通过“平抛运动”看人教版高中物理教材的变化 *

李伟康 何家传

(安徽省芜湖市第一中学，安徽 芜湖 241000)

1 教材编写依据和编写人员的变化

人教版老教材按照《普通高中课程标准(实验稿)》的要求编写，经全国中小学教材审定委员会2004年初审通过，编者以物理课标组核心成员为基础，由高校教师、中学教师和编辑人员结合而成。

新教材按照《普通高中课程标准(2017年版)》的要求编写，经国家教材委员会2018年审查通过，集中反映了我国十余年来普通高中课程改革的成果，吸取了老教材的编写经验，凝聚了参与课改实验的教育专家、学科专家、教材编写专家、教研人员和一线教师等的集体智慧。

2 标题名称的变化

老教材本节内容的标题是“实验：研究平抛运动”，新教材本节内容的标题是“实验：探究平抛运动的特点”。最明显的是所用动词的变化，“研究”改成了“探究”。百度百科中显示两个词的意思分别为：研究是主动寻求根本性原因与更高可靠性依据，从而为提高事业或功利的可靠性和稳健性而做的工作；探究是探索研究，指的是学生在学习情境中通过观察、阅读，发现问题，搜集数据，形成解释，获得答案，并进行交流、检验、探究性学习。显然“探究”更能反映物理学科核心素养培养的要求。

另一处变化是“平抛运动”改成了“平抛运动的特点”，探究的内容范围更小、更具体，也更名副其实。

3 节序安排的变化

老教材节序安排为：“抛体运动的规律”“实验：研究平抛运动”，新教材节序安排为：“实验：探究平抛运动的特点”，“抛体运动的规律”。前者关于实验的安排更侧重于在“抛体运动的规律”理论分析后的验证，后者则是在“抛体运动的规律”理论分析前的探究。这一变化体现了设计者的编写思路：由“先学后研”向“先探后学”转变，更符合学生的认知特点。

4 内容设计的变化

4.1 引入的变化

老教材开门见山指出：“在这个实验中，我们首先设法描绘某物体做平抛运动的轨迹，然后通过这个轨迹研究平抛运动的特点”。这种安排削减了学生的探究空间，也是源于前一节已经学习了抛体运动的规律而采取的一种“高效”式的设计。

新教材为了使学生明确探究方向，也采取了一种“高效”式的设计，开篇就给出了抛体运动和平抛运动的概念，然后单刀直入：“下面我们通过实验来探究物体做平抛运动的特点”。接着，教材并没有给出具体建议或安排，而是通过问题启发，引发学生思考：“在实验开始前，请你思考：平抛运动与我们之前研究的直线运动的显著区别是什么？如何用实验来研究平抛运动的特点？”这种设计给学生提供了科学思维能力和创造力生长的机会。

4.2 小标题的变化

老教材编排了两个小标题：“判断平抛运动的轨迹是不是抛物线”“计算平抛物体的初速度”，给出了3种参考案例：(1) 用斜槽水平抛出物体，运用铅笔描点；(2) 恒压喷出稳定水柱；(3) 用频闪照相研究平抛运动。泛泛解决了获取平抛运动轨迹的问题。

新教材编排了三个小标题：实验思路、进行实验、数据分析，在“参考案例”中给出了2个步骤：探究平抛运动竖直分运动的特点、探究平抛运动水平方向分运动的特点，详细给出了探究的思路。

4.3 内容的变化

老教材的两个小标题更像是习题训练，即一个证明题、一个求解题，带有应试教育的色彩。

新教材明确提出：平抛运动的特点就是物体的速度和位移随时间变化的关系。在“实验思路”中渗透科学思维方法，指出：我们可以按照把复杂的曲线运动分解为两个相对简单的直线运动的思路，分别研究物体在竖直方向和水平方向的运动特点。相对老教材，由于新教材在第2节已经明确了合运动与分运动、运动的合成与分解的概念和方法，不再像老教材那般“遮遮掩掩，欲说还休”，而是明确指出：大家可能会想到，平抛运动可以看作是在竖直方向的分运动和水平方向的分运动的合运动。如果这两个分运动研究清楚了，平抛运动的规律自然也就清楚了。在“实验思路”中主要表达了“运动分解”的思想。

位置是运动学中基本的概念，机械运动描述的就是物体位置的变化。它比轨迹更为直接，新教材在“进行实验”中提出：为了研究平抛运动的特点，我们应该想办法把运动物体的位置随时间变化的信息记录下来。并就此给出了“频闪照相”的建议，同时鼓励学生也可以用别的方法记录。这比老教材要求学生直接记录平抛轨迹更自然合理，在“进行实验”中主要提出了“记录位置”的首要任务。

图1

新教材在用频闪照相法准确记录位置的基础上(图1)，在“数据分析”中指出：根据所记录的数据，以及相邻小球时间间隔相等的特点，分析小球在水平方向分运动的特点。然后再按照这个办法，分析小球在竖直方向分运动的特点。凸显了“相邻小球时间间隔相等”这一先决条件，给后续分析带来了很大便利。但具体怎么分析两个方向上的分运动，教材只字未提，再次给学生留下了科学思维提升和学以致用的广阔空间和成长机会。

4.4 研究工具的变化

虽然老教材中也曾提到用频闪照相法记录位置、得到轨迹的方法，但并没有将其作为重点推出，实验手段比较传统。新教材通过“拓展学习”栏目，介绍了“用传感器和计算机描绘物体做平抛运动的轨迹”(图2)，让师生们大开眼界，教材中介绍的传感器是超声—红外定位传感器，体现了教学现代化的要求。

图2

4.5 探究分运动顺序的变化

当一个较为复杂的物理过程在某一方面的特征与一个简单的物理过程特征相同时，我们可以通过研究简单物理过程了解复杂的物理过程。新教材在“参考案例”中，研究平抛运动竖直方向的分运动特点是通过对比实验进行的，用到了平抛竖落仪(图3)，使一个小球做平抛运动的同时，另一个小球从同一位置做自由落体运动。而对水平方向的分运动则是采用传统的方案，采用的是小球从斜槽水平抛出，上下调节挡板，使小球挤压复写纸，在白纸上留下印迹(图4)。采用的探究顺序换为先探究竖直分运动，为确定“相等时间间隔”打下基础；再探究水平分运动，在选好的“相等时间间隔”基础上，研究其水平位移的大小关系。

图3

图4

5 课后习题的变化

5.1 名称的变化

老教材课后习题的名称是“问题与练习”，新教材课后习题的名称是“练习与应用”，从名称上来看，新教材课后习题的目标更侧重于应用，强调物理与生活和生产的联系，加强了拓展性、延伸性、实用性和趣味性。

5.2 习题选择和编排的变化

老教材课后习题为两题，新教材课后习题为四题。另外，新教材在章末增加了“复习与提高”，设置A、B两组练习题。这些都反映新教材加强了课后训练，以期达到更好的巩固效果。

图5

新、老教材本节课后习题的第1、2题相同，第1题中已知平抛运动在竖直方向上的运动规律与自由落体运动相同，在此前提下探究水平分运动的特点(图5)。第2题在第1题的基础上省去了水平木板，借助竖直墙壁完成实验。只是在问题的提出上新旧教材有所不同，老教材表述为：“如果采用这种方案，应该怎样处理数据”？新教材表述为：

“如果采用这种方案，应该收集哪些数据并如何处理这些数据？”

这一变化体现出新教材的启发更到位，台阶设置得更小、更密，表明收集数据是处理数据的前提，在一定程度上“收集哪些数据”这个问题似乎更有价值，更接近“探究”的内核。

新教材增添了第3题，已知桌面高度大约为0.8m，通过数码摄像(每秒25帧)，问大约可以得到几帧小球正在空中运动的照片？该小题的设置有两个突出意义：一是“练习与应用”之“应用”的体现，二是继续强化先进实验工具的使用，与前面内容形成呼应。

综上所述，不论在实验思路、工具和方法的选择还是课后习题的设置上，新教材都始终注重科学思维方法的渗透，在各个环节尽力落实核心素养的培养目标，值得一线教师深入学习和研究。