何晉中

（廣東省中山市教育局教研室，廣東 中山 528400）

1 標(biāo)題的比較

“題好文一半”，好的標(biāo)題可以讓人明白下面要敘述的主要內(nèi)容.5個版本的物理教材在速度一節(jié)的標(biāo)題各不相同.各版本的一、二級標(biāo)題如表1.

表1

從一級標(biāo)題來看，人教版體現(xiàn)了本節(jié)課的主題—速度以及引入速度的物理意義；粵教版、教科版，開門見山，本節(jié)學(xué)習(xí)物體運動的速度（教科版還有加速度）；滬科版，以疑問表述標(biāo)題，容易引起學(xué)生的思考、激發(fā)學(xué)生的探究欲望；教科版，除了像人教版一樣直奔主題速度，更全面地詮釋了速度的物理意義—描述物體運動的快慢和方向.

從二級標(biāo)題來看，5個版本的教材在本節(jié)內(nèi)容的編排上容量有很大的差異.人教版先從汽車在平直公路上運動的坐標(biāo)、坐標(biāo)的變化——位移，到空間位置變化的快慢的描述——速度，然后學(xué)習(xí)平均速度和瞬時速度.粵教版，先引入平均速度，然后為了精確描述物體的運動再引入瞬時速度.滬科版，先介紹速度，接著是平均速度，接下來是瞬時速度，最后是勻速直線運動的位移 時間圖像和速度 時間圖像.魯科版，先是平均速度，接著是瞬時速度.教科版，先是速度，接著定義平均速度，然后是實驗用打點計時器測量平均速度然后是瞬時速度及速度 時間圖像（勻速直線運動和勻變速直線運動）.5個版本中粵教版的容量最小，教科版的容量最大，1個課時是不能完成教學(xué)的.

2 平均速度的物理意義分析

5個版本中，滬科版沒有在文本中明確提到平均速度的物理意義，其余4個版本都有明確提到平均速度的物理意義.人教版，“由公式求得的速度，表示的只是物體在時間間隔Δt內(nèi)的平均快慢程度，稱為平均速度”，“平均速度只能粗略地描述運動的快慢.”粵教版，“平均速度只是粗略地反映了物體在經(jīng)歷某段位移時的運動快慢和方向”.魯科版，“為了大致描述一段時間內(nèi)物體運動的快慢和方向”.教科版，“做變速運動的物體其位移與時間的比值不是恒定不變的，這時用公式求得的速度只能粗略地描述物體在Δt時間內(nèi)的快慢，這個速度叫平均速度”.可以看出，人教版和教科版都認(rèn)為平均速度是粗略地描述物體運動快慢的物理量，粵教版和魯科版認(rèn)為平均速度粗略地描述了物體運動的快慢和方向，相比較而言更全面.

圖1

然而即使如此，平均速度的物理意義仍然讓人充滿疑惑.例如，甲、乙、丙3個物體（看成質(zhì)點）同時從圖1中A點出發(fā)同時到達B點，3個物體的平均速度大小相等方向相同，它們運動的快慢相同嗎？平均速度能粗略地反映運動的快慢，“粗略”究竟“粗”到何種程度？是指一個物體運動大致的快慢，還是指有時可以反映運動的快慢有時不可以，或者以上兩者兼而有之.到此不禁要問：平均速度的物理意義究竟是什么？在粵教版引入速度時有這樣的表述：“初中物理中我們把物體通過的路程與所用時間之比叫做速度.同時我們又知道，路程不能確切地描述物體位置的變化和運動的方向，這樣定義的速度也就不能準(zhǔn)確反映物體運動中位置變化的快慢.”從這樣的表述中，我們可以看出：引入速度這一物理量的重要目的就是要描述物體運動中位置變化的快慢，可是在后面的文本中，并未對此做出呼應(yīng)，且把平均速度的物理意義表述為：“平均速度只是粗略地反映了物體在經(jīng)歷某段位移時的運動快慢和方向”.那么運動的快慢與位置變化的快慢相同嗎？按照人教版的說法二者可以等價，“不同的運動位置變化的快慢往往不同，也就是說，運動的快慢不同.”如果二者等價的話，這就至少要回答一個問題，運動快的物體是不是空間位置變化就一定快.某學(xué)生用了60s沿400m的運動場跑了整整1圈，請問該學(xué)生的平均速度是0，其空間位置變化快慢為0，其運動的快慢也為0嗎？再如前例中甲、乙、丙3個物體，運動的快慢是不同的，但是空間位置變化的快慢是一樣的.另外，對甲、丙這樣的做曲線運動的物體其平均速度的方向就是位移的方向，而其運動的方向是運動軌跡上該點的切線方向，時刻在變化，用平均速度來粗略反映其運動的方向究竟有多大的意義？

綜上，筆者認(rèn)為，平均速度粗略地描述運動的快慢或者粗略地描述運動的快慢與方向都值得商榷.由于位移是描述物體空間位置的變化，那么位移與時間的比值應(yīng)該反映的是單位時間里運動物體空間位置的變化，即平均速度反映的應(yīng)該是物體空間位置變化的快慢和方向.

那么，用什么物理量來表示運動的平均快慢呢？平均速率.平均速率是物體發(fā)生的路程與發(fā)生該段路程所用時間的比值.

3 瞬時速度對比分析

3.1 瞬時速度概念對比分析

5個版本的物理教材中關(guān)于瞬時速度的這一概念的定義各不相同.

人教版：“為了描述精確些，可以把Δt取得小一些.物體從t到t＋Δt這樣一個較小的時間間隔內(nèi)，運動快慢的差異也就小一些.Δt越小，運動的描述就越精確.如果Δt非常非常小，就可以認(rèn)為表示的就是物體在時刻t時的速度，這個速度叫做瞬時速度.”

粵教版：“瞬時速度是物體在某一時刻前后無窮短時間內(nèi)的平均速度.”

滬科版：“運動物體在某一時刻或某一位置的速度，叫做瞬時速度.”

魯科版：“運動物體在某時刻或某位置的速度，叫做瞬時速度.”

教科版：“要精確描述物體在某時刻或經(jīng)某位置時的運動的快慢，就要知道運動物體在某一時刻或某一位置的速度，這種在某一時刻或某一位置的速度稱為瞬時速度.”

人教版和粵教版的表述都用到的數(shù)學(xué)上極限的思想，學(xué)生比較難懂.人教版更詳細一些，粵教版太籠統(tǒng)，學(xué)生理解的難度更大，但是這樣定義有利于學(xué)生理解瞬時速度和平均速度之間的關(guān)系，也有利于學(xué)生理解用光電門和數(shù)字計時器測量瞬時速度.滬科版、魯科版、教科版的表述都比較直觀，學(xué)生好理解，這樣的定義學(xué)生能夠更好地把瞬時速度和時刻、位置相對應(yīng)，有利于學(xué)生區(qū)分平均速度和瞬時速度.教學(xué)中應(yīng)該根據(jù)學(xué)生情況，選擇其中的一種給學(xué)生講解.

3.2 瞬時速度測量的對比分析

5個版本的教材都對瞬時速度的測量做了介紹.但是出現(xiàn)位置、方法、詳細程度等有所不同.

人教版，在速度一節(jié)中沒有編排瞬時速度測量的內(nèi)容，但是在緊隨其后的“實驗：用打點計時器測速度”一節(jié)中介紹了分析紙帶，選取點，用平均速度代替瞬時速度的方法，并在該節(jié)的做一做欄目介紹了借助傳感器用計算機測速度，在科學(xué)漫步欄目介紹了氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計時器測量瞬時速度.人教版介紹的方法比較豐富，拓展了學(xué)生的視野.

粵教版、滬科版、魯科版，在速度一節(jié)中，對瞬時速度定義之后，介紹了用光電門和數(shù)字計時器測量瞬時速度.

教科版，介紹了分析紙帶計算瞬時速度的方法——可以將與某點相鄰的2個計數(shù)點間的平均速度當(dāng)作該點的瞬時速度.并在討論交流欄目要求學(xué)生“怎樣根據(jù)圖中的紙帶求出打A、B、C、D、E各計數(shù)點時的瞬時速度？”并在本節(jié)課后發(fā)展空間實驗室欄目介紹了應(yīng)用數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)（DIS）測速度，重點介紹了測量瞬時速度大小的兩種傳感器——光電門傳感器、運動傳感器.

用打點計時器測量的瞬時速度，所用器材便宜，一般的高中都有配置，對學(xué)生實驗操作、數(shù)據(jù)處理要求較高，可以很好地鍛煉學(xué)生的動手能力、計算能力，可以讓學(xué)生通過該實驗獲得很好的情感體驗.但是測量誤差較大.光電門與數(shù)字計時器的配合測速度，測量比較準(zhǔn)確，操作難度不大，能很好地鍛煉學(xué)生的動手和計算能力.用數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)（DIS）測速度，用傳感器和計算機可以很快測量并計算出結(jié)果，但是會讓學(xué)生失去鍛煉計算能力的機會和體驗，而培養(yǎng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力是物理課程重要使命之一.每種測量方法各有優(yōu)點，教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生實際和學(xué)校實驗條件選擇.

4 速度究竟是什么

4.1 速度是瞬時速度的簡稱嗎？

速度究竟應(yīng)該指瞬時速度和平均速度，還是瞬時速度的簡稱？5個版本的物理教材中，只有人教版和粵教版有明確的表述.

粵教版，“我們通常把瞬時速度簡稱為速度.”

人教版，“以后的敘述中，‘速度’一詞有時指平均速度，有時指瞬時速度，要根據(jù)上下文判斷.”

可以看出2個版本物理教材的觀點是截然不同的，粵教版認(rèn)為“速度”是瞬時速度的簡稱，而人教版則認(rèn)為“速度”有時指的是平均速度，有時指的是瞬時速度.其他3個版本的教材雖然沒有明確的表述“速度”的范疇是什么，但是從其文本編排上可以看出編者的觀點.滬科版，在“怎樣描述運動的快慢”一節(jié)中先回答什么是速度，然后是平均速度和瞬時速度，也應(yīng)該是認(rèn)為“速度”應(yīng)該是包括平均速度和瞬時速度.教科版，在“運動快慢與方向的描述”一節(jié)中先闡述運動快慢的描述——速度，然后是平均速度和瞬時速度，從其框架上來看，教科版也認(rèn)為“速度”應(yīng)該包括平均速度和瞬時速度.魯科版，在“速度與加速度”一節(jié)中依次介紹了平均速度和瞬時速度，該版本的編者只是提到“瞬時速度是一個矢量，在直線運動中，瞬時速度的方向與物體運動方向相同，它的大小叫做瞬時速率，有時簡稱速率”，所以魯科版的觀點應(yīng)該是偏向粵教版的.那么，課程標(biāo)準(zhǔn)的編寫者又是怎樣認(rèn)為的呢？課標(biāo)中關(guān)于速度的表述：“經(jīng)歷勻變速直線運動的實驗研究過程，理解位移、速度和加速度，了解勻變速直線運動的規(guī)律，體會實驗在發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律中的作用.”這里的“速度”應(yīng)該指平均速度和瞬時速度的總稱.課程標(biāo)準(zhǔn)中“速度”指如果只是瞬時速度，那么高中物理就無需學(xué)習(xí)平均速度這一個重要物理量，這顯然不對.且從生活用語的習(xí)慣來看，速度僅指瞬時速度是片面的，畢竟物理課程“從生活走進物理 從物理走向社會”.

綜上所述，筆者更傾向于人教版的觀點，“速度”的范疇?wèi)?yīng)該包括平均速度和瞬時速度，要根據(jù)上下文來理解.

4.2 是速率還是速度？

5個版本的教材關(guān)于“速率”的表述如下.

粵教版，“汽車上的車速里程表能顯示汽車行駛中每一個瞬間速度的大小，即瞬時速度.”

教科版，“瞬時速度的大小稱為瞬時速率，簡稱速率.”

魯科版，“瞬時速度是一個矢量，在直線運動中，瞬時速度的方向與物體運動方向相同，它的大小叫做瞬時速率，有時簡稱速率.”

滬科版，“瞬時速度的大小，叫做瞬時速率（instantaneous speed，簡稱速率）.”

人教版，“瞬時速度的大小通常叫做速率.”“日常生活和物理學(xué)中說到的‘速度’，有時是速率，要根據(jù)上下文判斷.”

教科版、魯科版、滬科版都認(rèn)為“速率”是瞬時速度大小的簡稱.粵教版混淆了瞬時速度與瞬時速率.人教版，雖然也認(rèn)為“瞬時速度的大小通常叫做速率”，但是人教版也認(rèn)為““日常生活和物理學(xué)中說到的‘速度’，有時是速率，要根據(jù)上下文判斷”.人教版和粵教版的表述會導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)知上的混亂.

5 是速度計還是速率計？

在編寫瞬時速度時，5個版本的教材都在不同位置，或作為引入新內(nèi)容，或舉例，或拓展，提到了汽車的車速表，但是5個版本對該儀表的叫法各不相同.人教版，“汽車速度計”；粵教版，“汽車車速里程表”；教科版，“汽車速度表”；魯科版，“速度計”；滬科版，“速率計”.該儀表不能顯示汽車運動的方向，所以從物理學(xué)的角度來看，“速率計”的叫法比較科學(xué).

對儀器名稱叫法的混亂，會引起師生認(rèn)知、思維上的混亂，建議各版本教材統(tǒng)一.

1 張大昌.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書 物理1［M］.北京：人民教育出版社，2011：15－17.

2 保宗悌.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書 物理必修1［M］.廣州：廣東教育出版社，2005：12－14.

3 束炳如，何潤東.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書 物理1［M］.上海：上?？萍冀逃霭嫔纾?011：27－35.

4 廖伯琴.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書 物理1［M］.濟南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2011：22－24.

5 陳熙謀，吳祖仁.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書 物理1［M］.北京：教育科學(xué)出版社，2005：10－15.