1987年版 高级中学课本 物理 上册(高中物理 乙种本 第二版 上册)介绍
本文介绍1987年版 高级中学课本 物理 上册的详细内容。本书是八十年代 高级中学课本 物理 乙种本 上册 的第二版，在第一版的基础上进行少量修改和重新排版。为了简化称呼，本文仍将1987年版高中物理称为高中物理乙种本。接下来本文将通过对比高中物理甲种本和乙种本的方式对乙种本进行详细介绍。对比乙种本第一章和甲种本对应的内容。如下表所示，左边一列是甲种本，右边一列是乙种本。乙种本将胡克定律合并入弹力一节，将牛顿第三定律放到后面的第四章。乙种本没有专门介绍物体受力分析的小节，弱化了力学的训练，不利于应试。乙种本没有专门介绍标量和矢量、矢量运算的小节。甲种本第六章的第二节和第三节讲的都属于有固定转动轴的物体的平衡，乙种本内容少一些，只有一节。乙种本没有力偶。甲种本的平衡和种类，以及稳度，这两个小节在乙种本是选学内容。不过，甲种本没有乙种本的候风地动仪这个阅读材料。从本书开头的第一章我们就能发现乙种本的难度大幅降低。根据人民教育出版社出版的《新中国中小学教材建设史 1949-2000 研究丛书 物理卷》（简称《物理教材建设史》）的介绍，甲种本和乙种本并用时期，物理高考按甲种本命题，对于使用乙种本的学生不利。胡克定律出现在本节末尾，如下图第14页中间所示，内容很少。下面看甲种本。先看第三节 弹力。这节内容表达的意思和乙种本是相同的，但是内容要详细一些，有的例子更复杂一些。下面是第四节 胡克定律。本节不仅详细介绍了弹力与形变的关系，展示了刻画弹簧形变与弹力关系的胡克定律，还指出了胡克定律的适用范围，比乙种本详细很多。回到乙种本，看第五节 共点力的合成。本节先讲互成角度的共点力的合成，再讲共线的共点力的合成。然后，介绍矢量和标量的概念，指出矢量合成遵循平行四边形法则。下面看甲种本的内容。下图的第八节介绍力的合成，主要是互成角度的共点力的合成。教材不仅给出了力的平行四边形法则，还介绍了三角形法则。后面还有第九节介绍力的合成的计算。本节末尾，如下图第44页后半页所示，教材指出同一直线上的矢量运算也满足平行四边形法则的计算公式。有一点值得注意，甲种本有差不多两页纸介绍矢量和标量，乙种本只有短短一段话。甲种本难度大，篇幅长，乙种本难度低，篇幅短。可是，难度低就一定要对应篇幅短么？我觉得是不合适的。我反而觉得难度低的版本应该将概念解释的更详细，帮助更多的学生理解清楚概念，掌握好知识。下面看乙种本的第八节 有固定转动轴的物体的平衡。本节只有两个小标题，力矩 和 有固定转动轴的物体的平衡。本节开头有很短的两段话介绍转动的物体在什么情况下出于平衡态：静止或匀速转动。本章是第一章，教材还没有介绍运动，也没有介绍匀速圆周运动，所以教材在括号里解释了什么是匀速转动。再看甲种本对应的两个小节。下图是第二节 力对物体的转动作用。这节的第一个小标题介绍转动，转动这个概念在甲种本 第二章 直线运动 第一节 机械运动 中介绍过。段落里面有提到圆周运动的一些概念。所以，甲种本为了解释转动，使用了很多运动学的概念，这也是甲种本要把转动平衡的内容放到曲线运动之后的原因。全日制十年制高中物理，和高中物理乙种本不对转动做详细的解释，所以与物体的平衡有关的内容就和力的内容放同一章了。接下来的第三节专门讲有固定转动轴的物体的平衡，没有划分小标题，正文内容不多，乙种本还给了个例题，甲种本没有。本节末尾还有个阅读材料，候风地动仪，甲种本没有这个阅读材料。下面是甲种本的 平衡的种类 和 稳度 两个小节，比乙种本详细一些。先对比甲种本和乙种本的本章目录。甲种本有一节专门介绍机械运动的概念。乙种本把质点和位移放同一个小节，小结标题还有路程的概念，事实上甲种本也会对比位移和路程两个概念，只是没写到标题里。甲种本有一个阅读材料对比速度和加速度的区别，乙种本没有。甲种本第十节讲匀变速运动规律的应用，乙种本没有。乙种本将运动的合成放在本章末尾，甲种本放在曲线运动这章里。甲种本和乙种本的区别不仅体现在目录里，内容也有很大的差别。如下图第57页所示，乙种本借助速度计帮助读者理解即时速度，然后简单地解释物体在某一时刻或某一位置的速度叫做即时速度。前面的文章已经说过，全日制十年制高中物理对于即时速度的要求还要更高，还用位移-时间图象求即时速度。下面看乙种本第七节 匀变速直线运动的位移。这一节非常暴力，直接使用两个结论——第一，匀变速直线运动的平均速度等于初末速度的平均值；第二，匀变速直线运动的位移等于平均速度乘以时间——得出匀变速直线运动的位移公式。在页尾注解写道只有匀变速运动才能如此求平均速度。后面就是例题。接下来给出初末速度、加速度、位移的关系式，然后又是一道例题。下面看甲种本。如下图所示，甲种本采用极限思想，借助速度-时间图象求解匀变速直线运动的位移公式。接下来给出匀变速直线运动中初末速度、加速度和位移的关系。最后看红框部分，这是乙种本求解匀变速直线运动位移公式的方法。回到乙种本，看第十节 运动的合成。教材简单介绍了位移和速度的合成。如下图所示，甲种本在介绍平抛运动前介绍运动的合成和分解。乙种本没有介绍运动的分解。甲种本在曲线运动这章介绍完运动的合成与分解后，马上接着介绍平抛运动，逻辑清晰。乙种本把运动的合成放在直线运动这章末尾，后面还隔着运动和力，物体的相互作用两章，才到会用到运动的合成的曲线运动，编排不够合理。小结：乙种本大幅降低了直线运动的要求，不使用极限法解释即时速度，也不使用极限法和面积法推导匀变速直线运动的位移公式。接下来先对比乙种本第三章 运动和力、第四章 物体的相互作用与甲种本对应的内容。如下表所示。两个版本的教材章的划分方式不同。甲种本把牛顿三大运动定律放在第三章，动量放第八章。乙种本把牛顿第一和第二定律放第三章，牛顿第三定律和动量放第四章。乙种本第四章做如此编排，有可能是担心动量的内容太少，单独成章太短。但是乙种本的做法又导致动量的内容比较靠前。人教社的教材通常将机械能和动量放在力、运动定律、直线运动、曲线运动、万有引力之后。再看小节。显然乙种本的小节更少。甲种本用了四节介绍牛顿第二定律，乙种本只有两节。甲种本有两节介绍牛顿运动定律的应用。乙种本有两节应用牛顿定律解题，一节在第三章，另一节在第四章。需要注意的是，第四章的第二节 应用牛顿定律解题，是乙种本第二版增加的。乙种本在第一章没有受力分析的小节，内容单薄，在第四章补充受力分析也是应该的。最后，乙种本动量的小节比甲种本少，内容的广度和深度都不及甲种本。下面是甲种本的对应小节。甲种本的叙述说明的篇幅更长一些。下面是乙种本的第三节，内容与全日制十年制高中物理类似，内容比较简洁，通过简单地陈述实验得出F=ma。甲种本一共花了三个小节介绍相同的内容。乙种本第六节应用牛顿第二定律解题，本节开头指出牛顿第二定律可以解决两类问题，每类问题给出一个例题。本章第二节是乙种本第二版增加的。本节弥补了乙种本第一版第一章受力分析例题的不足。本节也介绍了隔离法。上图第112页末尾开始介绍动量有关的内容。乙种本对动量的介绍比较简单和紧凑。教材先给出动量的概念，然后在介绍动量定理时给出冲量的概念。下图第119页开头，教材也指出了动量守恒定律的适用范围。乙种本中碰撞出现得比较早，此时还没有讲机械能、机械能守恒等内容，也就无法讲清楚弹性碰撞和非弹性碰撞。当然，乙种本难度较低，内容较少，后面机械能一章也没有讲这两个概念。下图第122页练习五前一段，提到了计算微观粒子质量的方法，但是没有给出具体的例子。下面是甲种本中动量的内容。第一节，先介绍冲量，再介绍动量，与乙种本反过来。甲种本的篇幅也很长。第二节介绍动量定理。甲种本第一节和第二节的内容对应乙种本一节的内容。在正式介绍动量定理前，甲种本用第三节介绍相互作用的物体的动量变化。最后用一节介绍动量守恒定律。动量守恒定律这一节，教材的重点放在解释动量守恒定律的发现过程，以及动量守恒定律的使用范围。甲种本还用一节对比动量守恒定律和牛顿运动定律。事实上，乙种本正是用本节的方法推导出动量守恒定律的。甲种本借助下图的例题求解并讨论弹性碰撞。弹性碰撞满足动量守恒和机械能守恒。乙种本这一章的内容比甲种本少，要求也更低。乙种本中，斜抛运动和离心现象都是选学内容。乙种本也没有甲种本介绍行星运动、万有引力衡量的测定、地球上物体重量的变化这些内容。乙种本中，斜抛物体的运动是选学内容，而且只做定性介绍，没有斜抛运动公式。乙种本直接给出向心力的公式，然后给出向心加速度的公式，没有任何推导过程。可见，乙种本弱化了匀速圆周运动的要求，只要求掌握公式，不要求了解推导过程。机械能这章，乙种本第五节没有给出动能定理这个概念，乙种本还弱化了势能的内容。乙种本第五节就是动能定理，不知道为什么乙种本没给出这个概念。乙种本的势能这节只有两页多。弹性势能只有短短的一段文字。乙种本的势能相比甲种本少了非常多。但是，更早的全日制十年制高中物理中势能的内容更多，教材还给出了弹簧弹性势能的计算公式。乙种本这一章的小节比较多，但是没像甲种本那样划分部分。从小节标题看，乙种本和甲种本内容接近。乙种本没有单独给机械振动安排一个小节。乙种本没有介绍相和相差。更多内容上的差异需要阅读课本正文。第一节 简谐振动中，只有一个小标题介绍机械振动。接下来介绍简谐振动。第二节很短，介绍机械振动的振幅、周期和频率。教材前两节的内容编排不太好，第一节用一个小标题介绍机械振动，然后用一个小标题介绍机械振动中的简谐振动，第二节反过来介绍机械振动的几个属性。还不如把机械振动的概念和属性放在第一节，再把简谐振动单独放第二节。第三节介绍单摆。先说明在摆动角度较小的情况下，单摆运动可以认为是简谐振动。注意下图第197页末尾的最后一个自然段，教材分析的是摆动角\alpha较小的情况小摆球的运动情况。当\alpha角较小时，sin\alpha约等于x/l，最终才能推导出摆球做简谐振动。如果摆动角较大，上述近似关系不满足，则摆球所做的运动不是简谐振动。有关单摆的周期，教材先介绍现象，再直接给出单摆周期的公式，没有任何推导过程。本节末尾介绍表征振动的几个基本属性。第二节再介绍简谐振动。这个编排顺序明显比乙种本前两节要好很多。本节最后一个小标题直接给出简谐振动的周期公式，这个公式没有给出推导过程。更早的全日制十年制高中物理通过将圆周运动投影为简谐振动推导出了这个周期公式。由于前面的小节介绍了简谐振动的周期公式，所以本节直接推导出了单摆的周期公式。第六节介绍简谐振动的能量。本节先以单摆为例介绍简谐振动中的动能和势能的变化关系，然后介绍阻尼振动。回到乙种本。下面第四节介绍简谐振动的图象，内容比甲种本略少一些。第五节对于振动的能量的介绍非常少，只有短短一个自然段。本章内容是甲种本对应两章的简化版。乙种本第八章第二节叫 分子的热运动，甲种本对应的一节叫 布朗运动。布朗运动不是分子的热运动，而是能反映分子热运动的微粒的运动。考虑到本章主题是分子运动论，这一节乙种本的小节命名更合适一些。下面是乙种本的第二节 分子的热运动。这节有两个小标题，第一个小标题介绍布朗运动。甲种本直接以布朗运动做小节标题，这一节没有划分小标题。本节末尾介绍热运动的概念。甲种本的本节标题和本节的层次结构没有乙种本清晰。第九章和第十章是固体、液体和气体的两章。这两章基本上就是甲种本的简化和删减版。对于固体和液体，本文不做过多介绍了。关注乙种本第十章几个关键的小节。第一节 气体状态参量，教材对介绍问题、体积、压强的段落分别给了小标题，层次性比较好。压强的概念比较难理解，教材借助水银压强计的演示试验加强学生的认知。注意上图第282页末尾练习一 第(3)题，题图如下。甲种本把这个情境的案例放在正文中。下面是甲种本对应的小节。甲种本没有给出体积、压强、温度三个小标题，层次性没有乙种本那么好。不过我觉得甲种本的两个压强的例子比乙种本的例子更容易理解。下面图3-2对应的案例在乙种本是放在习题中的。乙种本正文中解释压强的例子的示意图，出现在甲种本练习一的第(4)题，如下图第38页所示。下面看乙种本第二节 气体的等温变化 玻意耳-马略特定律。这节内容整体看与全日制十年制高中物理对应小节内容接近。上图第286页末尾的例题，与全日制十年制高中物理对应小节中的例题也类似。如下图第41页所示，甲种本选用的例题不同，前面介绍甲种本的文章中我提过，这道题的假设条件太苛刻，需要理想化地认为只有容器内的气体离开容器，没有容器外的空气进入容器。乙种本选用的例题更好。上图第42页末尾最后一个自然段开始，教材说明不同温度下pV乘积所得恒量不同，并且还指出玻意耳-马略特定律的适用范围。乙种本没有这些内容。回到乙种本。在介绍完查理定律，热力学温标后，乙种本来到第五节 理想气体的状态方程。本节内容与甲种本对应小节的内容大体相同。在推导得出一定质量的理想气体的pV/T等于恒量，简单介绍盖·吕萨克定律后，乙种本气体的必学内容就结束了。下面对比甲种本理想气体状态方程的小节。甲种本先推导出pV/T等于恒量的公式，再介绍理想气体，最后简要介绍盖·吕萨克定律。本节没有划分小标题。个人感觉乙种本的层次性更好一些。通过对比高中物理甲种本和乙种本，可以发现乙种本的内容更少，难度更低。相同的概念或知识点，乙种本的篇幅也可能比甲种本少。甲种本介绍牛顿第二定律和重力势能都花了好几个小节，乙种本都只有一个小节。弹性势能和阻尼振动，在乙种本都只有一个很短的自然段介绍。乙种本还可能把甲种本中的内容降级为选学内容或者放到阅读材料里。典型例子是斜抛运动在甲种本是必学内容，在乙种本是选学内容，而且只做定性介绍，没有给运动公式。第一，模糊处理即时速度的概念，不采用极限法进行定义。第二，借助匀变速直线运动平均速度等于起止速度平均值的特点，简化匀变速直线运动位移公式的推导，不采用极限法和图像法进行推导。第三，直接给出匀速圆周运动向心力的计算公式，不做推导。第五，删除弹性碰撞的内容，即删除了联合动量守恒和机械能守恒求解正碰的两个质点在碰撞后的速度的内容。综合对比全日制十年制高中物理、高中物理甲种本和高中物理乙种本，可以得出这样的结论。十年制高中物理难度最大，甲种本内容最多，难度低于前者，乙种本难度最低，内容最少。三个版本物理教材对数学的要求依次降低。前面的文章已经说过，高中数学和高中物理知识进度不匹配。讲解高中物理知识所需要的数学知识，超前于高中数学学习进度。甚至有不少高中物理公式的推导所依赖的数学知识，不会在高中阶段学习。高中物理教材的难度，很大程度上取决于这套教材需要用到多少数学知识。十年制高中物理，在力学部分几乎都采用矢量语言介绍物理概念和公式。教材利用极限法介绍即时速度的概念，推导匀变速直线运动的位移公式，推导匀速圆周运动向心加速度公式，推导弹簧弹性势能的公式，进一步给出简谐振动系统总能量公式。在介绍简谐振动时，利用简谐振动是匀速圆周运动投影的关系，推导简谐振动周期公式。教材除了介绍正碰，还介绍需要借助矢量运算的斜碰。这版教材只有涉及到矢量外积的力矩才使用标量表达式。甲种本在力学部分就弱化了矢量语言的使用，更多地采用标量语言。尽管教材还使用极限法介绍即时速度的概念，但是删除了利用位移-时间图象求即时速度的内容。删除了弹簧弹性势能公式的推导，也删除了简谐振动周期公式的推导，还删除了斜碰。乙种本进一步弱化数学语言，大量公式不进行推导，直接给出，还删除数学要求较高的弹性碰撞。乙种本的处理方法在很大程度上影响了九十年代和新世纪初期高中物理教材的编写风格，这样的风格在课程标准时期仍然得到了延续。前面文章中提到，初高中物理在栏目设置上走得比初高中数学更早，八十年代就引入了阅读材料。事实上，高中物理在“只给结论，不给证明”这一点上同样走得比高中数学要早。高中物理直接给出结论不给证明，是受限于数学基础知识不足，从降低教学难度出发的合理行为。从考试的角度看，考试考察的主要是公式定理的应用，而不是它们的推导。教材只给结论不给证明，不会对考试范围造成多大的影响。如果说高中物理课程只给证明不给结论，尤其苦衷。高中数学似乎就没有这么强烈的理由了，就应该按部就班，把知识的来龙去脉，前因后果都交代清楚。这么多年的高中数学教材都是这么做的，也说明这么做是可行的。但是，自从课程标准时期开始的不讲极限直接学导数，或者更早的世纪之交大纲时期就开始的直接给求导公式，不给推导过程，更明显地体现出了数学课程的功利性。大纲或者课程标准的制定者更多地强调导数的应用，而不是对导数本身的理解，这似乎也为高考数学在命题范围和难度上放飞，涉嫌超纲，大开方便之门。当然，对于普通人来说，刨根问底并不是必须的，寻找最合适的工具，用最快的办法解决问题才是最重要的。举个最简单的例子，你不可能指望普通人学了操作系统才能用电脑，学了计算计网络才能上网。再强调一遍：物理甲种本和乙种本完全是两套不同的教材。乙种本并不是简单地将甲种本的一些章节删减后得到，而是另一套人马编写的教材。讲解相同知识点的小节，即使篇幅近似，行文仍可能不完全相同，这在本文的对比中反复验证过了。一个典型例子是甲种本和乙种本理想气体状态方程这一节。这与同时期的高中数学教材有本质的区别。
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