中俄物理教材中“拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”內(nèi)容比較研究 ①

李航琦 孟慶國 張 強(qiáng) 白麗娜

(1. 哈爾濱師范大學(xué)教師教育學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025；2. 哈爾濱師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025)

1 引言

教材是體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的重要載體，因此關(guān)于教材的比較和分析尤為重要。對中外教材進(jìn)行研究，不但能促進(jìn)教材的改進(jìn)和完善，還能提高教師的教學(xué)能力。拋體運(yùn)動(dòng)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。筆者對中俄物理教材中“拋體運(yùn)動(dòng)規(guī)律”內(nèi)容進(jìn)行比較研究，分析、總結(jié)兩國教材各自的優(yōu)點(diǎn)和不足，旨在為提高物理教學(xué)質(zhì)量提供參考。

2 教材分析

2.1 俄國教材

俄國教材選自《物理科學(xué)(10年級(jí))》第一章第二十五節(jié)，在學(xué)習(xí)本節(jié)之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了自由落體運(yùn)動(dòng)和勻變速直線運(yùn)動(dòng)。拋體運(yùn)動(dòng)作為一種基本的曲線運(yùn)動(dòng)，可以幫助學(xué)生加深對等效方法的理解，同時(shí)為圓周運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)做鋪墊。

2.2 人教版教材

我國教材選自新人教版高中物理必修第二冊第五章第四節(jié)，是在第三節(jié)“實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”的基礎(chǔ)上繼續(xù)學(xué)習(xí)，編排在“曲線運(yùn)動(dòng)”“運(yùn)動(dòng)的合成與分解”之后。拋體運(yùn)動(dòng)是一種最基本的曲線運(yùn)動(dòng)，是運(yùn)動(dòng)的合成與分解知識(shí)的應(yīng)用，也是第五章的總結(jié)，并承接第六章“圓周運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)。

2.3 教材對比分析

俄國教材較為關(guān)注知識(shí)的連貫性，將運(yùn)動(dòng)學(xué)所有知識(shí)編排為一章，由淺入深，幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)體系。人教版教材在編排中關(guān)注知識(shí)的邏輯性、層次性，知識(shí)框架清晰，以運(yùn)動(dòng)學(xué)和力的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)。

3 新知的引入方式

兩種教材新知的引入方式各有特點(diǎn)，下面將對此進(jìn)行分析。

3.1 俄國教材以舊知識(shí)引入

俄國教材以上一節(jié)課所學(xué)的自由落體為引入點(diǎn)，在復(fù)習(xí)舊知識(shí)的同時(shí)提出問題：如果將物體斜向上拋出，物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是怎樣的？物體在任意一點(diǎn)的速度是多少？

3.2 人教版教材以問題引入

人教版教材直接提出問題：在排球比賽中，你是否曾為排球下網(wǎng)或出界而感到惋惜？如果運(yùn)動(dòng)員沿水平方向擊球，在不計(jì)空氣阻力情況下，要使排球既能過網(wǎng)，又不出界，需要考慮哪些因素？如何估算球落地時(shí)的速度大小？

3.3 兩種引入方式的比較

俄國教材以舊知識(shí)“自由落體運(yùn)動(dòng)”作為引入點(diǎn)，幫助學(xué)生加深對舊知識(shí)的理解的同時(shí)，建立新舊知識(shí)之間的有效聯(lián)系，讓學(xué)生更容易理解新知識(shí)。

人教版教材以問題引入，簡潔明了，指向明確，可有效激發(fā)學(xué)生的探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力。

4 探究拋體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的過程

4.1 俄國教材以一般拋體運(yùn)動(dòng)為重點(diǎn)

俄國教材首先探究一般拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，如圖1所示，給出初始條件：t=0時(shí),x0=0，y0=h，vox=v0cosα，voy=v0sinα，并有：ax=0，ay=-g。提出問題：物體能夠到達(dá)的最大高度是多少？教材中直接給出了解題過程。

圖1

圖2

探究了平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律之后，教材安排了一個(gè)拓展性例題，如圖3所示，在豎直高度h處，一小球以初速度v0做平拋運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)小球在距O點(diǎn)距離為l處，與地面成α角度,并以初速度v2拋出，兩小球會(huì)相撞嗎？如會(huì)相撞，則在什么位置相撞？以此題幫助學(xué)生鞏固對拋體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解。

圖3

4.2 人教版教材以平拋運(yùn)動(dòng)為重點(diǎn)

人教版教材以“實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”為基礎(chǔ)，再通過問題引入課題，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)推導(dǎo)出平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律。為了得到物體的速度與時(shí)間的關(guān)系，先分析物體受力情況，再得出物體的速度與時(shí)間的關(guān)系。主要分為三個(gè)部分：平拋運(yùn)動(dòng)的速度、平拋運(yùn)動(dòng)的位移與軌跡、一般的拋體運(yùn)動(dòng)。

圖4

圖5

在“一般的拋體運(yùn)動(dòng)”部分，如果物體的初速度v0不沿水平方向，而是斜向上或斜向下，但是物體的受力情況仍與平拋運(yùn)動(dòng)的受力情況相同，在水平方向不受力，加速度為0，在豎直方向受重力作用，加速度為g。物體的初速度與水平方向的夾角為θ，水平方向分速度v0x=v0cosθ，豎直方向分速度v0y=v0sinθ。

4.3 兩種探究方式的比較

俄國教材將探究一般拋體運(yùn)動(dòng)規(guī)律作為本節(jié)的重點(diǎn)，以例題形式作為引導(dǎo)，選擇的例題難度較大，更加注重培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，該部分將全部的解題步驟編排在教材上，雖然有利于學(xué)生對知識(shí)的理解，但不利于學(xué)生主動(dòng)思考，同時(shí)俄國教材將運(yùn)動(dòng)學(xué)全部知識(shí)編排在一章中，學(xué)生在沒有學(xué)習(xí)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的情況下，直接學(xué)習(xí)拋體運(yùn)動(dòng)，加重了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。

人教版教材運(yùn)用力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)推導(dǎo)出平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，最后讓學(xué)生利用平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)解決一般拋體運(yùn)動(dòng)問題，這種編排方式符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，注重學(xué)生知識(shí)遷移能力的培養(yǎng)。

5 結(jié)語

教材作為重要的課程資源，我國和俄羅斯的物理教材在拋體運(yùn)動(dòng)的編寫上各有特色。俄國教材側(cè)重點(diǎn)在于一般拋體運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行探討，簡潔明了，注重實(shí)用性，但對于知識(shí)的講解缺少鋪墊、難度較高。我國人教版教材更加注重平拋運(yùn)動(dòng)，關(guān)注學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)。通過探究性實(shí)驗(yàn)，讓剛剛接觸拋體運(yùn)動(dòng)的高中生產(chǎn)生興趣，同時(shí)教材注重基礎(chǔ)知識(shí)，關(guān)注學(xué)生的思維邏輯，層層遞進(jìn)，不僅有利于學(xué)生建構(gòu)良好的知識(shí)體系，還有利于學(xué)生了解背后的物理思想。在實(shí)際教學(xué)中，可以將兩種教材的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，注意增加一般拋體運(yùn)動(dòng)的探究過程以及數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用，安排探索類習(xí)題，提高學(xué)生問題解決能力，使學(xué)生體會(huì)到矢量的合成與分解是高中物理基本運(yùn)算方法，注重物理思想的滲透，提高教學(xué)效率。