黃良文

摘 要： 《簡諧運動的描述》里的閱讀材料中關于“月相”的描述過于簡便，造成學生對材料中提出的兩個問題無從下手。文章對此進行探討。

關鍵詞： 簡諧運動 相位 月相

人教版高中物理《選修3-4》第十一章《機械振動》第二節(jié)《簡諧運動的描述》中為了讓學生更好地理解相位的概念，在科學漫步中描述了“月相”。

其內(nèi)容如下：

月相

描述自然界的許多周期性變化都會用到相位的概念。例如，從地球上看，月亮從圓到缺，又從缺到圓，這是一種周期性的變化（圖1），周期為29.5天。月亮的這種圓缺變化叫做月相變化。為了便于記憶，人們還給幾個特殊的月相起了特殊的名稱：

望——滿月

下弦——恰好看見半個月面是亮的

朔——這時實際上看不到月亮

上弦——恰好另半個月面是亮的

在望和下弦之間的“月牙”稱為殘月，在朔和上弦之間的“月牙”稱為新月。

你是否注意觀察過，上弦時月面的弧線是在月面的東側還是在西側？上弦月出現(xiàn)在黃昏還是出現(xiàn)在黎明？

筆者認為這段材料確實能起到讓學生用具體的月相表示月亮處于不同的狀態(tài)理解不同的相位所對應的振動狀態(tài)也不同的作用。但是材料最后提出的兩個問題卻讓學生無從下手，原因是材料中對“下弦”和“上弦”這兩個概念解釋得過于簡單。

要解答上面的問題，首先需要確切知道什么叫“上弦”和“下弦”。要了解上弦月是出現(xiàn)在黃昏還是黎明，我們還要了解月相的成因。

月亮和地球一樣，本身都不是光源，自己并不能發(fā)光，而是靠反射太陽光發(fā)光的。向著太陽的半球，即太陽光照射到的半球是亮的；而背著太陽的半球，即太陽光照射不到的半球則是暗的。由于月亮繞著地球自西向東旋轉(zhuǎn)，而地球又繞著太陽也在自西向東旋轉(zhuǎn)（如圖2），使得太陽、地球和月亮三者之間發(fā)生相對運動，造成三者的相對位置在不斷地發(fā)生變化，以致月亮被太陽所照射到的明亮半球有時是正對著地球，有時是側對著地球，有時則是背對著地球。這樣，人從地球上去看月亮，就會看到月亮會發(fā)生“盈虧圓缺”這樣有規(guī)律的變化，即月相在周期性的發(fā)生變化。

在每個月的農(nóng)歷初一，太陽、地球和月亮成一條直線且此時月亮位于太陽和地球之間（如圖3所示3點鐘位置），所以月亮朝向地球的一面是背著陽光的，并且與太陽同升同落，這樣就造成我們看不到月亮，這就是新月，俗稱“朔”。

之后月亮開始逐漸移出地球與太陽之間的區(qū)域，這時月亮面向地球的一面有一小部分開始能被太陽照亮（如圖3所示2點鐘位置），形狀如同彎彎的娥眉，所以人們把這時的月相叫“娥眉月”，也叫“殘月”。由于地球是自西向東自轉(zhuǎn)的原因，因此這種“娥眉月”只能在傍晚的西邊天空中看到。到了農(nóng)歷初八左右，太陽、地球和月亮三者的位置形成直角（如圖3所示12點鐘位置），從地球上看過去，月亮朝向地球的一面有一半能被太陽照到，這時我們可以看到月亮朝西側的半個月面，這時的月相就叫做“上弦”。

上弦過后，月亮、地球和太陽三者的位置形成鈍角（如圖3所示10點鐘位置），即月亮逐漸跑到太陽相對的一邊，月亮朝向地球的一面被太陽照到的部分越來越多，所以月亮逐漸“胖”起來，這時的月相叫“凸月”。到了農(nóng)歷十五、十六時，月亮運行到太陽的正對面，即太陽、地球和月亮再次成一條直線，只不過這次是地球位于太陽和月亮之間（如圖3所示9點鐘位置）。月亮朝向地球的一面全部被太陽照亮，從地球上看去，我們能看到整個月亮，這時的月相叫滿月，俗稱“望”。同樣是由于地球自西向東自轉(zhuǎn)的原因，黃昏時滿月由東邊升起，黎明時從西邊下落。

之后隨著月亮繼續(xù)移動，太陽和月亮位置又開始逐漸靠近，月亮朝向地球的一面被陽光照到的部分也開始越來越少（如圖3所示7點鐘位置），月亮逐漸“瘦”下去，這時的月相叫“凹月”。在農(nóng)歷二十二、三時，太陽、地球和月亮三者的位置又再次形成直角，月亮朝向地球的一面又能被太陽照到一半，我們就又能看到半邊月亮，此時亮的半個月面朝東側，這時的月相叫“下弦”。

下弦過后，月亮朝向地球的一面被太陽照到的部分越來越少，又出現(xiàn)了前面所提到過的“娥眉月”（如圖3所示5點鐘位置），但是彎的方向相反。最后當月亮又回到了新月的位置時，月亮朝向地球的一面又照不到太陽了。月相就這樣周而復始地變化著。

每個月的上半月的各月相都是在白天升起、晚上落下，因此上半月的月相在黃昏日落后可見。下半月的各月相都是在晚上升起、白天落下，所以下半月的月相日出黎明前才能見到。

通過觀察，可以發(fā)現(xiàn)，雖然上弦月和下弦月的樣子看起來差不多，但是它們出現(xiàn)的時間、位置和亮面的朝向都是不同的。上弦月出現(xiàn)在上半月的傍晚和上半夜的西邊天空，它的亮面是朝西的，即西側半邊亮；而下弦月出現(xiàn)在下半月的黎明和下半夜的東邊天空，它的亮面是朝東的，即東側半邊亮。可簡記為：“上上西，下下東”，即上（弦月）上（半月）上（半夜）西（邊天）西（邊亮），下（弦月）下（半月）下（半夜）東（邊天）東（邊亮）。

知道了月相的成因后就不難回答材料中的問題。上弦時月面的弧線是在月面的西側，且出現(xiàn)在黃昏（如圖4），下弦時月面的弧線是在月面的東側，且出現(xiàn)在黎明（如圖5）。

根據(jù)圖4中月面朝左可知太陽此時處于圖中的左方，再結合房屋坐北朝南的風俗，圖中左邊為東方，所以此時是日出黎明時分，月相為“下弦月”。

當然，有人會提出為何編委不把材料最后面的兩個問題刪掉，這樣學生理解了相位，不會有額外困擾。其實，這段材料在舊人教版上就已經(jīng)出現(xiàn)了，之所以在新人教版中沒有刪改，筆者認為編委的意圖是想強調(diào)各學科間是有聯(lián)系的，讓學生感覺到物理現(xiàn)象中會涉及其他知識，其他領域也會涉及物理知識。