1章第2節(jié):“人們判斷物體的運(yùn)動(dòng)和靜止,總要選取某一物體作為標(biāo)準(zhǔn)．如果一個(gè)物體的位置相對(duì)于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了變化,就說它是運(yùn)動(dòng)的;如果沒有變化,就說它是靜止的．這個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)的物體叫參照物”．

第2處在人教版物理必修1第4章第1節(jié):“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài),這就是牛頓第一定律”．

第3處在人教版物理必修1第4章第7節(jié):“如果一個(gè)物體在力的作用下保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),我們就說這個(gè)物體處于平衡狀態(tài)．牛頓第二定律告訴我們,當(dāng)物體所受合力為0時(shí),加速度為0,物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”．

2 “靜止”分析

關(guān)于“靜止”的3處表述,筆者有如下分析.

(1) 第1處靜止的表述可以看出,靜止是位置“沒有變化”,說明與之對(duì)應(yīng)的是某一段時(shí)間,描述的是一個(gè)過程,而不是一個(gè)狀態(tài)．且在這個(gè)過程中,位移為0,從而得出速度為0;根據(jù)加速度的定義,還可以推出加速度為0．

(2) 第2處靜止的表述可以看出,靜止是一種“狀態(tài)”, 即靜止?fàn)顟B(tài),而不是一個(gè)過程,與之對(duì)應(yīng)的是某一時(shí)刻．對(duì)于一個(gè)狀態(tài)而言,由于對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)刻,因此只可以得出速度為0,而不能推出加速度為0．

(3) 第3處靜止的表述可以看出,靜止是一種“平衡狀態(tài)”,對(duì)應(yīng)的是某一個(gè)時(shí)刻,此時(shí)刻速度為0．物體處于平衡狀態(tài),即受到合力為0,由牛頓第二定律可得加速度為0．

(4) 從以上分析可以發(fā)現(xiàn),第1處靜止的表述,說明靜止是一個(gè)過程,而第2處和第3處靜止的表述,說明靜止是一個(gè)狀態(tài),過程與狀態(tài),相互矛盾,隱含邏輯沖突,從而造成很多中學(xué)物理教師對(duì)靜止理解出現(xiàn)混亂．

(5) 假如認(rèn)可“靜止”是表示過程,則就對(duì)應(yīng)一段時(shí)間,而在力學(xué)中所說的“狀態(tài)”,又是對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)刻,則“靜止?fàn)顟B(tài)”就是同時(shí)對(duì)應(yīng)一段時(shí)間和一個(gè)時(shí)刻,顯然“靜止?fàn)顟B(tài)”不適合組成一個(gè)新的名詞,因?yàn)槊~內(nèi)部就存在邏輯矛盾.若這樣,“牛頓第一定律”也就存在表述不當(dāng),這影響就大了.

(6) 為了使認(rèn)識(shí)順暢,能否把“靜止”分為“靜止?fàn)顟B(tài)”和“靜止過程”,并根據(jù)上下文含義,有時(shí)的靜止理解為靜止?fàn)顟B(tài),有時(shí)的靜止理解為靜止過程．這樣處理好像解決了一些邏輯問題,但會(huì)產(chǎn)生新的邏輯錯(cuò)誤.因?yàn)殪o止時(shí),物體的位置沒有變化,而過程對(duì)應(yīng)位置改變,沒有位置變化,何來過程?沒有過程,又為何有“靜止過程”呢?顯然,靜止過程也會(huì)形成新的邏輯錯(cuò)誤．

3 “靜止”正解

通過以上分析,筆者認(rèn)為,“靜止”的正確理解如下.

(1) 在力學(xué)中,“靜止”是一個(gè)狀態(tài),而不是一個(gè)過程．若要表述一段時(shí)間物體處于靜止?fàn)顟B(tài),不能說這一段時(shí)間物體處于靜止過程,而只能說這一段時(shí)間物體保持靜止?fàn)顟B(tài)．

(2) “靜止”,即為“靜止?fàn)顟B(tài)”,是一種平衡狀態(tài),其特征為瞬時(shí)速度為0和瞬時(shí)加速度為0．若只有瞬時(shí)速度為0而瞬時(shí)加速度不為0,不能稱為靜止?fàn)顟B(tài)．

4 “靜止”應(yīng)用

筆者任教高中物理18年,多次翻閱人教版物理必修1,發(fā)現(xiàn)3處“靜止”應(yīng)用錯(cuò)誤,現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行分析并加以更正．

錯(cuò)誤1.第1章第4節(jié)“問題與練習(xí)”第3題: 圖1是甲、乙兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像,至少從以下3個(gè)方面分別說明它們的速度是怎樣變化的．

圖1 說明v-t圖像所代表的運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

(1) 物體是從靜止開始運(yùn)動(dòng)還是具有一定的初速度?

(2) 速度的大小是否變化?是加速還是減速?

(3) 運(yùn)動(dòng)的方向是否變化?

分析:從圖1乙可以看出,乙物體的初始時(shí)刻,瞬時(shí)速度為0,但瞬時(shí)加速度大于0,因此不滿足靜止的特征:瞬時(shí)速度為0和瞬時(shí)加速度也為0,故乙物體不是從靜止開始運(yùn)動(dòng)．

更正:為了保持習(xí)題考查目的不變,此題第(1)問修改為:(1)物體的初速度是否為0?這樣修改后,題目簡潔準(zhǔn)確,更加有利于達(dá)到考查目的,也避免學(xué)生對(duì)“靜止”產(chǎn)生錯(cuò)誤理解．

錯(cuò)誤2.第2章第2節(jié)“問題與練習(xí)”第4題:物體由靜止開始做加速度為1m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng),4s后加速度大小變?yōu)?.5m/s2,方向仍然與原來相同．請(qǐng)作出它在8s內(nèi)的v-t圖像．

分析:“物體由靜止開始”,而“靜止”就是指同一時(shí)刻,瞬時(shí)速度為0和瞬時(shí)加速度為0,而后面的運(yùn)動(dòng)是“加速度為1m/s2”,因此開始和中間過程加速度不同,所以不能稱為勻加速直線運(yùn)動(dòng),顯然題目表述出現(xiàn)邏輯矛盾．

更正:為了保持習(xí)題考查目的不變,題目修改如下:把“物體由靜止開始做加速度為1m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)”修改為“物體由初速度為0開始做加速度為1m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)”．這樣表述,整個(gè)過程都是加速度為1m/s2的直線運(yùn)動(dòng),這樣才可以稱為勻加速直線運(yùn)動(dòng)．通過這樣修改,使習(xí)題邏輯順暢而嚴(yán)謹(jǐn)．

錯(cuò)誤3.第2章第5節(jié):物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng),叫做自由落體運(yùn)動(dòng)．

分析:“物體只在重力作用下”,則物體受到的合力為mg,根據(jù)牛頓第二定律,可以得出物體的加速為g,g不等于0;“從靜止開始下落”,靜止是指同時(shí)滿足瞬時(shí)速度為0和瞬時(shí)加速度為0．若滿足只受重力,加速度就為g;若滿足靜止,加速度就為0,顯然,自由落體運(yùn)動(dòng)的定義,表述本身出現(xiàn)邏輯矛盾．

更正:作為教材重要概念的定義,出現(xiàn)文字表述邏輯錯(cuò)誤實(shí)屬不該,為了克服這種前后矛盾,自由落體運(yùn)動(dòng)的定義修改如下:物體只在重力作用下從初速度為0開始下落的運(yùn)動(dòng),叫做自由落體運(yùn)動(dòng)．

古人云:“善疑者,不疑人之所疑,而疑人之所不疑”．中學(xué)物理教師,不但要善于引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑,而且也要鼓勵(lì)自己敢于向權(quán)威質(zhì)疑．通過質(zhì)疑,引發(fā)分析,通過分析,得以釋疑,從而使自己的物理專業(yè)素養(yǎng)不斷提升.

1 人民教育出版社.物理必修1[M].北京:人民教育出版社，2010.

2 人民教育出版社.物理八年級(jí)上冊(cè)[M].北京:人民教育出版社，2012:17.

本文系汕頭市教育局“十三五”研究課題“高中物理高效課堂教學(xué)策略研究”(編號(hào):2016GHBY021)的研究成果.

2016-10-07)