許凱

【摘 要】 學(xué)生的教育與發(fā)展具有連續(xù)性與發(fā)展性。對(duì)于初中師生而言，如果在學(xué)習(xí)初中物理的時(shí)候就能夠了解學(xué)習(xí)高中物理中對(duì)應(yīng)知識(shí)所需的基礎(chǔ)要求，那么在學(xué)生未來(lái)進(jìn)行高中學(xué)習(xí)時(shí)就更容易進(jìn)入角色更容易適應(yīng)。同理，對(duì)于高中師生而言，如果能夠知道學(xué)生曾經(jīng)具有什么樣的前認(rèn)知與前概念，勢(shì)必也會(huì)達(dá)到事半而功倍的效果。鑒于此，本篇就僅對(duì)部分教材內(nèi)初高中物理知識(shí)力學(xué)中運(yùn)動(dòng)學(xué)部分的不同做簡(jiǎn)單的比較與分析，期以此對(duì)廣大師生在教學(xué)過(guò)程中能起到一定的指導(dǎo)作用。

【關(guān)鍵詞】 初中物理;高中物理;教材;運(yùn)動(dòng)學(xué);知識(shí)銜接

【中圖分類號(hào)】G632.20 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）25-0-01

初中物理知識(shí)探討的藍(lán)本是江蘇科學(xué)技術(shù)出版社的物理課本（簡(jiǎn)稱蘇科版），高中物理知識(shí)探討的藍(lán)本是人民教育出版社的物理課本（簡(jiǎn)稱人教版）。運(yùn)動(dòng)學(xué)（kinematics），從幾何的角度（指不涉及物體本身的物理性質(zhì)和加在物體上的力） 描述和研究物體位置隨時(shí)間的變化規(guī)律的力學(xué)分支。以研究質(zhì)點(diǎn)和剛體這兩個(gè)簡(jiǎn)化模型的運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，并進(jìn)一步研究變形體（彈性體、流體等） 的運(yùn)動(dòng)。知識(shí)銜接限定的范圍就是初高中物理知識(shí)中都有的部分存在差別部分的說(shuō)明與銜接。孤篇蓋全唐，下面我們就以幾個(gè)方面進(jìn)行闡述說(shuō)明。

1初高中物理教材中關(guān)于參考系的介紹不同

1.1 初中物理蘇科版中參照物的描述：在蘇科版的初中物理教材中關(guān)于參照物的描述出現(xiàn)在八上121頁(yè)的信息快遞中：用來(lái)描述一個(gè)物體是否運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)物體，叫做參照物（frame of reference）。[1]

1.2 高中物理人教版中參考系的描述：在人教版的高中物理教材中關(guān)于參考系的描述出現(xiàn)在第10頁(yè)：要描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，首先要選定某個(gè)其他物理做參考，觀察物體相對(duì)于這個(gè)“其他物體”的位置是否隨時(shí)間變化，以及怎樣變化。這種用來(lái)做參考的物體參考系（reference frame）。[2]

1.3 參考系在初高中物理中如何銜接處理。就本質(zhì)而言，參考系的目的就是為了描述物體的運(yùn)動(dòng)確定了一個(gè)判定的標(biāo)準(zhǔn)。從名稱上常見(jiàn)的說(shuō)法有參考物、參照物、參考系等。雖然有的學(xué)者認(rèn)為可以把參考系看作是很多相對(duì)靜止的參考物或參照物之間的集合，但是就其所判斷的標(biāo)準(zhǔn)都沒(méi)有發(fā)生過(guò)變化。其標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)涵無(wú)外乎包括兩點(diǎn)：首先，如果一個(gè)物體被選定為參考物，那么該物體被視為靜止。其次，只要物體的位置相對(duì)于參考物的位置發(fā)生了變化，我們就認(rèn)為該物體是運(yùn)動(dòng)的。標(biāo)準(zhǔn)評(píng)判的結(jié)果為選擇不同的物體作為參考系其關(guān)于同一物體運(yùn)動(dòng)的描述可能不同。初高中師生可以從中認(rèn)識(shí)到參照物、參考系、參考物其實(shí)可以看作是同一邏輯概念，不必在乎名稱上的不同。大家只要能把握其判斷物體是否運(yùn)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)就可以了。

2 初高中物理教材中關(guān)于速度的介紹不同

2.1 初中物理蘇科版中速度的描述：在蘇科版的初中物理教材中關(guān)于速度的描述出現(xiàn)在八上113頁(yè)：速度（velocity）是描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)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關(guān)于速度的描述出現(xiàn)在物理必修一第15頁(yè)：物理學(xué)中用位移與發(fā)生這個(gè)位移所用時(shí)間的比值表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢，這就是速度（velocity）。[4]

2.3 初高中速度異同的辨析。

2.3.1 概念界定：路程，是指物體運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度。位移，是指物體位置的變化量。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f(shuō)來(lái)，速度，指的是位移與對(duì)應(yīng)時(shí)間的比值;速率，才是路程與對(duì)應(yīng)時(shí)間的比值。平均速度，指的是一段時(shí)間內(nèi)位移與對(duì)應(yīng)時(shí)間的比值;平均速率，指的是一段時(shí)間內(nèi)路程與對(duì)應(yīng)時(shí)間的比值。瞬時(shí)速度，指的是時(shí)間間隔趨向于零時(shí)位移與對(duì)應(yīng)時(shí)間比值的極限;瞬時(shí)速率，指的是時(shí)間間隔趨向于零時(shí)路程與對(duì)應(yīng)時(shí)間比值的極限。由此可見(jiàn)，高中物理教材中定義的速度與我們物理運(yùn)動(dòng)學(xué)中的真實(shí)速度是一致的，而初中物理教材中定義的速度的大小只是物理運(yùn)動(dòng)學(xué)中的速率概念。

2.3.1 初高中物理教材中速度定義差別的原因：事出必有因，速率跟速度明顯是不同的，可是為什么會(huì)造成這種不同呢？這里我們不妨從兩個(gè)角度來(lái)分析。首先，我們可以看看速度與速率的關(guān)系。速度和速率的不同點(diǎn)在于：速度是矢量，既有大小又有方向;速率是標(biāo)量，只有大小沒(méi)有方向。兩者相同點(diǎn)在于都用來(lái)描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢;并且瞬時(shí)速度的大小等于瞬時(shí)速率的數(shù)值。正因?yàn)閮烧叩南嗤?，所以初中物理中?duì)于速度的定義讓很多人看起來(lái)理所當(dāng)然。其次，物理習(xí)慣上其實(shí)是存在大量默認(rèn)的。對(duì)于一個(gè)物體問(wèn)題，因?yàn)樗矔r(shí)的值更能精細(xì)的描述出物體的具體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以被廣為使用。從而造成在很多的實(shí)際問(wèn)題中，我們往往關(guān)心瞬時(shí)值更勝于平均值。而就對(duì)瞬時(shí)值而言，在不考慮方向的前提下，瞬時(shí)速度的大小也與瞬時(shí)速率確實(shí)是可以視為想等。這也就是為什么初中物理中把速度大小定義為速率后沒(méi)出什么大問(wèn)題的主要原因。

2.3.3 對(duì)于初高中師生此處學(xué)習(xí)時(shí)的建議：牛頓說(shuō)，他之所以偉大是因?yàn)樗局奕说募绨蛏稀Ｎ覀兊膶W(xué)習(xí)是循序漸進(jìn)逐層深入的。但是我們未來(lái)的學(xué)習(xí)必須建立在正確的概念與認(rèn)知基礎(chǔ)之上。鑒于此，我強(qiáng)烈建議初中師生在教學(xué)時(shí)認(rèn)真重視此處“速度”的表達(dá)。不妨承認(rèn)此處所學(xué)習(xí)的速度大小就是速率，不要給未來(lái)學(xué)生的高中物理學(xué)習(xí)帶來(lái)困惑，也不要給未來(lái)高中物理教師的教授帶來(lái)認(rèn)為的障礙。如果有幸蘇科版物理教材的編者能看到，我也強(qiáng)烈建議此處改一改。雖然現(xiàn)在無(wú)論是中考還是高考對(duì)于速度和速率的區(qū)別已經(jīng)都有意弱化，但是自相確定前后矛盾的概念界定畢竟對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知造成嚴(yán)重不利，并未后來(lái)專業(yè)的學(xué)習(xí)留下認(rèn)知上的缺陷與隱患。對(duì)于高中的師生我也強(qiáng)烈建議能充分認(rèn)識(shí)到初中物理所學(xué)的那個(gè)所謂的“速度”并不是物理運(yùn)動(dòng)學(xué)中真正的速度，它不過(guò)是指速率罷了，真正的速度不僅僅有大小，還具有方向，描述的是物體位置變化率，即物體的位置信息隨時(shí)間變化快慢的物理量。

3 初高中物理教材中關(guān)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)的介紹不同

3.1 初中物理蘇科版中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的描述：在蘇科版的初中物理教材中關(guān)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)的描述出現(xiàn)在八上121頁(yè)：物理學(xué)中把一個(gè)物理相對(duì)于參照物位置的改變叫機(jī)械運(yùn)動(dòng)（mechanical motion）。[5]

3.2 高中物理人教版中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的描述：在人教版的高中物理教材中關(guān)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)的描述出現(xiàn)在第8頁(yè)：物體的空間位置隨時(shí)間變化，是自然界中最簡(jiǎn)單、最基本的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，成為機(jī)械運(yùn)動(dòng)（mechanical motion）。[6]

3.3 機(jī)械運(yùn)動(dòng)我們?cè)撟⒁庑┦裁?？靜止是相對(duì)的，運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的。在針對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)介紹中我們應(yīng)該讓學(xué)生意識(shí)到機(jī)械運(yùn)動(dòng)的兩大因素：位置與時(shí)間。說(shuō)白了運(yùn)動(dòng)學(xué)的任務(wù)也不過(guò)就是用來(lái)描述物體是如何運(yùn)動(dòng)的，而作為相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的研究，終究逃不過(guò)的兩個(gè)量化了的物理量就是位置與時(shí)間。另外一個(gè)注意點(diǎn)就是參考系。玫瑰花下有刺，玫瑰刺上有花。我們選擇不同的視角來(lái)確定標(biāo)準(zhǔn)，將可能看到完全不一樣的風(fēng)景。對(duì)應(yīng)于物理而言，在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，有時(shí)我們采取不同的參考系，那我們的運(yùn)算過(guò)程就可能完全不一樣。雖然殊途同歸，那我們?yōu)槭裁床贿x最近最便捷的道路呢？所以對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)而言參考系很重要。

4 結(jié)束語(yǔ)

二三十年前我們流行的口號(hào)是數(shù)理化不分家。如今，我想提的口號(hào)是初中物理與高中物理更不能分家。雖然教學(xué)的學(xué)段不同，大家或許互相存有各種看法，但是對(duì)于學(xué)生而言，他們所學(xué)的也都是同一個(gè)的學(xué)科——物理。所以我們各位專業(yè)的物理教師有責(zé)任也有義務(wù)來(lái)教授給我們的學(xué)生相對(duì)最好最完整也最適合他們的東西。學(xué)術(shù)存在主流與支流，對(duì)于概念的理解大家或許存在些許差異。這種差異我們應(yīng)該讓我們的學(xué)生有所了解，又不能造成他們認(rèn)識(shí)上的相悖與紊亂。這就是我寫本篇論文的初衷。