中美高中物理教材《動量》部分例題比較分析

胡東明??

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2兩種教材例題的共同點

2.1緊扣教材內(nèi)容，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)和理解教材內(nèi)容

兩種教材例題均針對本章節(jié)重點內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識分析和解決相關(guān)問題，對學(xué)生學(xué)習(xí)和理解相關(guān)知識提供了幫助，同時為解題規(guī)范提供了范例，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)和理解教材內(nèi)容.如坐標(biāo)系的建立，對矢量方向性（正負(fù)）的論述和交待，對計算結(jié)果與實際情境的關(guān)聯(lián)理解，以及對物體運(yùn)動及相互作用過程的交待等等，所有這些，均既有利于學(xué)生自學(xué)，也為教師的教學(xué)規(guī)范提供了范例.

2.2注重聯(lián)系實際生活，圖文并荗， 有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

兩種教材例題均注重聯(lián)系實際生活，如人教版教材中的打壘球、列車編組站、火箭炸裂等，美國教材中的汽車制動、汽車碰撞、太空行走等，例題圖文并茂，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，特別是人教版的“一毛”，在例題和習(xí)題中都有出現(xiàn).

2.3體現(xiàn)學(xué)科素養(yǎng)和解題素養(yǎng)，注重物理學(xué)科思想方法，有利于學(xué)生的科學(xué)思維能力水平的提高

兩種教材例題均對動量、動量變化量和沖量的矢量性進(jìn)行了重點分析，著重體現(xiàn)了物體的運(yùn)動觀和相互作用觀，有利于學(xué)生的科學(xué)思維能力水平的提高.例題解答注重審題分析、隱含條件的轉(zhuǎn)換、物理模型的建立、對結(jié)果的討論，對提高學(xué)生解題素養(yǎng)有較好幫助.

2.4注重對解題過程的說明，以文本框形式呈現(xiàn)，有利于學(xué)習(xí)理解相關(guān)過程

兩種教材例題均注重對解題過程的說明，如中國教材的“解題時涉及的速度，都是相對于地面的速度.”美國教材的“噴火槍點火前，系統(tǒng)的所有部分都是靜止的，因此系統(tǒng)的初動量為零.”這樣的說明，有利于學(xué)生理解相關(guān)解題過程.

3兩種教材例題的不同點

3.1解題步驟層次上有明顯差異

【中】中國教材的解題步驟分為分析、解和最后結(jié)果的分析.這三大步驟在《動量守恒定律》這一章遵循較好，但在有的章節(jié)遵循不好，如必修1第二章第4節(jié)《勻變速直線運(yùn)動的位移與速度的關(guān)系》例題將分析與解合在一起，對結(jié)果沒有分析.

【美】美國教材的解題步驟分明，每個題目分三大步，分別是分析概括問題、求解未知量和驗證答案.這三大步驟中的每一步又針對具體問題進(jìn)行細(xì)分，如分析概括問題分為確定系統(tǒng)、建立坐標(biāo)系、畫出示意圖、作出動量的矢量圖和寫出已知量與未知量.求解未知量與中國教材“解”這一步差不多，但是注重了數(shù)據(jù)的代入過程.驗證答案這一步統(tǒng)一分為三個方面，分別是“單位是否正確？”、“符號是否有意義？”和“數(shù)據(jù)是否合理？”.

3.2解題過程對數(shù)學(xué)知識運(yùn)用重視程度不同

【中】中國教材例題的解題過程對數(shù)學(xué)知識的運(yùn)用重視程度不高，只是注重了建立坐標(biāo)系和相關(guān)方程及運(yùn)算，有時甚至在解題后的結(jié)果分析中交待建立坐標(biāo)系，如例題4.

【美】美國教材例題的解題過程對數(shù)學(xué)知識的運(yùn)用重視程度較高，不僅注重了建立坐標(biāo)系和相關(guān)方程及運(yùn)算，還注重具體的代入數(shù)據(jù)及計算，在代入數(shù)據(jù)過程中特別注重了單位，在計算時還在旁邊提示相關(guān)計算過程的依據(jù)，如“將m=2200 kg”代入.這樣做可能是考慮美國學(xué)生計算能力相對較差的緣故吧.

3.3解題過程中情境圖示重視程度不同

【中】中國教材例題雖然對情境也有分析，但是，除實物情境圖外，其他基本上是文字分析，不夠簡潔明了.這樣分析作為學(xué)生自覺是完全可以的，但是學(xué)生圖示相關(guān)情境能力的培養(yǎng)不夠.目前教學(xué)中，學(xué)生不善于畫圖，或者是根本不習(xí)貫畫圖分析問題.

【美】美國教材例題對情境分析完全是圖示呈現(xiàn)，不僅有實物情境圖，而且有矢量圖，圖中矢量是按照矢量的規(guī)范寫法進(jìn)行，即印刷黑加粗斜體.這種寫法，對對學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大，但對培養(yǎng)學(xué)生正確的物理思維和分析方法有好處.

3.4解題過程書寫的繁簡程度不同

【中】中國教材解題過程簡潔，方程簡潔不重復(fù)，有利于學(xué)生簡化學(xué)生思維過程.

【美】美國教材解題過程繁瑣，可能是嚴(yán)格遵循矢量圖列式的原因，方程重復(fù)較多.如例2中“pi=pf”、“pCi+pDi=pCf+pDf”和“mCvCi+mDvDi=mCvCf+mDvDf”，這三式均表示同一個物理過程的遵守的同一規(guī)律，即碰撞前后系統(tǒng)動量守恒.

3.5解題過程中，對有關(guān)定律、原理的運(yùn)用表述不同

【中】中國教材解題過程中，對有關(guān)定律運(yùn)用的表述通常為“由動量守恒定律p′=p可得”，這樣的表述有引導(dǎo)學(xué)生死套公式、定律的問題.

【美】美國教材解題過程中，對有關(guān)的定律運(yùn)用的表述相對靈活，如“利用動量定理，求出汽車停下所需要的力.”、“由于冰作用于兩車上的凈力接近于零，所以動量守恒.”、“利用動量守恒定律求出pf.” 這樣的表述，體現(xiàn)的是對定律、原理的運(yùn)用思想.

3.6解題后對結(jié)果的驗證或分析不同

【中】中國教材注重對解題結(jié)果的分析，如負(fù)號的物理意義、結(jié)論的理解，這樣有利于學(xué)生對解題結(jié)果的理解.

【美】美國教材沒有解題結(jié)果的分析，但是有對答案單位、符號和數(shù)值的驗證分析，這樣解題顯得完整，對結(jié)果的解題理解也有幫助.

4對我國物理教材例題編制的啟示

（1）進(jìn)一步重視物理學(xué)科素養(yǎng)，注重例題解答過程中的物理意義

動量部分對矢量要求非常高，可借鑒矢量圖等方式，突出矢量地位，強(qiáng)化學(xué)生對矢量的重視和理解.矢量圖僅在必修1第一章第5節(jié)《速度變化快慢的描述—加速度》中出現(xiàn)了兩次，教師和學(xué)生基本沒有關(guān)注.為了不增加教學(xué)負(fù)擔(dān)，在動量部分增加矢量圖，引導(dǎo)學(xué)生增強(qiáng)對矢量的認(rèn)識和理解是必要的.

（2）重視解題前對題目的分析和概括，培養(yǎng)學(xué)習(xí)良好的審題習(xí)題

解答前，以明晰的步驟要求畫出相關(guān)情境圖或示意圖，標(biāo)示已知與未知，對培養(yǎng)學(xué)習(xí)良好的審題習(xí)題，強(qiáng)化學(xué)生的審題能力有較好幫助，也有利于提高學(xué)生解題素養(yǎng).

（3）增加解題后對結(jié)果的分析步驟，還原物理味道

許多學(xué)生解題時套公式，對解得的結(jié)果不分析，不理解，做物理題像做數(shù)學(xué)題，體會不到物理味道.教材例題如果增加解題后對結(jié)果分析步驟，引導(dǎo)學(xué)生解題后的反思，提高學(xué)生分析自己答案的合理性的能力，從而達(dá)到提高物理學(xué)科素養(yǎng)，實現(xiàn)理論聯(lián)系實際的目的.