關(guān)于新課程中質(zhì)點(diǎn)的教學(xué)探討

王如貞

摘要：自2009年開始，河北省各高中實(shí)施了新課程改革，在教學(xué)過程中我發(fā)現(xiàn)新課程在質(zhì)點(diǎn)的問題上有變動(dòng)。但幾年過去了，很多物理教師并沒有注意到這個(gè)問題，因此本文將就此問題與同行進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：課程改革 ? ?質(zhì)點(diǎn) ? 火車標(biāo)桿平動(dòng)

自2009年河北省高中實(shí)施了新課程改革以后，教材在質(zhì)點(diǎn)的問題上有變動(dòng)。課程改革前教材中的質(zhì)點(diǎn)，就一種情況：若能忽略大小形狀就是質(zhì)點(diǎn)，若不能忽略大小形狀就不是質(zhì)點(diǎn)。火車過橋、火車過標(biāo)桿問題中火車不能看作質(zhì)點(diǎn)，因?yàn)榛疖囬L(zhǎng)度不能忽略。新課程改革教材中的質(zhì)點(diǎn)這樣描述：在兩種情況下可以把物體看做質(zhì)點(diǎn)處理：一是物體的形狀和大小對(duì)我們研究的問題沒有影響或影響不大，物體的大小和形狀忽略，物體就成了一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn);二是當(dāng)物體做平動(dòng)時(shí)，物體上各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況相同，只要我們知道一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，就知道了整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，所以不管物體的大小和形狀能不能忽略，我們就選一個(gè)點(diǎn)作為研究對(duì)象，它也就成了質(zhì)點(diǎn)。

一、新課程改革前教材中的質(zhì)點(diǎn)

新課程改革前，教科書是這樣寫的：“物體都有一定的大小和形狀，物體各個(gè)部分的運(yùn)動(dòng)情況不一定相同。例如，汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)外側(cè)一點(diǎn)劃過的弧就比內(nèi)側(cè)一點(diǎn)劃過的弧要長(zhǎng)些。”看來(lái)，要詳細(xì)描述物體的運(yùn)動(dòng)，并不是一件簡(jiǎn)單的事。但是，在某些情況下卻可以不考慮物體的大小和形狀，從而使問題簡(jiǎn)化。一列火車從北京到廣州，當(dāng)我們討論火車的運(yùn)行時(shí)間這類問題時(shí)，由于列車的長(zhǎng)度比北京到廣州的距離小得多，就可以把列車的長(zhǎng)度忽略;當(dāng)我們討論地球的公轉(zhuǎn)時(shí)，因?yàn)榈厍虻闹睆剑s1.3×104km）比地球和太陽(yáng)之間的距離（約1.5×108km）小得多，也可以忽略地球的大小。在以上情況下，我們可以把物體看成一個(gè)點(diǎn)，并把物體的質(zhì)量賦予這個(gè)點(diǎn)，用一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)來(lái)代替整個(gè)物體，代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)叫做質(zhì)點(diǎn)。一個(gè)物體是否能看作質(zhì)點(diǎn)，要以問題的具體情況而定。在上面的例子中，研究列車在北京和廣州之間運(yùn)行，能把列車看作質(zhì)點(diǎn)，然而如果研究整個(gè)火車通過某一標(biāo)桿所用的時(shí)間，很顯然不能忽略列車的長(zhǎng)度，這時(shí)就不能把列車看作質(zhì)點(diǎn)了。研究地球公轉(zhuǎn)時(shí)可以把地球看做質(zhì)點(diǎn)處理，可是研究地球自轉(zhuǎn)時(shí)候，我們卻不能忽略地球的大小，很顯然不能把地球看做質(zhì)點(diǎn)了。

課程改革已前教材指出：當(dāng)物體的大小和形狀對(duì)我們研究的問題沒有影響或影響不大時(shí)，忽略物體的大小和形狀，物體就成了一個(gè)點(diǎn)，將整個(gè)物體的質(zhì)量賦予這個(gè)點(diǎn)，物體就成了質(zhì)點(diǎn)。僅此一種情況，若能忽略大小和形狀就是質(zhì)點(diǎn)，若不能忽略大小和形狀就不是質(zhì)點(diǎn)。所以，火車過標(biāo)桿問題、火車過橋中，火車不可以看作質(zhì)點(diǎn)，因?yàn)榛疖囬L(zhǎng)度不能忽略。

二、新課程改革后教材中的質(zhì)點(diǎn)

新課程改革后教材是這樣說的：人類居住的地球在繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，同時(shí)又在自轉(zhuǎn)，所以，地球上各部分離太陽(yáng)的距離在不斷變化。但是，如果考慮到地球到太陽(yáng)的距離遠(yuǎn)大于地球的直徑，那么，在研究地球公轉(zhuǎn)的時(shí)候，因?yàn)榈厍虻拇笮∫鸬牡厍蚋鞑糠值倪\(yùn)動(dòng)差異就可以忽略不計(jì)了。也就是說，研究地球公轉(zhuǎn)的時(shí)候可以忽略地球的大小和形狀，而把它看做一個(gè)點(diǎn)。同樣，在研究航天器的運(yùn)行軌道時(shí)，也不必考慮它的形狀、姿態(tài)，而把它看做一個(gè)點(diǎn)。一列火車在鐵軌上高速行駛，火車的發(fā)動(dòng)機(jī)、車輪及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)很復(fù)雜。當(dāng)我們只關(guān)心整列火車運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，便可以認(rèn)為列車上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況相同，可用其上任意一個(gè)“點(diǎn)”的運(yùn)動(dòng)代替整列車的運(yùn)動(dòng)?？磥?lái)，在某些情況下，我們可以忽略物體的大小和形狀，把它簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn)，再突出“物體具有質(zhì)量”這個(gè)要素，稱為質(zhì)點(diǎn);在另外一些情況下，我們雖然不可以忽略物體的大小和形狀，但是可用其上任意一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)來(lái)代替整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，于是，整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)也可以簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，再把物體的質(zhì)量賦予這個(gè)點(diǎn)，它也就成了一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。

我認(rèn)為新教材的意思是：在兩種情況下可以把物體看做質(zhì)點(diǎn)：一是物體形狀和大小對(duì)我們研究的問題沒有影響或影響不大，物體的大小和形狀可以忽略，物體就成了一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)，即質(zhì)點(diǎn);二是當(dāng)物體做平動(dòng)的時(shí)候，因?yàn)槲矬w上各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況相同，我們只要知道了一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，就知道了整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，所以不管物體的大小和形狀能不能忽略，我們就選一個(gè)點(diǎn)作為研究對(duì)象，將整列車的質(zhì)量賦予這個(gè)點(diǎn)，它也就成了質(zhì)點(diǎn)。所以，火車過標(biāo)桿、火車過橋問題，由于火車做平動(dòng)，火車可以看作質(zhì)點(diǎn)。

三、對(duì)質(zhì)點(diǎn)的教學(xué)建議

關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的教學(xué)，我們應(yīng)如何把握呢？我聽了教材主編張維善老師的講座，他是這樣說的：為什么要建立質(zhì)點(diǎn)這個(gè)模型呢？我們引入物理模型的目的是為了研究物體的運(yùn)動(dòng)。你想研究宏觀物體的運(yùn)動(dòng)，首先要描述物體的運(yùn)動(dòng)，怎么描述呢？就是描述位置及位置變化，要描述一個(gè)真實(shí)物體的運(yùn)動(dòng)是不可能的，那么怎么辦呢？如果物體做平動(dòng)，物體上各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況都相同，我們就可以用其上一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)來(lái)代替整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，將整個(gè)物體的質(zhì)量賦予這個(gè)點(diǎn)，它就成了質(zhì)點(diǎn)。平動(dòng)的物體我們就可以描述了。很顯然，最初質(zhì)點(diǎn)模型是在研究最簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)平動(dòng)時(shí)建立。他又舉了一個(gè)很有趣的例子：在一個(gè)長(zhǎng)10米的斜面上，一個(gè)邊長(zhǎng)1厘米的正方體鐵塊滑下，鐵塊能看成質(zhì)點(diǎn)。當(dāng)鐵塊的邊長(zhǎng)為1米時(shí)，還可以看做質(zhì)點(diǎn)嗎？當(dāng)然可以，只不過鐵塊位移短了些。

經(jīng)過認(rèn)真研讀教材，細(xì)聽主編張維善老師的講座，我認(rèn)為在兩種情況下可以看做質(zhì)點(diǎn)：一是物體做平動(dòng)時(shí)，二是物體形狀和大小可忽略時(shí)。在求火車過標(biāo)桿的時(shí)間問題中，因?yàn)榛疖囎銎絼?dòng)，火車可以看做質(zhì)點(diǎn)。我要強(qiáng)調(diào)的是：在這種情況下，我們并沒有忽略物體的大小和形狀，沒有忽略火車長(zhǎng)度，物體還是物體，但我們只需要研究一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是質(zhì)點(diǎn)。在類似的問題上我們也應(yīng)這樣處理，如火車過橋、子彈過薄紙、汽車過斑馬線等。我們使用的教輔資料在這個(gè)問題上仍然是以原來(lái)的課本為依據(jù)，還是原來(lái)的答案，這可能就是一種知識(shí)慣性吧。作為物理教師，我們應(yīng)認(rèn)真研究新課程標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)以教材為依據(jù)，不應(yīng)受教輔資料的影響，克服心理慣性，切實(shí)做好質(zhì)點(diǎn)的教學(xué)。

我對(duì)質(zhì)點(diǎn)的教學(xué)建議：我認(rèn)為在兩種情況下可以看做質(zhì)點(diǎn)，一是物體做平動(dòng)時(shí)，二是物體形狀大小可忽略時(shí)。在求火車過標(biāo)桿時(shí)間問題中，因?yàn)榛疖囎銎絼?dòng)，火車可做質(zhì)點(diǎn)處理。作為一名物理教師，我們應(yīng)認(rèn)真研究新課程標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)以教材為依據(jù)，不應(yīng)受教輔資料的影響，克服心理慣性，切實(shí)做好質(zhì)點(diǎn)的教學(xué)。