对粤教版物理教材“通过小球经过两个光电门得到v－t图像”实验的商榷

林炎龙 周 勇

（华南师范大学物理与电信工程学院 广东 广州 510006）

粤教版高中物理教材已使用了多年，笔者在教学实践中发现，高中物理（必修1）分册第一章第6节“用图像描述直线运动”中的“通过小球经过两个光电门，得到v－t图像”实验（教材第20～21页）存在以下两处值得商榷的地方，现写此文以期与同行探讨，共同提高.

1 实验探究表述不明确 学生疑惑多

小球沿着倾向斜铝合金槽（或PVC线槽）向下滚动，如图1所示.

在教学实践中，我们发现大部分学生对此实验的目的以及探究过程感到难以理解，疑惑较多.站在一名教师的角度，笔者认真研究了教材实验的内容，我们不难知道编者的意图是想通过数字计时器和两个光电门的使用，得出小球沿斜面运动通过B，C两个光电门时的瞬时速度、小球经过两个光电门之间的时间以及B，C之间的位移，然后根据得到的实验数据表描绘“小球运动的v－t图像”，最后由实验数据得出匀变速直线运动的物体在B，C两点之间的平均速度等于其初速度与末速度之和的一半.

图1 小球沿斜槽向下滚动

但是，教学的对象是学生，教材的编写更重要的是考虑高一学生的认知特点.笔者归纳学生的困惑，学生难以理解的地方主要有：

（1）本实验细节要求过多，容易让学生产生困惑.比如教材中“表1－6－2小球经过两个光电门实验数据表”（如表1）中的“小球经过两个光电门之间的位移s”项目是如何测量出来的？小球经过两个光电门的速度是采用求得（D为小球的直径），这种平均速度代表瞬时速度的思想学生容易理解吗？会不会认为不够精确呢？光电门发射的红光与PVC线槽之间的距离应该与小球的半径相等，学生会理解到吗？

表1 小球经过两个光电门实验数据表

（2）结合表1实验数据，学生注意到表中“小球经过光电门B的瞬时速度”是恒定不变的，可能学生会有这样的疑问：测量B的瞬时速度意义何在？不如直接以小球运动起始位置计算更好？后者实验操作和作图都比较方便，也有利于利用图像直接推导匀变速直线运动的平均速度公式.笔者认为，编者可能考虑到匀变速直线运动初速度不为零的一般性意义，但综合比较实验操作、数据作图、实验误差等方面，两种初速度位置的选取方式，孰优孰劣还有待进一步讨论.

2 探究实验数据表与v－t图像不匹配 学生难以理解

细心的同学可以发现，教材中“表1－6－2小球经过两个光电门实验数据表”的实验数据（如表1）与“图1－6－6小球运动的v－t图像”（如图2）是不匹配的、不科学的.教材的设置容易让学生产生以下难以理解的方面.

图2 小球运动的v－t图像

（1）v－t图像的横纵坐标物理量和单位没有具体标明.观察图2，学生会产生这样的疑问，这里横坐标“t12”是什么物理意义呢？是时间的一半吗？就算是时间的一半，也是错误的.数据的单位又是什么呢？但是教材并没有具体给出.此外，为什么横纵坐标值不标在坐标轴上，而要在另外的两个分别平行于坐标轴的直线上标出呢？这样容易让学生找不出准确的纵轴截距，并且错误性地读出初速度值.

（2）表1的5组数据跟图2的7个数据点完全不匹配.这样的图表，一方面导致学生在阅读图表的时候难以理解、不知所然；另一方面容易让学生产生是否编者捏造数据的嫌疑，对培养学生严谨的科学态度不利.

（3）匀变速直线运动的平均速度公式固然可以由教师引导学生“由实验数据还可以发现”，但是在实际教学中，学生自己往往难以发现这样的规律，最终导致了实验数据和图像的剥离，变成一味公式的记忆，而不是方法的掌握.既然做出了小球运动的图像，本节也是学习用“图像法”描述直线运动，那么为什么不引导学生利用现成的图像来推导匀变速直线运动平均速度公式呢？比如直接利用图像与横轴的梯形面积除以时间即可求出小球平均速度，或者是做梯形中位线的方法来得出匀变速直线运动的平均速度公式.

3 总结与建议

粤教版课本原版是没有“通过小球经过两个光电门，得到v－t图像”这一部分内容的，那再版时加入此部分内容的目的是什么呢？利用传统的打点计时器研究匀变速直线规律，虽然过程繁琐、数据处理麻烦，但是由于整个过程学生亲身体验，学生对于实验探究的原理和步骤都比较熟悉，也有利于提高学生实验动手能力；人教版物理（必修1）教材第二章第一节也介绍了“用计算机绘制v－t图像”的方法，其利用Excel软件的强大图表功能，简单快速地做出了运动物体的速度图像.可见，传统和现代的方法各有千秋，只要运用得当都可以帮助课堂教学.最后，笔者写这篇文章的目的在于：通过学术讨论，使这套富有特色的粤教版物理教材变得更加严谨、科学，也想使广大教师在使用中引起注意，引导学生更高效地使用教材.

1 薛超.再论教材中一道练习题的解答.物理教师，2006，27（4）

2 闫智慧.对沪科版教材中三处问题的商榷.中学物理教学参考，2009（12）：10～11

3 刘岩.对物理新教材两个约定的商榷.教学与管理，2008（7）：031