【名校推荐】破解新课程高中物理教材(6)速度

1、,名校名师推荐 ,破解新课程高中物理教材（6）速度关于速度概念的提出、定义等关于速度这个物理量的内容，新老教材中有较大的区别。老教材是在匀速直线运动的介绍中提出速度的概念， 给出速度的定义， 然后又在变速直线运动中给出平均速度和瞬时速度的概念和定义。对瞬时速度，老教材只给出一个定性的描述（物体在某一时刻或某一位置时的速度，叫瞬时速度），不作定量要求（不提及极限思想）。这样处理，在速度的定义上比较严格，学生应该也比较容易接受；欠缺是速度的定义有条件限制，即是匀速直线运动的速度。后面在变速运动中，教材对速度概念的拓展一笔带过，比较含糊，逻辑上是不严密的。可以说，老教材对速度概念的表述停留在较低的层

2、次上，不太注重理论上的高度和逻辑上的严密似乎有新课程的风格。原教材和新教材中速度概念是单独给出的， 新教材中专门有一节 “运动快慢的描述速度”，介绍了速度、平均速度、瞬时速度等概念和定义，给出速度定义时不提及运动形式， 也就是不作任何限制， 介绍瞬时速度时提到了极限思想 （还在“说一说”中介绍了费曼关于瞬时速度的一个笑话）。新教材这样的处理， 似乎是想要避免老教材中速度概念表述上的不严密， 即不是在一种特定的运动中去定义速度，而是提出一个普适的速度定义。但这样做是否就严密了？我看未必。一步到位，操之过急新教材独立于具体的运动形式而直接提出一个速度定义： 物理学中用位移与发生这个位移所用时间的比

3、值表示物体运动的快慢，这就是速度。令我非常疑惑的是， 这样定义的这个速度到底是什么？如果是在匀速直线运动中，这个比值就是速度，既是平均速度也是瞬时速度；如果是在变速直线运动中，这个比值是平均速度；如果是在曲线运动中，这个比值还可以叫做平均速度，但实际上已无多少实际意义。当然，正如教材后面提到的，如果这里所取的时间非常非常小，则不论是什么运动，这个比值都可以叫作瞬时速度，也即速度。问题是，教材上提出 “位移与所用时间的比值就叫速度” 时是没有任何前提的，这个不基于任何运动形式的、高度概括的、笼统而抽象的速度到底是什么？新教材的用意似乎是要求学生对速度概念的理解一步到位，一开始就掌握速度这个物理概

4、念的全部含义。而新课程是明确反对在物理教学上搞一步到位的。新教材在介绍瞬时速度时，提到了极限思想，似乎也有一步到位之嫌。瞬时速度实在是很难用初等代数来定义的，所以只能说“非常非常小”的时间，至于小到什么程度才算“非常非常小”，教材不作说明，其实也无法说明。实际上，大和小本身就是相对的，到底多短的时间是“非常非常小”是因具体情况而异的，并不见得一定要很小。瞬时速度只能借助高等数学才能定义清楚，可是高中生没学过微积分，所以这个时候想要学生一步到位地理解，是有点操之过急了。先有具体，才能有抽象- 1 -,名校名师推荐 ,而我认为，问题还不全在于操之过急。抽象应以大量的具体为基础， 过去有句话，叫“先

5、要把书读厚，才能把书读薄” ，说的就是这个意思。先要读厚，就是先要有大量的具体、感性的认识，再读薄，就是产生抽象的理性的认识。在我看来，高于任何运动形式之上的、笼统而抽象的“速度”是否存在，都是值得质疑的。实证思想是科学精神的重要方面， 物理学研究的对象首先必须是可观测的。 物理学研究的是具体的、可观测的运动（如匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、圆周运动等），而不是包含一切形式的、抽象的哲学意义上的运动。从物理学的角度，那样的运动是不可观测的，也就是不存在的。因此，物理学中也不存在一个能涵盖一切运动形式的、抽象的速度。物理学发展最终形成的速度概念，只是反映了各种具体运动共同特征的一个物理

6、量，而不是说存在一个根本上的、抽象的速度。新教材试图脱离具体的运动形式提出速度定义的做法，有形而上学之嫌，是以违背物理学的实证精神的。任何概念都有其内涵和外延，没有任何前提的概念是不存在的。所以，脱离具体运动形式的速度概念也是不存在的。因此，新教材中给出的那个没有任何前提的速度定义，其科学性是很成问题的。如果把这个定义放到一些具体运动中去会变得没有意义。比如一个人绕着操场跑一圈，根据这个定义，这个人的速度为零，而这个“零”实际上有多大的意义呢，能反映这个人的运动的什么特征呢？重过程、循序渐进就算高于任何运动形式之上的、高度概括的、抽象的速度概念是存在的，我认为象教材那样直接地给出这个概念，也是

7、有违教学规律的做法。如果学生通过物理学习， 最终目标是要形成一个高度概括的、 反映各种具体运动的共同特征的、抽象的速度概念。但这是最终目标，这个最终的目标不可能在学生初次学习物理的时候就能达到。高度概括的、抽象的速度概念不是凭空就能产生的，也不是能直接灌输的，而是要以大量的、具体的速度认知为基础的。根据循序渐进的原则，只能先让学生学习各种具体运动的速度，如匀速直线运动的速度、变速运动的速度、圆周运动的速度（线速度） , ，然后在此基础上，引导学生总结概括出最终的、高度概括的、抽象的速度概念。这样做，才符合新课程大力提倡的“重过程”理念；如果不以具体运动的速度为基础，要学生直接接受一个笼统的、抽

8、象的速度概念，那就成了新课程极力反对的“重结果”了。个人认为，速度概念的提出，象老教材那样，在具体的运动中提出速度概念，至少大方向上是不错的。或许有人会说，象老教材那样，在匀速直线运动中给出速度定义，会导致学生对速度概念认识的局限。实际上，从人的认知的角度，任何人的认识过程都是逐步的，也就是只能是先有局部的、片面认识，再逐渐完善，然后才有全面的了解和认识。比如初中自然中速度的定义，是“单位时间内物体通过的距离”，实际上这根本就不是速度，而是平均速率。但是初中教材上就只能那样讲，因为那才是初中生能够理解的速度。那样才符合新课程大力提倡的不追求一步到位。- 2 -,名校名师推荐 ,在我看来，在速度

9、定义这个问题上， 老教材更符合新课程理念要求的高中物理教学要追求简明易懂，而放弃一些严谨和严密。新教材教参在“本章教材概述”中提出的“既要使学生扎扎实实从这些第一次中获得基本素质的提高，同时又要兼顾学生的可接受性，做到循序渐进而不一步到位 , ”。但新教材在速度问题上似乎违背了这一原则。比如在瞬时速度的介绍中，新教材提到了极限思想，其实已经接近普通物理的要求了，而与初中自然中速度的定义相去甚远。个人认为，高中物理在要求上，应力求位于初中自然与普通物理的中点。关于速度定义的问题，我专门去翻了大学普通物理教材，发现那里只有两个定义，一个是速度的定义，一个是速率的定义。速度是位移与时间的比值，速率则是路程与时间的比值。按所取时间长短不同，速度有平均速度和瞬时速度之分；速率也有平均速率和瞬时速率之分（可见为何“瞬时速率即瞬时速度的大小，而平均速率非平均速度的大小”之原因）。可见问题并没有新教材说得那样复杂，问题是，接受上述内容是有条件的，就是学生必须有足够的基础来接受。而在学生还没有足够知识的情况下，一是跟他们说不清楚（象新教材那样啰里啰嗦，还是一本糊涂账）；二是说