对人教版《物理》必修2教材中两处争议的看法

王志刚

（江苏省华罗庚中学，江苏 金坛 213200）

人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》必修2是一本能充分体现循序渐进、改变学习方式、贯穿探究精神、增强实践意识、重视科学思想和科学方法、渗透情感、态度和价值观教育的好教材.在新课程深入实施的这几年中，教材与时俱进地做了一些调整，深受一线师生的欢迎.同时，教材中的部分内容在教学实践过程中也存在一些争议.笔者结合自身的教学体会，就其中的2点争议发表一点个人看法，仅供参考.

1 对行星的运动中一幅插图的争议

1.1 一幅插图注解的变化

在人教版《物理》必修2（2010年4月第3版）教材的第33页有一幅插图.它客观展现了以不同比例绘制的太阳系中行星的轨道.此图注解为“按不同比例绘制的太阳系八颗行星及冥王星的轨道.可以看出，行星的轨道十分接近圆”.同样的图在2004年5月第1版的课本第63页也有出现，图的注解为“按不同的比例尺所绘的九大行星的轨道.可以看出，多数大行星的轨道十分接近圆”.

1.2 注解变化的原因

此图注解的变化要追溯到2006年8月24日.当日，在布拉格举行的第26届国际天文联合会（IAU）大会通过了第5号决议，在这份决议中行星有了明确的定义：一是必须是围绕恒星运转的天体；二是质量足够大，能依靠自身引力使天体呈圆球状；三是其轨道附近应该没有其他物体.而冥王星与定义第三条不符，因为冥王星的轨道是和海王星有所交集的，且冥王星的卫星过于巨大，形成了双星系统.根据这个定义，冥王星被归为矮行星，并命名其为小行星134340号，与它类似的天体在太阳系中还有很多.此后，冥王星失去了太阳系行星的“星籍”，教材插图的注解也相应地做了变更.

1.3 关于插图的争议

在教学实践的过程中，关于这幅图的使用存在两种观点.第一种观点认为该节内容是学生体验人类对行星运动探索之旅的，开普勒根据第谷的观测数据总结的规律是描述太阳系中行星的，既然冥王星已经不再是行星了，就没有必要在插图中绘制出来，更何况图中冥王星的轨道并不接近圆形，对学生在中学阶段研究天体运动的简化模型（圆轨道）没有帮助，不如直接在图中将冥王星的轨道去除，才是真正的与时俱进.

另外一种观点认为保留插图中冥王星的轨道并不是教材的简单处理，而是客观、真实反映人类认识天体运动历程、进行实事求是的科学态度、科学精神教育的好素材.通过注解的变化及原图的保留，可以让学生更真实地了解天体运行情况，深刻理解中学阶段将天体运动简化成圆轨道的原因，真正体会理想模型的价值.更何况可以结合此图穿插物理学史教育，充分展现科学发展过程中科学家们富有创造而又严谨的科学思维，发展学生的思维能力.所以，此图中的冥王星轨道应该保留.

1.4 对于争议的看法

行星的运动是必修2第六章万有引力与航天中的第1节内容.这节内容是高中物理教学中渗透物理学史教育的上好素材.也是很多老师运用HPS教学模式实施新课程教学理念的一处重要阵地.通过本节的学习实质上是为了本章重点内容万有引力定律的学习起一个铺垫性的作用.学生通过学习天体运动问题的研究历史，可以感悟科学家求真、求简的科学思想方法和科学精神.虽然插图注解的变化很细微，但却能折射出人类认识宇宙、了解天体运动不断深化的过程.鉴于此，教材中插图的注解变化是合理的，插图中保留冥王星的轨道也是必要的.

2 对向心力中实验的争议

2.1 存在争议的实验

课本第23页向心力中安排了一个实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式.教材介绍如下，细线下面悬挂一个钢球，细线上端固定在铁架台上.将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使钢球静止时正好位于圆心.用手带动钢球，设法使它沿纸上的某个圆周运动（如图1），随即手与钢球分离.

验证方法：用秒表或手表记录钢球运动n圈的时间t，再通过测量纸面上圆周的半径r，则线速度为，用天平测出钢球质量m，用表达式出向心力大小.接下来，在图1中测出钢球（以球心为准）到悬点的竖直高度h，从图2钢球受力分析可知合力F＝mgtanθ＝，比较上述向心力和合力F，得出结论.

图1

图2

2.2 关于实验的争议

一些教师发现实际操作时有诸多不妥.一是“设法”使小球沿纸面上的某个圆运动很难做到.大多是椭圆，且受空气阻力作用半径不断减小，存在轨道不圆、力不指向圆心、半径r难定的问题.二是球有一定体积，究竟在哪个圆周上运动难以辨别，且竖直高度h的测量误差也较大.三是用此法在θ角较大时，r与h的测量误差更大，实验不具有验证的普遍性.四是本实验粗略不得，不然会适得其反.所以，在实际教学时放弃了该实验.

一些教师觉得这个实验的设计、原理方法非常好.教科书为了让学生对向心力有一个感性认识，设计了这个实验栏目.这个实验尽量使用通用器材而不是专用器材的好处有二.一是可以减少由于器材引起的困难，确保实验的开展；二是用生活中常见的物品做实验会拉近科学与学生的距离，使学生感到科学就在我身边，对科学产生亲近感.有助于引起学生的学习兴趣，况且摆球受力的分析方法也是以后经常用的，熟练掌握有利于以后的学习.

2.3 关于该实验的看法

人教版教材中的实验很多，教材编写专家根据这些实验在物理学中和物理教学中的地位、难易程度、用时长短、学校的器材条件，分成了5类，分别为“学生实验”、“实验”、“演示”、“做一做”、“问题与练习”.其中“实验”在教材中是以栏目的形式出现，要求在课堂上由学生自己操作完成.这类实验比“学生实验”简单，用时短，多数是定性实验.

鉴于此，这个实验应该让学生分组完成.实验过程中的确存在不易保持摆球做圆周运动的困难，但这个困难正好可以激发学生的探究热情，让他们体会到现象的发现、规律的得出并不是想象中的那么简单，理论与实践之间还有很长的一段距离.笔者在实际教学的过程中，结合课前的试做，先给了学生一些操作上的建议.但有一部分学生没有采纳，他们自己通过动手、动脑、讨论、交流，改进了操作，将球由手带动改进为手牵动细线控制球在水平面内做圆周运动，根据小钢球的尺寸调整圆周半径的取值，反而取得了上佳的实验效果.通过这个实验，他们真正体会到了学习物理的乐趣、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来源的能力，超出了教学预设的效果.

3 结束语

以上关于教材中内容表述和内容设置上的争议来源于教学实践过程.笔者认为一线的教师要能深刻理解新课程改革倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力的主要思想，自身就要具备质疑的态度，否则尽信书则不如无书.不具备质疑精神的教师难以培养出具有质疑品质的新时代学生.只是质疑必须建立在仔细研究教材、深刻体会教材编写意图的基础上，以关注学生的学习兴趣和经验为重要出发点，结合学生实际组织教学过程，就能逐步实现加强课程内容与学生生活以及现代社会科技发展的联系的目标，进而为其具备终身学习的基础知识和技能服务.