高中物理教材中幾處內容的商榷

蔣 軍

（安徽省無為縣第一中學，安徽 無為 238300）

通過近幾年來對高中物理的教學，筆者發現在高中物理教材存在的一些問題，并提出相關的建議.

1 關于x-t圖像的理解

x-t圖像（教材中的正式稱謂是位移-時間圖像），是高一物理前兩章中十分重要的知識點.無論是老版人教社教材還是新版普通高中物理課程標準實驗教科書，該知識點都屬于學生必須掌握的內容.該圖像對于幫助學生理解物體直線運動的規律有著極其重要的作用.但是筆者卻在教學和使用教材的過程中發現關于x-t圖像坐標意義的矛盾之處，筆者認為將x-t圖像稱為位移-時間圖像，將縱坐標的意義歸屬于位移的做法有待商榷.

如果要將此圖像稱為位移-時間圖像的話，那么速度的概念只能理解為位移的變化與對應時間間隔的比值（位移對時間的變化率）即表示位移變化快慢的物理量，這是有悖于速度概念的原意.若理解為位置-時刻的圖像，那么速度的物理意義就可以理解為位置變化的物理量.這將有助學生對知識前后的一致性的理解.

2 關于彈力的定義

現行人教社必修1第55頁對于彈力的定義是這樣的：發生形變的物體，由于要恢復原狀，對與它接觸的物體會產生力的作用，這種力叫做彈力.

個人認為應當將其中的形變改為彈性形變比較好，因為只有發生形變的物體形狀恢復原狀，這樣才會對被接觸的物體產生彈力的相互作用.

3 關于線速度的定義

關于圓周運動對于線速度定義的爭議由來已久.很多教材都是用“弧長與時間的比值”來定義的.

圖1

前面的學習過的速度的概念是用位移與時間的比值來定義的，是矢量；而人教版用弧長與時間的比值來定義線速度.按照課本的定義，線速度本來是一個標量，之后課本又說線速度為矢量，并給出了線速度的方向，這樣一來不免讓人感到有些不自然，那么我們該如何理解課本的這個定義呢？

筆者認為最好的方法是通過建立極坐標系和自然坐標系來進行求解.

設一個質點沿半徑為r的圓做圓周運動，運動到P點時如圖1所示.此時，質點的線速度為

質點的加速度為

這樣一來，切向和法向的加速度就分別求出來了.

若采用人教版的定義方法，則矢量（數學上稱為向量）的地位在物理上得不到充分的體現，不利于學生對矢量概念的強化.另外，通過強化矢量的概念不僅有助學生對向心加速作用的理解，也有助于學生在今后學習中對科里奧利加速度的理解.目前美國高中學校普遍使用的主流教材《科學發現者》一書和麻省理工開放課程中對圓周運動速度的定義就是利用位移與時間的比值，筆者覺得是可以供編者和教師參考的一種方法.

4 關于對角速度的認識

在現行教材上認為角速度是一個矢量，這比老版本教材有所改進.但筆者認為，加入了判斷角速度方向的右手螺旋定則后就會更加完善.

另外，對角速度單位的定義，個人覺得也有些欠妥.書上把rad／s和s-1都稱為角速度的單位，若后者也能算作角速度的單位，這不免和后面的頻率單位相沖突（頻率單位是Hz或s-1）.

5 關于對向心力的認識

一般認為向心力是效果力，因此關于向心力的說法只能稱為需要的向心力或外界所能提供的向心力.但是，關于向心力的課后習題中有一題是這樣說的：

例.（高中物理必修2）一個圓盤在水平面內勻速轉動，角速度是4rad／s，盤面上距圓盤中心0.10m的位置有一個質量為0.10kg的小物體在隨圓盤一起做勻速圓周運動.

（1）求小物體所受向心力的大小.

（2）關于小物體所受的向心力，甲、乙兩人有不同意見：甲認為這個向心力等于圓盤對小物體的靜摩擦力，指向圓心；乙認為小物體有向前運動的趨勢，靜摩擦力方向和相對運動趨勢方向相反，即向后，而不是與運動方向垂直，因此向心力不可能是靜摩擦力.你的意見是什么？說明理由.

其中，提到所受向心力的大小，筆者覺得有失偏頗.根據題意，建議改為所需向心力的大小，或者是所受合外力的大小.

以上就是本人對人教出版社教材中所出現一些問題的一般認識，望各位同行批評和指正.