關于新課程中質點的教學探討

王如貞

摘要：自2009年開始，河北省各高中實施了新課程改革，在教學過程中我發(fā)現(xiàn)新課程在質點的問題上有變動。但幾年過去了，很多物理教師并沒有注意到這個問題，因此本文將就此問題與同行進行探討。

關鍵詞：課程改革 ? ?質點 ? 火車標桿平動

自2009年河北省高中實施了新課程改革以后，教材在質點的問題上有變動。課程改革前教材中的質點，就一種情況：若能忽略大小形狀就是質點，若不能忽略大小形狀就不是質點。火車過橋、火車過標桿問題中火車不能看作質點，因為火車長度不能忽略。新課程改革教材中的質點這樣描述：在兩種情況下可以把物體看做質點處理：一是物體的形狀和大小對我們研究的問題沒有影響或影響不大，物體的大小和形狀忽略，物體就成了一個有質量的點;二是當物體做平動時，物體上各點運動情況相同，只要我們知道一個點的運動，就知道了整個物體的運動，所以不管物體的大小和形狀能不能忽略，我們就選一個點作為研究對象，它也就成了質點。

一、新課程改革前教材中的質點

新課程改革前，教科書是這樣寫的：“物體都有一定的大小和形狀，物體各個部分的運動情況不一定相同。例如，汽車轉彎時外側一點劃過的弧就比內側一點劃過的弧要長些。”看來，要詳細描述物體的運動，并不是一件簡單的事。但是，在某些情況下卻可以不考慮物體的大小和形狀，從而使問題簡化。一列火車從北京到廣州，當我們討論火車的運行時間這類問題時，由于列車的長度比北京到廣州的距離小得多，就可以把列車的長度忽略;當我們討論地球的公轉時，因為地球的直徑（約1.3×104km）比地球和太陽之間的距離（約1.5×108km）小得多，也可以忽略地球的大小。在以上情況下，我們可以把物體看成一個點，并把物體的質量賦予這個點，用一個有質量的點來代替整個物體，代替物體的有質量的點叫做質點。一個物體是否能看作質點，要以問題的具體情況而定。在上面的例子中，研究列車在北京和廣州之間運行，能把列車看作質點，然而如果研究整個火車通過某一標桿所用的時間，很顯然不能忽略列車的長度，這時就不能把列車看作質點了。研究地球公轉時可以把地球看做質點處理，可是研究地球自轉時候，我們卻不能忽略地球的大小，很顯然不能把地球看做質點了。

課程改革已前教材指出：當物體的大小和形狀對我們研究的問題沒有影響或影響不大時，忽略物體的大小和形狀，物體就成了一個點，將整個物體的質量賦予這個點，物體就成了質點。僅此一種情況，若能忽略大小和形狀就是質點，若不能忽略大小和形狀就不是質點。所以，火車過標桿問題、火車過橋中，火車不可以看作質點，因為火車長度不能忽略。

二、新課程改革后教材中的質點

新課程改革后教材是這樣說的：人類居住的地球在繞太陽公轉，同時又在自轉，所以，地球上各部分離太陽的距離在不斷變化。但是，如果考慮到地球到太陽的距離遠大于地球的直徑，那么，在研究地球公轉的時候，因為地球的大小引起的地球各部分的運動差異就可以忽略不計了。也就是說，研究地球公轉的時候可以忽略地球的大小和形狀，而把它看做一個點。同樣，在研究航天器的運行軌道時，也不必考慮它的形狀、姿態(tài)，而把它看做一個點。一列火車在鐵軌上高速行駛，火車的發(fā)動機、車輪及傳動機構的運動很復雜。當我們只關心整列火車運動的時候，便可以認為列車上各點的運動情況相同，可用其上任意一個“點”的運動代替整列車的運動。看來，在某些情況下，我們可以忽略物體的大小和形狀，把它簡化為一個點，再突出“物體具有質量”這個要素，稱為質點;在另外一些情況下，我們雖然不可以忽略物體的大小和形狀，但是可用其上任意一點的運動來代替整個物體的運動，于是，整個物體的運動也可以簡化為一個點的運動，再把物體的質量賦予這個點，它也就成了一個質點。

我認為新教材的意思是：在兩種情況下可以把物體看做質點：一是物體形狀和大小對我們研究的問題沒有影響或影響不大，物體的大小和形狀可以忽略，物體就成了一個有質量的點，即質點;二是當物體做平動的時候，因為物體上各點運動情況相同，我們只要知道了一個點的運動，就知道了整個物體的運動，所以不管物體的大小和形狀能不能忽略，我們就選一個點作為研究對象，將整列車的質量賦予這個點，它也就成了質點。所以，火車過標桿、火車過橋問題，由于火車做平動，火車可以看作質點。

三、對質點的教學建議

關于質點的教學，我們應如何把握呢？我聽了教材主編張維善老師的講座，他是這樣說的：為什么要建立質點這個模型呢？我們引入物理模型的目的是為了研究物體的運動。你想研究宏觀物體的運動，首先要描述物體的運動，怎么描述呢？就是描述位置及位置變化，要描述一個真實物體的運動是不可能的，那么怎么辦呢？如果物體做平動，物體上各點運動情況都相同，我們就可以用其上一點的運動來代替整個物體的運動，將整個物體的質量賦予這個點，它就成了質點。平動的物體我們就可以描述了。很顯然，最初質點模型是在研究最簡單的運動平動時建立。他又舉了一個很有趣的例子：在一個長10米的斜面上，一個邊長1厘米的正方體鐵塊滑下，鐵塊能看成質點。當鐵塊的邊長為1米時，還可以看做質點嗎？當然可以，只不過鐵塊位移短了些。

經過認真研讀教材，細聽主編張維善老師的講座，我認為在兩種情況下可以看做質點：一是物體做平動時，二是物體形狀和大小可忽略時。在求火車過標桿的時間問題中，因為火車做平動，火車可以看做質點。我要強調的是：在這種情況下，我們并沒有忽略物體的大小和形狀，沒有忽略火車長度，物體還是物體，但我們只需要研究一個點，這個點就是質點。在類似的問題上我們也應這樣處理，如火車過橋、子彈過薄紙、汽車過斑馬線等。我們使用的教輔資料在這個問題上仍然是以原來的課本為依據，還是原來的答案，這可能就是一種知識慣性吧。作為物理教師，我們應認真研究新課程標準，應以教材為依據，不應受教輔資料的影響，克服心理慣性，切實做好質點的教學。

我對質點的教學建議：我認為在兩種情況下可以看做質點，一是物體做平動時，二是物體形狀大小可忽略時。在求火車過標桿時間問題中，因為火車做平動，火車可做質點處理。作為一名物理教師，我們應認真研究新課程標準，應以教材為依據，不應受教輔資料的影響，克服心理慣性，切實做好質點的教學。