芻議“探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”

普通高中物理必修2粵教版，在處理動(dòng)能定理的教學(xué)時(shí)，先進(jìn)行一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是“探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，得出動(dòng)能定理。編者的編寫意圖，是想讓學(xué)生通過探究實(shí)驗(yàn)得出動(dòng)能定理。我認(rèn)為，教材這樣編寫動(dòng)能定理。從大的方向看，教材企圖通過實(shí)驗(yàn)得出動(dòng)能定理，這種想法是不符合物理研究的本來面目的。動(dòng)能定理之所以叫定理而不叫定律，是因?yàn)樵谖锢韺W(xué)的歷史上，它首先是一個(gè)數(shù)學(xué)推論，而不是一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)際上，動(dòng)能定理的發(fā)現(xiàn)過程是這樣的：先通過理論探究得到結(jié)論，再通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論。動(dòng)能定理不是通過實(shí)驗(yàn)探究得來的，而教材卻企圖通過探究實(shí)驗(yàn)來得到動(dòng)能定理，這不是本末倒置了嗎？如果從人類認(rèn)識(shí)的一般規(guī)律出發(fā)，把探究性實(shí)驗(yàn)改成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)也許更好些。

從教材編寫的細(xì)節(jié)上看，也有不少地方值得探討。

首先，教材先編寫“實(shí)驗(yàn)與探究”，列出可能用到的實(shí)驗(yàn)器材，然后讓學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)器材、討論實(shí)驗(yàn)的目的和方法、設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格、討論和分析誤差的來源。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再進(jìn)行“理論分析與論證”，用理論的方法推導(dǎo)出動(dòng)能定理。但是，在學(xué)生不知道動(dòng)能定理，甚至連動(dòng)能的概念都還不很明確的情況下，做這樣的探究實(shí)驗(yàn)，實(shí)際上是很困難的。對(duì)學(xué)生來說，這不是一種自覺的探究，他們很難產(chǎn)生探究的沖動(dòng)和快樂。實(shí)際情況是，面對(duì)這種看起來目的不明確的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的第一感覺就是陌生、困難，不知從哪著手，不知道先要做什么，測量什么數(shù)據(jù)，選什么儀器，用什么方法，如何進(jìn)行誤差分析。之所以出現(xiàn)這樣的問題，實(shí)際上是編者用自己的感覺去代替學(xué)生的感覺。編者和教師，對(duì)動(dòng)能定理都爛熟于心，知道該怎么來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，可是學(xué)生會(huì)嗎？編者企圖讓學(xué)生按照自己設(shè)計(jì)的路線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，那只是編者的一廂情愿罷了。由于學(xué)生對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)感覺艱澀難懂，心理壓力大，學(xué)習(xí)積極性受到很大的挫傷，這樣的探究實(shí)驗(yàn)，不是在激發(fā)學(xué)生的探究精神，而是在打擊學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的沖動(dòng)，與編者希望達(dá)到的目的背道而馳。

教材在學(xué)生做完探究實(shí)驗(yàn)后，才給出動(dòng)能定理的推導(dǎo)過程，并由學(xué)生自己總結(jié)出動(dòng)能定理。我們不禁要問：這樣做的目的是什么呢？僅僅是為了想做“探究實(shí)驗(yàn)”嗎？這樣做就是在貫徹新課程標(biāo)準(zhǔn)所倡導(dǎo)的“努力培養(yǎng)學(xué)生的探究精神”嗎？直接先由理論推導(dǎo)出動(dòng)能定理，再由實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證它的正確性，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)心里有底，實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_，在選擇實(shí)驗(yàn)儀器，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，分析實(shí)驗(yàn)誤差上，都會(huì)變得主動(dòng)起來，學(xué)生也會(huì)有用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證理論的正確性的沖動(dòng)，同時(shí)也降低了這個(gè)實(shí)驗(yàn)的難度，保護(hù)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

其次，本實(shí)驗(yàn)的題目是“探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，本節(jié)圍繞的主題卻是“合外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，多少讓人感覺有些文不對(duì)題。當(dāng)然，學(xué)生沒有學(xué)過動(dòng)能定理，一下子就來探究“合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系”，也明顯是先入為主，似乎也不合適。

第三，本實(shí)驗(yàn)探究的是重力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。而課題卻是“探究外力做功與物體動(dòng)能的關(guān)系”，得出的結(jié)論卻是“合外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”。繞來繞去，總覺得有些牽強(qiáng)附會(huì)。當(dāng)然，物體只受重力時(shí)，物體受的合外力就是重力。但是，這只是動(dòng)能定理的一個(gè)特例，由一個(gè)并沒有代表性的特例來得出動(dòng)能定理，這也不太合適。

順便提一下，高中物理必修2人教版，在編寫動(dòng)能定理這個(gè)內(nèi)容時(shí)，也是通過探究實(shí)驗(yàn)來得到動(dòng)能定理的，不過探究的內(nèi)容變成了“探究功與速度變化的關(guān)系”，編寫思路與粵教版如出一轍。

新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和探究習(xí)慣，這個(gè)方向是正確的。但是，不是什么都要通過實(shí)驗(yàn)探究來得到結(jié)論。教材的編寫，以及教學(xué)的過程和方法，都要遵守人類認(rèn)識(shí)過程的基本順序和規(guī)律，不能為了培養(yǎng)學(xué)生探究精神，就什么定理定律都要通過實(shí)驗(yàn)探究來得到。就目前來看，在中學(xué)物理教學(xué)中，探究活動(dòng)似乎很時(shí)髦，什么都要探究一下，什么都想通過探究活動(dòng)來得到結(jié)論，這一點(diǎn)，很值得我們反思。

根據(jù)上述分析，由“探究外力做功和物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，或由“探究功與速度變化的關(guān)系”來得到動(dòng)能定理，這樣的編寫思路是值得思考的。筆者認(rèn)為正確的做法是：將這個(gè)實(shí)驗(yàn)放到動(dòng)能定理之后，作為動(dòng)能定理教學(xué)的一部分。實(shí)驗(yàn)的題目可以直截了當(dāng)?shù)馗某伞膀?yàn)證動(dòng)能定理”。這樣，先理論，后實(shí)驗(yàn)，既符合動(dòng)能定理的發(fā)現(xiàn)過程，也符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律，還大大降低了教學(xué)難度，也符合新課程標(biāo)準(zhǔn)所倡導(dǎo)的“培養(yǎng)學(xué)生探究精神”目的。

(責(zé)任編輯：易志毅）