备课札记——对高中物理新教材几处内容的研究，本文主要内容关键词为：札记论文,几处论文,新教材论文,高中物理论文,内容论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
教师备课的首要工作是研读教材。熟悉教材内容，领会编者意图，排查教材中的重点、难点和易忽视点，挖掘教材中值得探讨、能够发散和拓展的问题，对提高教学质量和自身教研水平都有帮助。下面是笔者在研读新教材时思考的几个案例，希望能达到抛砖引玉的作用。
一、电压表如何测量
教材（人教版选修3-1）在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中，采用了如下的方案：a、b、c、d四条不同的金属导体，在长度、横截面积、材料三个因素方面，b、c、d跟a相比分别只有一个因素不同，b与a长度不同；c与a横截面积不同，d与a材料不同。教材提到：图1中4段导体是串联的，每段导体的电压与它们的电阻成正比，因此用电压表分别测量a、b、c、d两端的电压，就能知道它们的电阻之比。很明显教材是要求一次一次测量电压的，实验时能否用4个电压表同时进行测量？
图1
如果是理想电压表，这两种测量方法并没有差别。如果考虑到电压表内阻的影响，两种测量方法的误差则可能不同。由于存在4个电阻，直接分析比较复杂，可先讨论两个电阻串联的情况。设两电阻分别为
，并设串联电路的总电压为U不变，电压表内阻为
，如图2所示。
图2
综上所述，教材采用由一个电压表分别依次测量的方法是科学、准确的。
二、回旋加速器中的粒子源从何处注入
教材（人教版选修3-1）在“带电粒子在匀强磁场中的运动”一节中补充介绍了回旋加速器的内容。教材提到“
是两个中空的半圆形金属盒，它们之间有一定的电势差U。A处的粒子源产生带电粒子，它们在两盒之间移动时被电场加速，获得速度”。如图3所示。有人提出，图中A点的粒子源是否应处于D形盒的中心呢？
图3
如图4所示，设粒子从A点处无初速注入两D形盒之间的缝隙（加速电场）中，由于缝隙很窄，图中没有画出。加速后进入磁场中发生第1次偏转，从B处离开磁场，再加速后发生第2次偏转，再从C处离开磁场，进行第3次加速，以此类推。粒子由于不断加速，回旋半径不断增大。设粒子质量为m、电荷量为q，加速电压为U，偏转磁场的磁感应强度
回车后，B2单元格中出现计算结果：
0.585 786 437 626 905。单击B2单元格，将鼠标移动到该单元格的右下角，按住左键向下拖动鼠标，于是单元格B2、B3、B4…中将自动生成出计算结果。结果表明，坐标
的数值左右交错摆动，并随着回旋次数N的增大，逐渐收敛于某一确定数值，笔者计算到N=65 535和N=65 536时，对应的圆心坐标
为0.759 233 062 716 305和为0.761 186 195 166 943，这说明粒子从D形盒的中心无初速注入后，最终做圆周运动的圆心坐标趋向于0.76
，反过来，要使粒子最终以D形盒中心为圆心做圆周运动从D形盒边缘射出，则粒子开始时应从距离D形盒中心0.76附近处注入。
实际回旋加速器D形盒的直径约几十厘米，加速电压几千伏，磁感应强度零点几特，粒子回旋几十到几百圈，不难估算带电粒子的注入点应距离D形盒中心几厘米左右，与D形盒的直径相比，并不能忽略不计。
三、是否存在“速度的变化对位移来说是均匀的”运动
新教材（人教版必修1）在“伽利略对自由落体运动的研究”一节中介绍伽利略研究落体运动时，曾猜想落体运动应该是一种简单的、速度均匀变化的运动。不过，速度怎样变化才算是“均匀”呢？伽利略考虑了两种可能：“一种是速度的变化对时间来说是均匀的，即v与t成正比，另一种是速度的变化对位移来说是均匀的，即v与x成正比”。2004年第1版教材提到伽俐略后来发现“如果v与x正比，将会推导出荒谬的结论”。2006的第2版教材，却把这句话改成“如果v与x成正比，将会推导出十分复杂的结论”。究竟是什么原因使教材作这样的改动？以下是笔者的思考。
首先考察所谓“速度的变化对位移来说是均匀的”运动是否存在。若果真存在这种运动，则应有dv=kdx，其中k为常量，等式两边除以dt得a=kv，又
，代入上式并整理可得：F=(km)v，其中(km)是常量。即只要给物体施加与其速度成正比的外力，则物体速度的变化对位移来说就是均匀的。理论上讲这种运动可能存在。
图6
对高一学生来说，要理解以上分析显然是非常困难的，所以教材将“荒谬的结论”改成“十分复杂的结论”是非常有道理的。不过如果要问，自由落体运动为什么不是这样的运动？这个问题学习了牛顿第二定律后自然十分简单，但本节内容却在牛顿定律之前。为此我们可从逻辑的角度给学生以简单的说明，物体做落体运动时初速度为零，位移也为零。如果物体的速度与位移成正比，则它将无法获得速度，因为它开始就没有任何位移。而物体如果不获得速度，则它也就不会有下落的位移，结果是初速为零的物体永远不会运动，这显然与落体运动的实际情形不符。这一点从前面的公式
也可以得到印证：若物体初速
，则在任何时刻物体的速度
，即物体不能下落。由此可见，既要满足初速为零，又要满足“速度的变化对位移来说是均匀的”运动确实不存在，因为它无法解释物体从静止到运动的过渡。
综上所述，伽利略所猜想的“速度的变化对位移来说是均匀的”运动是可能存在的；但初速为零且“速度的变化对位移来说是均匀的”运动确实不可能存在。
四、是否为两量程的欧姆表
教材（人教版选修3-1）“多用电表”一节中，画出了多量程多用电表示意图，如图7所示。教材并说明图7中电流、电压、电阻挡各有两个量程。仔细观察图7，发现3、4支路的差别在于支路4多串联了一个定值电阻R，这能起到改变欧姆表量程的作用吗？
欧姆表测量之前首先要进行欧姆挡调零。把选择开关打到3位置上时，将红黑表笔短接，调节可变电阻
，使回路中的电流达到满偏，即满足
当选择开关打到4位置上时，同样应调节可变电阻，使回路中的电流达到满偏，即满足
不难发现，调零时由于表头相同，如果电源的电动势也一样，电流满偏时，支路3和支路4中的总电阻实际上是一样的。虽然支路4多了一个定值电阻R，但调零时可变电阻将调得更小。因此教材的电路图，开关打3或4时量程是相同的。如何达到改变量程的目的？就教材的插图来说，必须改变电源电动势的大小，所以建议教材把插图中支路4中的定值电阻R去掉，把电源的符号E改为E＇。
图7
当然，实际多用电表内部只有一个电源，欧姆挡多量程的设置方法已有文章专门讨论，在此不再赘述。