初高中物理运动学知识如何衔接探微

许凯

【摘 要】 学生的教育与发展具有连续性与发展性。对于初中师生而言，如果在学习初中物理的时候就能够了解学习高中物理中对应知识所需的基础要求，那么在学生未来进行高中学习时就更容易进入角色更容易适应。同理，对于高中师生而言，如果能够知道学生曾经具有什么样的前认知与前概念，势必也会达到事半而功倍的效果。鉴于此，本篇就仅对部分教材内初高中物理知识力学中运动学部分的不同做简单的比较与分析，期以此对广大师生在教学过程中能起到一定的指导作用。

【关键词】 初中物理;高中物理;教材;运动学;知识衔接

【中图分类号】G632.20 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2015）25-0-01

初中物理知识探讨的蓝本是江苏科学技术出版社的物理课本（简称苏科版），高中物理知识探讨的蓝本是人民教育出版社的物理课本（简称人教版）。运动学（kinematics），从几何的角度（指不涉及物体本身的物理性质和加在物体上的力） 描述和研究物体位置随时间的变化规律的力学分支。以研究质点和刚体这两个简化模型的运动为基础，并进一步研究变形体（弹性体、流体等） 的运动。知识衔接限定的范围就是初高中物理知识中都有的部分存在差别部分的说明与衔接。孤篇盖全唐，下面我们就以几个方面进行阐述说明。

1初高中物理教材中关于参考系的介绍不同

1.1 初中物理苏科版中参照物的描述：在苏科版的初中物理教材中关于参照物的描述出现在八上121页的信息快递中：用来描述一个物体是否运动的另一个物体，叫做参照物（frame of reference）。[1]

1.2 高中物理人教版中参考系的描述：在人教版的高中物理教材中关于参考系的描述出现在第10页：要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物理做参考，观察物体相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化，以及怎样变化。这种用来做参考的物体参考系（reference frame）。[2]

1.3 参考系在初高中物理中如何衔接处理。就本质而言，参考系的目的就是为了描述物体的运动确定了一个判定的标准。从名称上常见的说法有参考物、参照物、参考系等。虽然有的学者认为可以把参考系看作是很多相对静止的参考物或参照物之间的集合，但是就其所判断的标准都没有发生过变化。其标准内涵无外乎包括两点：首先，如果一个物体被选定为参考物，那么该物体被视为静止。其次，只要物体的位置相对于参考物的位置发生了变化，我们就认为该物体是运动的。标准评判的结果为选择不同的物体作为参考系其关于同一物体运动的描述可能不同。初高中师生可以从中认识到参照物、参考系、参考物其实可以看作是同一逻辑概念，不必在乎名称上的不同。大家只要能把握其判断物体是否运动的标准就可以了。

2 初高中物理教材中关于速度的介绍不同

2.1 初中物理苏科版中速度的描述：在苏科版的初中物理教材中关于速度的描述出现在八上113页：速度（velocity）是描述物体运动快慢的物理量，大小等于单位时间内通过的路程。[3]

2.2 高中物理人教版中速度的描述：在人教版的高中物理教材中关于速度的描述出现在物理必修一第15页：物理学中用位移与发生这个位移所用时间的比值表示物体运动的快慢，这就是速度（velocity）。[4]

2.3 初高中速度异同的辨析。

2.3.1 概念界定：路程，是指物体运动轨迹的长度。位移，是指物体位置的变化量。严谨地说来，速度，指的是位移与对应时间的比值;速率，才是路程与对应时间的比值。平均速度，指的是一段时间内位移与对应时间的比值;平均速率，指的是一段时间内路程与对应时间的比值。瞬时速度，指的是时间间隔趋向于零时位移与对应时间比值的极限;瞬时速率，指的是时间间隔趋向于零时路程与对应时间比值的极限。由此可见，高中物理教材中定义的速度与我们物理运动学中的真实速度是一致的，而初中物理教材中定义的速度的大小只是物理运动学中的速率概念。

2.3.1 初高中物理教材中速度定义差别的原因：事出必有因，速率跟速度明顯是不同的，可是为什么会造成这种不同呢？这里我们不妨从两个角度来分析。首先，我们可以看看速度与速率的关系。速度和速率的不同点在于：速度是矢量，既有大小又有方向;速率是标量，只有大小没有方向。两者相同点在于都用来描述物体运动的快慢;并且瞬时速度的大小等于瞬时速率的数值。正因为两者的相同之处，所以初中物理中对于速度的定义让很多人看起来理所当然。其次，物理习惯上其实是存在大量默认的。对于一个物体问题，因为瞬时的值更能精细的描述出物体的具体运动状态，所以被广为使用。从而造成在很多的实际问题中，我们往往关心瞬时值更胜于平均值。而就对瞬时值而言，在不考虑方向的前提下，瞬时速度的大小也与瞬时速率确实是可以视为想等。这也就是为什么初中物理中把速度大小定义为速率后没出什么大问题的主要原因。

2.3.3 对于初高中师生此处学习时的建议：牛顿说，他之所以伟大是因为他站着巨人的肩膀上。我们的学习是循序渐进逐层深入的。但是我们未来的学习必须建立在正确的概念与认知基础之上。鉴于此，我强烈建议初中师生在教学时认真重视此处“速度”的表达。不妨承认此处所学习的速度大小就是速率，不要给未来学生的高中物理学习带来困惑，也不要给未来高中物理教师的教授带来认为的障碍。如果有幸苏科版物理教材的编者能看到，我也强烈建议此处改一改。虽然现在无论是中考还是高考对于速度和速率的区别已经都有意弱化，但是自相确定前后矛盾的概念界定毕竟对学生的学习认知造成严重不利，并未后来专业的学习留下认知上的缺陷与隐患。对于高中的师生我也强烈建议能充分认识到初中物理所学的那个所谓的“速度”并不是物理运动学中真正的速度，它不过是指速率罢了，真正的速度不仅仅有大小，还具有方向，描述的是物体位置变化率，即物体的位置信息随时间变化快慢的物理量。

3 初高中物理教材中关于机械运动的介绍不同

3.1 初中物理苏科版中机械运动的描述：在苏科版的初中物理教材中关于机械运动的描述出现在八上121页：物理学中把一个物理相对于参照物位置的改变叫机械运动（mechanical motion）。[5]

3.2 高中物理人教版中机械运动的描述：在人教版的高中物理教材中关于机械运动的描述出现在第8页：物体的空间位置随时间变化，是自然界中最简单、最基本的运动状态，成为机械运动（mechanical motion）。[6]

3.3 机械运动我们该注意些什么？静止是相对的，运动是绝对的。在针对机械运动介绍中我们应该让学生意识到机械运动的两大因素：位置与时间。说白了运动学的任务也不过就是用来描述物体是如何运动的，而作为相对简单的机械运动的研究，终究逃不过的两个量化了的物理量就是位置与时间。另外一个注意点就是参考系。玫瑰花下有刺，玫瑰刺上有花。我们选择不同的视角来确定标准，将可能看到完全不一样的风景。对应于物理而言，在机械运动中，有时我们采取不同的参考系，那我们的运算过程就可能完全不一样。虽然殊途同归，那我们为什么不选最近最便捷的道路呢？所以对机械运动而言参考系很重要。

4 结束语

二三十年前我们流行的口号是数理化不分家。如今，我想提的口号是初中物理与高中物理更不能分家。虽然教学的学段不同，大家或许互相存有各种看法，但是对于学生而言，他们所学的也都是同一个的学科——物理。所以我们各位专业的物理教师有责任也有义务来教授给我们的学生相对最好最完整也最适合他们的东西。学术存在主流与支流，对于概念的理解大家或许存在些许差异。这种差异我们应该让我们的学生有所了解，又不能造成他们认识上的相悖与紊乱。这就是我写本篇论文的初衷。