對人教版《物理》必修2教材中兩處爭議的看法

王志剛

（江蘇省華羅庚中學，江蘇 金壇 213200）

人教版普通高中課程標準實驗教科書《物理》必修2是一本能充分體現循序漸進、改變學習方式、貫穿探究精神、增強實踐意識、重視科學思想和科學方法、滲透情感、態度和價值觀教育的好教材.在新課程深入實施的這幾年中，教材與時俱進地做了一些調整，深受一線師生的歡迎.同時，教材中的部分內容在教學實踐過程中也存在一些爭議.筆者結合自身的教學體會，就其中的2點爭議發表一點個人看法，僅供參考.

1 對行星的運動中一幅插圖的爭議

1.1 一幅插圖注解的變化

在人教版《物理》必修2（2010年4月第3版）教材的第33頁有一幅插圖.它客觀展現了以不同比例繪制的太陽系中行星的軌道.此圖注解為“按不同比例繪制的太陽系八顆行星及冥王星的軌道.可以看出，行星的軌道十分接近圓”.同樣的圖在2004年5月第1版的課本第63頁也有出現，圖的注解為“按不同的比例尺所繪的九大行星的軌道.可以看出，多數大行星的軌道十分接近圓”.

1.2 注解變化的原因

此圖注解的變化要追溯到2006年8月24日.當日，在布拉格舉行的第26屆國際天文聯合會（IAU）大會通過了第5號決議，在這份決議中行星有了明確的定義：一是必須是圍繞恒星運轉的天體；二是質量足夠大，能依靠自身引力使天體呈圓球狀；三是其軌道附近應該沒有其他物體.而冥王星與定義第三條不符，因為冥王星的軌道是和海王星有所交集的，且冥王星的衛星過于巨大，形成了雙星系統.根據這個定義，冥王星被歸為矮行星，并命名其為小行星134340號，與它類似的天體在太陽系中還有很多.此后，冥王星失去了太陽系行星的“星籍”，教材插圖的注解也相應地做了變更.

1.3 關于插圖的爭議

在教學實踐的過程中，關于這幅圖的使用存在兩種觀點.第一種觀點認為該節內容是學生體驗人類對行星運動探索之旅的，開普勒根據第谷的觀測數據總結的規律是描述太陽系中行星的，既然冥王星已經不再是行星了，就沒有必要在插圖中繪制出來，更何況圖中冥王星的軌道并不接近圓形，對學生在中學階段研究天體運動的簡化模型（圓軌道）沒有幫助，不如直接在圖中將冥王星的軌道去除，才是真正的與時俱進.

另外一種觀點認為保留插圖中冥王星的軌道并不是教材的簡單處理，而是客觀、真實反映人類認識天體運動歷程、進行實事求是的科學態度、科學精神教育的好素材.通過注解的變化及原圖的保留，可以讓學生更真實地了解天體運行情況，深刻理解中學階段將天體運動簡化成圓軌道的原因，真正體會理想模型的價值.更何況可以結合此圖穿插物理學史教育，充分展現科學發展過程中科學家們富有創造而又嚴謹的科學思維，發展學生的思維能力.所以，此圖中的冥王星軌道應該保留.

1.4 對于爭議的看法

行星的運動是必修2第六章萬有引力與航天中的第1節內容.這節內容是高中物理教學中滲透物理學史教育的上好素材.也是很多老師運用HPS教學模式實施新課程教學理念的一處重要陣地.通過本節的學習實質上是為了本章重點內容萬有引力定律的學習起一個鋪墊性的作用.學生通過學習天體運動問題的研究歷史，可以感悟科學家求真、求簡的科學思想方法和科學精神.雖然插圖注解的變化很細微，但卻能折射出人類認識宇宙、了解天體運動不斷深化的過程.鑒于此，教材中插圖的注解變化是合理的，插圖中保留冥王星的軌道也是必要的.

2 對向心力中實驗的爭議

2.1 存在爭議的實驗

課本第23頁向心力中安排了一個實驗：用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式.教材介紹如下，細線下面懸掛一個鋼球，細線上端固定在鐵架臺上.將畫著幾個同心圓的白紙置于水平桌面上，使鋼球靜止時正好位于圓心.用手帶動鋼球，設法使它沿紙上的某個圓周運動（如圖1），隨即手與鋼球分離.

驗證方法：用秒表或手表記錄鋼球運動n圈的時間t，再通過測量紙面上圓周的半徑r，則線速度為，用天平測出鋼球質量m，用表達式出向心力大小.接下來，在圖1中測出鋼球（以球心為準）到懸點的豎直高度h，從圖2鋼球受力分析可知合力F＝mgtanθ＝，比較上述向心力和合力F，得出結論.

圖1

圖2

2.2 關于實驗的爭議

一些教師發現實際操作時有諸多不妥.一是“設法”使小球沿紙面上的某個圓運動很難做到.大多是橢圓，且受空氣阻力作用半徑不斷減小，存在軌道不圓、力不指向圓心、半徑r難定的問題.二是球有一定體積，究竟在哪個圓周上運動難以辨別，且豎直高度h的測量誤差也較大.三是用此法在θ角較大時，r與h的測量誤差更大，實驗不具有驗證的普遍性.四是本實驗粗略不得，不然會適得其反.所以，在實際教學時放棄了該實驗.

一些教師覺得這個實驗的設計、原理方法非常好.教科書為了讓學生對向心力有一個感性認識，設計了這個實驗欄目.這個實驗盡量使用通用器材而不是專用器材的好處有二.一是可以減少由于器材引起的困難，確保實驗的開展；二是用生活中常見的物品做實驗會拉近科學與學生的距離，使學生感到科學就在我身邊，對科學產生親近感.有助于引起學生的學習興趣，況且擺球受力的分析方法也是以后經常用的，熟練掌握有利于以后的學習.

2.3 關于該實驗的看法

人教版教材中的實驗很多，教材編寫專家根據這些實驗在物理學中和物理教學中的地位、難易程度、用時長短、學校的器材條件，分成了5類，分別為“學生實驗”、“實驗”、“演示”、“做一做”、“問題與練習”.其中“實驗”在教材中是以欄目的形式出現，要求在課堂上由學生自己操作完成.這類實驗比“學生實驗”簡單，用時短，多數是定性實驗.

鑒于此，這個實驗應該讓學生分組完成.實驗過程中的確存在不易保持擺球做圓周運動的困難，但這個困難正好可以激發學生的探究熱情，讓他們體會到現象的發現、規律的得出并不是想象中的那么簡單，理論與實踐之間還有很長的一段距離.筆者在實際教學的過程中，結合課前的試做，先給了學生一些操作上的建議.但有一部分學生沒有采納，他們自己通過動手、動腦、討論、交流，改進了操作，將球由手帶動改進為手牽動細線控制球在水平面內做圓周運動，根據小鋼球的尺寸調整圓周半徑的取值，反而取得了上佳的實驗效果.通過這個實驗，他們真正體會到了學習物理的樂趣、理解了向心力按照效果命名的原因、初步形成了分析向心力來源的能力，超出了教學預設的效果.

3 結束語

以上關于教材中內容表述和內容設置上的爭議來源于教學實踐過程.筆者認為一線的教師要能深刻理解新課程改革倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力的主要思想，自身就要具備質疑的態度，否則盡信書則不如無書.不具備質疑精神的教師難以培養出具有質疑品質的新時代學生.只是質疑必須建立在仔細研究教材、深刻體會教材編寫意圖的基礎上，以關注學生的學習興趣和經驗為重要出發點，結合學生實際組織教學過程，就能逐步實現加強課程內容與學生生活以及現代社會科技發展的聯系的目標，進而為其具備終身學習的基礎知識和技能服務.