八十年代 高级中学课本 物理 甲种本 第三册 介绍
本文对高级中学课本 物理 甲种本 第三册进行详细介绍。本文将物理甲种本与上一版全日制十年制学校高中物理课本（简称旧教材）对比，展示两版教材的差异，从而了解教学要求和教材编写方式和风格的改变。先对比旧教材和甲种本的目录。甲种本同样对旧教材的小节做了拆分。甲种本前三节对应旧教材第一节。甲种本第五节磁通量在旧教材是在电磁感应这章的，甲种本第七节第八节对应旧教材第四节。甲种本第十节第十一节对应旧教材第六节。甲种本删除了测定带电粒子的质量，增加荷质比的测定 质谱仪。甲种本把磁通量放在磁场这一章，用一页半的正文进行介绍。教材给出的磁通量计算公式，覆盖了平面与磁力线垂直的情况和平面与磁力线不垂直的情况。旧教材在介绍电磁感应时才介绍磁通量。教材仅给出了平面与磁力线垂直情况下的磁通量计算公式，不垂直的情况仅文字说明，没有给公式。这种旧教材理论性不如甲种本情况是很少见的。回到甲种本。第六节介绍直线电流的磁场，这节内容对应于点电荷的电场。第七节介绍磁场对电流的作用力。安培力的计算实际上是矢量外积运算，但是甲种本给出的是标量形式的公式，然后根据左手定则确定力的方向，旧教材也如此。下图中的阅读材料介绍了物理基本单位安培。国际单位制中，安培是基本单位，电量单位是导出单位，这是比较反直觉的。下面看旧教材。旧教材对直线电流的磁场的介绍非常详细，不仅通过实验探求影响磁场的因素，还在推导出磁场强度公式后给出了一道例题，显然旧教材更重视本节内容，甲种本弱化了。注意，下图第106页的例题中，表示磁感应强度的Ba和Bb是矢量形式的。事实上旧教材物理下册中的矢量表达式已经少很多了，到了电磁学部分，确实有些公式不太方便用矢量形式表示，但是教材还是尽可能地使用矢量表达式。在第四节 磁场对电流的作用力一节，下图第110页的例题，与甲种本阅读材料介绍国际单位制物理基本单位安培的场景是相同的。本节末尾，如下图红框所示，教材提到电流表灵敏度高，可以测量微弱电流，对过载敏感，说白了就是可测量范围小。本节末尾，如下图红框所示，旧教材多了一段话，说明可以将电流表改造成安培表、伏特表、欧姆表。甲种本和旧教材都是先介绍大量程电表的原理，再介绍基本的敏感度高且量程小的电流表。下图红框这段话的存在可以呼应前文，让教材内容更完整。不知道为什么甲种本删掉了这段话。旧教材给出的对应小节讲的是下图的测定的带电粒子的质量。甲种本同样对小节做了拆分。旧教材第二节对应甲种本第二节和第三节。旧教材第三节对应甲种本第四节和第五节。甲种本中直流电动机的反电动势一节的部分内容，在旧教材中出现在稳恒电流一章欧姆定律的应用一节。本章内容新旧教材的编写方式差别非常大，需要进行仔细对比。先看甲种本如何介绍电磁感应现象。教材给出了三个实验，引出利用磁场产生电流的三种方法。注意三个实验的示意图，所用的实验设备和材料是比较常规的。在第51页开头，教材闭合电路产生电流的条件做了总结。后面的阅读材料介绍法拉第如何发现电磁感应现象，也是介绍了物理学历史。再看旧教材。旧教材在第一节通过两个小标题介绍磁场产生电流的方法。第一个小标题，导体和磁场的相对运动，对应甲种本的实验一和实验二。第二个小标题，磁场的变化，对应甲种本的实验三。需要注意的是，旧教材给出的实验示意图比较抽象，可能只有理论上的可行性，如果真的要做这些实验，所用的实验和材料呈现出的样子可能和示意图有较大的差别。相比之下，甲种本的实验有更强的可行性。上图第132页末尾介绍磁通量，甲种本在磁场一章已经介绍了。甲种本的编排方法导致学了磁通量后没有实际应用，让磁通量这个概念相对孤立地存在。下图中第134页，教材总结闭合电路产生电流的条件。回到甲种本。甲种本介绍楞次定律有两个小节，前一个小节介绍楞次定律，后一个小节介绍楞次定律的应用。旧教材花了较大的篇幅介绍引出楞次定律的实验，对于楞次定律的应用篇幅较少。先看第四节，本节一开头，教材就通过现象直接引出法拉第电磁感应定律。然后给出闭合电路感生电动势的计算方法，得出(1)式。接下来研究导体切割磁力线产生的感生电动势的计算方法，得出(3)式。接下来的第五节，教材从能量守恒的角度研究导线切割磁力线所产生的感生电动势。旧教材的介绍法拉第电磁感应定律的方法完全不同。如下图所示，教材以导线切割磁感线过程中的能量守恒原则推导出了导体切割磁感线所得的感生电动势的公式，即(1)式。然后进一步研究磁通量变化率与感生电动势的关系，得出(3)式。进而得出法拉第电磁感应定律。可以看出，旧教材是通过直线导体切割磁感线中的能量守恒关系得出感生电动势的计算方法，进而推导出感生电动势与磁通量变化率成正比这个规律，即法拉第电磁感应定律。而甲种本是先通过简单的定性的实验直接引出法拉第电磁感应定律，再推导直线导体切割磁感线所产生的感生电动势，最后研究直线导体切割磁感线中的能量守恒关系。两个版本教材编排完全是相反的。旧教材体现的是逐步得出法拉第电磁感应定律的过程，甲种本是先给出法拉第电磁感应定律，再研究电磁感应中的一些关系。我无法判断哪种编排方法更好，只能说旧教材更符合物理规律探索与发现的过程。下面看甲种本的第六节 直流电动机的反电动势。本节第二个小标题在旧教材里是放在稳恒电流一章，欧姆定律的应用小节的。新旧教材交流电这章内容差别很大。旧教材第一节在甲种本中被拆分成第一节和第二节。旧教材用两个小节分别介绍电感和电容对交流电的作用，而甲种本花三个小节分别介绍纯电阻（新增内容）、纯电感和纯电容电路，将旧教材中电感和电容对交流电相位的影响单独成节，并且加了星号，是选学内容。交流电的功率在甲种本变成了打星号的选学内容。电能的输送是新增内容。整流和滤波在旧教材出现在电子技术基础一章。三相交流电和感应电动机，是从上一版初中物理搬过来的。甲种本本章前三节和旧教材前两节内容大体相同。考虑到现行高中物理教材对这些内容仅做简略介绍，本文还是展示这三节的全部内容。第四节 纯电阻电路是甲种本新增的小节。使用交流电的有效值，计算交流电的纯电阻电路的电压、电流、电功率的方法，与直流电路是相同的。但并不是说本节的内容没有必要，明确地告知学生交流电纯电阻电路的分析和计算方法，不仅能让教材内容更完整，还能降低学生理解知识的难度，如果能给出例题就更好了。电感和电容对交流电相位的影响单独成节，是打星号的选学内容。下面是介绍变压器的小节，现行高中教材可能直接给出下图113页的(1)式，对这个式子的推导过程只字不提。阅读材料 直流输电也是新增内容。如今，我国可再生能源电能有很大一部分是采用直流输电技术进行传输的。上图第123页末尾的第十一节和后续的第十二节，介绍整流和滤波，在旧教材中这些内容是放在电子技术基础一章的。下面的三相交流电和感应电动机的内容，在上一版教材中放在初中，初中教材介绍这些内容，理论性要弱一些，也无法展示太多的公式，只能做概念性的介绍。甲种本也对这章的小节做了拆分，旧教材第一节、第二节、第三节、第五节都被拆分了。甲种本增加了赫兹实验和电子技术一瞥。电磁场和电磁波一章大多是概念性的内容，不是考试的重点。本章对电子技术的介绍已经远远落后于发展了。现行高中教材没有像八十年代的教材那样花大篇幅做科普性质的介绍。我不知道仅仅是出于难出题不是考试的重点的功利性的原因，还是觉得学生已经能通过互联网等渠道获取科技发展的知识，课程标准和教材不再重视有关电磁场和电子技术的介绍。本章内容是几何光学，在上一版中学物理教材放在初中。本文主要展示现行高中物理中不存在的透镜和光学仪器的几个小节。接下来的 第六章 光的波动性 和 第七章 光的粒子性 介绍物理光学。旧教材只有一章 光的本性。新旧教材内容大体相同。甲种本把薄膜干涉从光的干涉一节中抽出来单独成节，还将光谱一节从原子结构一章提前到光的波动性一章。下图中，教材给出了双缝干涉中相邻亮纹或暗纹间距的推导，有些版本的教材是没有推导的。最后两章是原子物理。旧教材和甲种本在第九章原子结构这章差别较大。甲种本详细介绍了电子的发现。旧教材第二节光谱在甲种本是放在光的波动性一章的。旧教材第三节和第四节对应甲种本第三节、第四节和第五节。原子核一章小节相同，但是两个版本的教材内容不同。第一节介绍电子的发现。里面提到了荷质比的测定，密立根实验，和教材前面电场和磁场的内容相呼应。下面是旧教材第一节。电子的发现在这版教材中只有一段。下面的第四节介绍的巴耳末公式，在有的版本教材里是没有的。在旧教材中，波尔理论的局限性和量子力学的介绍，只有下图红框中一页内容。回到甲种本，继续看 原子的受激辐射 激光 这一节。旧教材的介绍还更多一些，比甲种本多了激光器的介绍。前文提到，甲种本在动量一章删除了中子的发现小节。这部分内容实际上放到了原子核一章的第三节。中子属于原子核的组成部分，中子的发现的实验放在原子核一章更合适。但是发现中子的实验的物理模型是弹性碰撞模型，可以借助动量守恒定律求解粒子的质量，这是动量守恒定律普适性的体现（不仅适用于宏观物体，也适用于微观粒子）。从这个角度看，中子的发现也可以放在动量一章，然后在介绍原子核时回顾一下动量一章中介绍的内容即可。旧教材正是这么处理的。下面是旧教材的页面。高中物理甲种本第三册大多是对旧教材内容进行扩展，删除旧教材内容的情况较少。甲种本除了对旧教材的小节做更细的拆分，还对部分内容进行了重组。例如，安培表和伏特表的工作原理从串联电路和并联电路小节中拆分出来，电感和电容对交流电相位的影响从电感和电容的小节中拆分出来。甲种本相对旧教材改动较大的重点内容，是电磁感应。甲种本改写了旧教材产生感生电流的实验。旧教材通过直线导体切割磁感线中的能量守恒关系得出感生电动势的计算方法，进而推导出法拉第电磁感应定律。甲种本先通过简单的定性的实验直接引出法拉第电磁感应定律，再推导直线导体切割磁感线所产生的感生电动势，最后研究直线导体切割磁感线中的能量守恒关系。两版教材的对电磁感应定律的介绍正好相反。详细介绍高中物理甲种本的三篇文章，以对比展示甲种本和全日制十年制高中物理的差别为主，也展示了一些后续版本高中物理教材中被删除的内容（直流电的磁场强度，变压器的电压与匝数关系的推导，透镜和透镜成像公式等），有的内容删除后又加回来了（双缝干涉相邻亮纹或暗纹的间距等）。这些内容的删除或者删除后又加回的反复，说明教学大纲或课程标准的制定者围绕减负这一目标，不停地调整高中物理内容。通过对比高中物理甲种本和全日制十年制高中物理，可以明显发现，两个版本的教材有很大的差别，接下来我们还会看到，高中物理甲种本和乙种本也有很大的差别，乙种本和90年代的高中物理课本还是有很大的差别。同时期各版本高中数学教材的差别要小很多。接下来先回顾和介绍乙种本，再对甲种本和乙种本一起进行总结。
