中俄物理教材中“抛体运动的规律”内容比较研究 ①

李航琦 孟庆国 张 强 白丽娜

(1. 哈尔滨师范大学教师教育学院，黑龙江 哈尔滨 150025；2. 哈尔滨师范大学物理与电子工程学院，黑龙江 哈尔滨 150025)

1 引言

教材是体现教学内容和教学方法的重要载体，因此关于教材的比较和分析尤为重要。对中外教材进行研究，不但能促进教材的改进和完善，还能提高教师的教学能力。抛体运动是高中物理中重要的物理模型，在高考中也占有重要的地位。笔者对中俄物理教材中“抛体运动规律”内容进行比较研究，分析、总结两国教材各自的优点和不足，旨在为提高物理教学质量提供参考。

2 教材分析

2.1 俄国教材

俄国教材选自《物理科学(10年级)》第一章第二十五节，在学习本节之前学生已经学习了自由落体运动和匀变速直线运动。抛体运动作为一种基本的曲线运动，可以帮助学生加深对等效方法的理解，同时为圆周运动的学习做铺垫。

2.2 人教版教材

我国教材选自新人教版高中物理必修第二册第五章第四节，是在第三节“实验：探究平抛运动的特点”的基础上继续学习，编排在“曲线运动”“运动的合成与分解”之后。抛体运动是一种最基本的曲线运动，是运动的合成与分解知识的应用，也是第五章的总结，并承接第六章“圆周运动”的教学。

2.3 教材对比分析

俄国教材较为关注知识的连贯性，将运动学所有知识编排为一章，由浅入深，帮助学生建构知识体系。人教版教材在编排中关注知识的逻辑性、层次性，知识框架清晰，以运动学和力的学习为基础。

3 新知的引入方式

两种教材新知的引入方式各有特点，下面将对此进行分析。

3.1 俄国教材以旧知识引入

俄国教材以上一节课所学的自由落体为引入点，在复习旧知识的同时提出问题：如果将物体斜向上抛出，物体的运动轨迹是怎样的？物体在任意一点的速度是多少？

3.2 人教版教材以问题引入

人教版教材直接提出问题：在排球比赛中，你是否曾为排球下网或出界而感到惋惜？如果运动员沿水平方向击球，在不计空气阻力情况下，要使排球既能过网，又不出界，需要考虑哪些因素？如何估算球落地时的速度大小？

3.3 两种引入方式的比较

俄国教材以旧知识“自由落体运动”作为引入点，帮助学生加深对旧知识的理解的同时，建立新旧知识之间的有效联系，让学生更容易理解新知识。

人教版教材以问题引入，简洁明了，指向明确，可有效激发学生的探究欲望，培养学生的问题解决能力。

4 探究抛体运动规律的过程

4.1 俄国教材以一般抛体运动为重点

俄国教材首先探究一般抛体运动的规律，如图1所示，给出初始条件：t=0时,x0=0，y0=h，vox=v0cosα，voy=v0sinα，并有：ax=0，ay=-g。提出问题：物体能够到达的最大高度是多少？教材中直接给出了解题过程。

图1

图2

探究了平抛运动规律之后，教材安排了一个拓展性例题，如图3所示，在竖直高度h处，一小球以初速度v0做平抛运动，另一个小球在距O点距离为l处，与地面成α角度,并以初速度v2抛出，两小球会相撞吗？如会相撞，则在什么位置相撞？以此题帮助学生巩固对抛体运动规律的理解。

图3

4.2 人教版教材以平抛运动为重点

人教版教材以“实验：探究平抛运动的特点”为基础，再通过问题引入课题，结合运动学和动力学知识推导出平抛运动规律。为了得到物体的速度与时间的关系，先分析物体受力情况，再得出物体的速度与时间的关系。主要分为三个部分：平抛运动的速度、平抛运动的位移与轨迹、一般的抛体运动。

图4

图5

在“一般的抛体运动”部分，如果物体的初速度v0不沿水平方向，而是斜向上或斜向下，但是物体的受力情况仍与平抛运动的受力情况相同，在水平方向不受力，加速度为0，在竖直方向受重力作用，加速度为g。物体的初速度与水平方向的夹角为θ，水平方向分速度v0x=v0cosθ，竖直方向分速度v0y=v0sinθ。

4.3 两种探究方式的比较

俄国教材将探究一般抛体运动规律作为本节的重点，以例题形式作为引导，选择的例题难度较大，更加注重培养学生解决问题的能力，该部分将全部的解题步骤编排在教材上，虽然有利于学生对知识的理解，但不利于学生主动思考，同时俄国教材将运动学全部知识编排在一章中，学生在没有学习牛顿第二运动定律的情况下，直接学习抛体运动，加重了学生的学习负担。

人教版教材运用力学和运动学的知识推导出平抛运动的规律，最后让学生利用平抛运动的知识解决一般抛体运动问题，这种编排方式符合学生的认知发展规律，注重学生知识迁移能力的培养。

5 结语

教材作为重要的课程资源，我国和俄罗斯的物理教材在抛体运动的编写上各有特色。俄国教材侧重点在于一般抛体运动，运用数学方法进行探讨，简洁明了，注重实用性，但对于知识的讲解缺少铺垫、难度较高。我国人教版教材更加注重平抛运动，关注学生基础知识的学习。通过探究性实验，让刚刚接触抛体运动的高中生产生兴趣，同时教材注重基础知识，关注学生的思维逻辑，层层递进，不仅有利于学生建构良好的知识体系，还有利于学生了解背后的物理思想。在实际教学中，可以将两种教材的优点结合起来，注意增加一般抛体运动的探究过程以及数学方法的应用，安排探索类习题，提高学生问题解决能力，使学生体会到矢量的合成与分解是高中物理基本运算方法，注重物理思想的渗透，提高教学效率。