1987年版 高级中学课本 物理 下册(高中物理 乙种本 第二版 下册)介绍
本文介绍1987年版 高级中学课本 物理 下册的详细内容。本书是八十年代 高级中学课本 物理 乙种本 下册 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。乙种本没有专门介绍两种电荷和电荷守恒定律的小节。乙种本只用了两个小节介绍电势能、电势差、电势和等势面,而且乙种本的顺序与甲种本不同。乙种本没有密立根实验,但是有示波管。甲种本的示波管不在电场一章。乙种本居然多分出了一个小节介绍平行板电容器和常用电容器,甲种本没有单独划分。 电场这章开头有一页引言,虽然是放在电场这章开头,但是它应该是电磁学的引言。接下来第一节开头,教材用一个自然段回顾了两种电荷。在引出库仑定律前,教材用一个实验装置说明电荷之间的作用力随距离的增加而减少。然后教材直接给出库仑定律,没有讲库仑定律的发现过程。接下来介绍基本电荷。注意下图第4页末尾注解中教材介绍了层子(夸克)。下面看甲种本的库伦定律。教材直接介绍库仑扭秤实验,然后给出库仑定律。接下来介绍电介质中的库仑定律,乙种本没有这项内容。最后介绍电量单位。甲种本没有在正文中正式给出电子和质子的电量,而是放到后面密立根实验的小节中给出。但是,甲种本库仑定律小节末尾的例题还是给出了电子和质子的电荷。这道例题说明微观粒子的静电力远远大于万有引力,所以研究微观带电粒子相互作用时,可以忽略万有引力。乙种本在本节末尾的例题就没有这么多的深意了。接下来看乙种本如何介绍电势能、电势差、电势和等势面。乙种本通过对比重力势能介绍电势能,非常直接,也给出了两种势能对比的示意图。由电荷在电场中的运动导致的电势能的改变,引出电势差的概念。在介绍电势差时,教材使用的例子是匀强电场,改变电势能所做的功很容易求,方便学生理解。上图第19页末尾开始介绍电势的概念。这里教材又把电势能和重力势能进行对比,通过对比电势差和高度差的关系,类比选取标准位置建立的高度的概念,帮助学生建立电势的概念。最后再介绍等势面的概念。接下来看甲种本。先看第六节 电势能。甲种本也是用重力势能做对比介绍电势能的,而且甲种本对电势能的解释比乙种本更详细。但是甲种本没有用一个图对比电势能和重力势能。在本节中,教材只讨论点电荷形成的电场的电势能。接下来看下图第139页红框中的两个自然段。甲种本在介绍电势能时就指出了要规定电势能为零的位置,然后说明对于点电荷通常取无限远处电势能为零。点电荷形成的电场不是匀强电场,取无限远处电势能为零的做法也比较抽象。总体来说,甲种本电势能这一节的内容不太好理解。接下来第七节介绍电势,这一节同样以点电荷电场为例,通过文字介绍电势的概念,内容比较抽象。甲种本把电势差放在最后,介绍电场力所做的功与电势差的关系。可以看出,甲种本和乙种本对于电势、电势能的有关概念的介绍顺序完全不同。甲种本按电势能、电势、等势面、电势差的顺序介绍,乙种本按照电势能、电势差、电势、等势面的顺序介绍。甲种本的思路是,先介绍电势能,定义电势能为零的位置,进一步建立与运动物体电荷量无关的电势的概念,再介绍等势面,最后用电势差计算电场力所做的功。乙种本的思路是,先介绍电势能的概念,然后通过电势能的改变引出与运动物体电荷量无关的电势差的概念,再选择标准位置,定义电势的概念,最后介绍等势面。从甲种本和乙种本的叙述方式来看,乙种本的介绍更容易理解一些,甲种本的介绍比较抽象。而且乙种本主要借助匀强电场作为案例进行分析,甲种本采用电荷形成的电场作为案例进行分析。匀强电场与重力场相似度更高,更有利于学生理解电势和电势能相关的概念。高中物理做不到严格推导,如果能抓住核心,从简单的特殊的例子入手,推导得出结论,再进行泛化,也是可取的。事实上高中物理很多定律定理的介绍都是这么做的。接下来看乙种本平行板电容器的内容。教材只定性地介绍了决定平行板电容器电容的因素,没有给出公式。而甲种本给出了平行板电容器的电容计算公式,如下图所示。接下来看经典的防止和应用一节。教材花了较多的篇幅介绍了两个静电的应用——静电除尘和静电复印。本节末尾,教材还用一个小实验引导学生分析如何避免静电。甲种本对应小节介绍的静电的应用包括静电除尘、静电喷涂、静电分选,没有介绍静电复印。个人感觉静电复印的例子更吸引读者,与日常生活的关系更密切。先对比甲种本和乙种本的目录。乙种本没有电路的分析和计算以及惠斯通电桥两个小节,乙种本没有把路端电压单独拎出来做一个小节。先看乙种本第一节 电流。本节一上来就直截了当地回顾电流的概念,然后解释形成电流的条件,最后介绍电流强度的概念。下面是 第二节 欧姆定律。本节通过实验总结出欧姆定律。欧姆定律是初中就学过的内容,个人感觉在高中阶段没必要再用实验推出这个定律了。下面对比甲种本。本章开头有一段引言,第一节 电流 的引导性内容比乙种本多,不像乙种本那么直接生硬。甲种本对于欧姆定律的介绍比较直接,不像乙种本那样通过实验推导得出。本章仅对比了电流和欧姆定律两个小节。可以发现,甲种本和乙种本有比较明显的差异。乙种本的小节划分没有甲种本细。乙种本没有把磁场的方向 磁力线、磁通量单独做小节。乙种本没有介绍直线电流的磁场,也没有介绍电流天平。乙种本把荷质比的测定放到阅读材料,电子的发现也在阅读材料中。乙种本 第一节 磁场 的第一个小标题 磁场 非常短,简单介绍了磁场的来源有两种,然后介绍磁场的方向和磁力线。甲种本第一节磁场对应于乙种本第一节的第一个小标题,不仅介绍了磁场的两种来源,还介绍了电流之间也会通过磁场发生相互作用。回到乙种本。第二节 磁现象的电本质 磁性材料,内容不多。略过乙种本中间的小节,看本章末尾的阅读材料,融合了电子荷质比的测定和电子的发现。甲种本中,电子的发现是放在原子核这章介绍的。对比甲种本和乙种本的目录,显然乙种本少了很多内容。前面文章提过,涡流在很长时间内都是选学内容,但是现行高中物理教材改为必学内容,可能与涡流在生活中应用广泛有关。本章主要关注第一节 电磁感应现象。乙种本中,教材在正文介绍法拉第所做的实验,总结了感生电流产生的条件。然后借助图4-3、图4-4和图4-5所示的三个实验进行验证,最后再次概括产生感生电流的条件。甲种本没有在正文中介绍法拉第的实验,而是详细地介绍了三个实验,总结出产生感生电流的条件。甲种本把法拉第发现电磁感应现象的实验放在阅读材料里。甲种本和乙种本都通过三个实验总结出发生电磁感应的条件,甲种本对实验的介绍很详细,比较严谨,乙种本比较随意,似乎只是希望读者领会实验的大意即可。或者说,乙种本的要求更低。先对比甲种本和乙种本的目录。乙种本比甲种本少了纯电阻电路、电感和电容对交流电相位的影响、交流电的功率、整流、滤波。整流和滤波属于电子技术的内容,后面会再次提到。关注乙种本变压器的内容。乙种本直接给出变压器原线圈和副线圈电压和线圈匝数的关系。而甲种本是通过推导得出变压器原线圈和副线圈电压和线圈匝数的关系。本章甲种本比乙种本多了赫兹实验。甲种本介绍电磁波的发送和接收的篇幅更多。甲种本先介绍电磁波的发送、再介绍电磁波的接受,插入传真 电视 雷达,最后介绍电磁波的传播。这个顺序比较怪异,传真 电视 雷达,也会涉及到电磁波的传播。相比之下,乙种本先安排电磁波的发射、接收、传播,再介绍传真 电视 雷达更合理。甲种本有一节 电子技术一瞥,后面会再次提到。先看乙种本第六节 电磁波的传播特性。本节介绍电子波的三种传播方式,每种传播方式有一张配图。下图红框中的图6-23在甲种本的对应小节是没有的。下面看甲种本。电磁波的传播这一节只有一张图,不如乙种本清晰。对于广播电视事业的发展,甲种本只有下图红框中的一个自然段进行介绍。电子技术相关知识在十年制高中物理、高中物理甲种本、高中物理乙种本中都有,但是三个版本教材的内容和编排有差别。这里借详细介绍乙种本的最后一个契机,对三个版本教材做一个全面的对比。下表中的三列分别是十年制高中物理、高中物理甲种本和高中物理乙种本的目录。十年制高中物理把电子技术基础放在一章里;甲种本把这部分内容分散在三章里,如上表红框所示;乙种本的编排类似十年制高中物理,放在一章里。十年制高中物理二极管整流这一节,实际上也包含了滤波的内容。甲种本没有晶体管收音机的内容。乙种本没有专门介绍半导体,而是从二极管开始介绍,比甲种本多介绍收音机的原理。甲种本把电子技术相关知识拆分在三章里,可能是受到了物质导电性这一主题的影响。半导体与导电性有关,所以甲种本把半导体、二极管和三极管的内容都放在物质导电性这一章。整流、滤波这些内容与导电性关系不大,而且物质导电性这章出现在稳恒电流后,比较靠前,还没有讲交流电,所以整流和滤波不适合放在物质导电性这一章,就安排到了交流电这章。个人感觉没必要迁就物质的导电性这一主题,把半导体的内容放在这一章里,还不如让物质的导电性这一章结束于真空中的电流这一节,把示波管放到电场这章,然后把电子技术相关知识放在电磁场和电磁波后,独立成章。甲种本和乙种本在这章差别不大。乙种本透镜这一节对应甲种本透镜和透镜成像两节。甲种本和乙种本都有海市蜃楼的阅读材料,标题不同。甲种本多了一个电子显微镜和射电望远镜的阅读材料。乙种本多了一个光在大气中的折射的阅读材料。先看乙种本前两节。第一节 光的直线传播有三个小标题:光源、光的直线传播、影。第二节用一个自然段介绍光速,后面是选学的光速测定法。这里给出的迈克尔孙八面镜测定光速的方法并不是很容易理解。下面对比甲种本的前两节。非常罕见的是,甲种本第一节的内容比乙种本少了影这个小标题,本节的图也比乙种本少。甲种本第二节直接介绍光速的测定法,再给出光速,内容比乙种本多一些。下面是乙种本 第五节 光的折射,这节正文没有什么特别的,但是图和阅读材料值得留意。留意下图中红框的说明水底物体位置看起来比实际位置高的示意图。下图中水底物体看起来比实际位置浅的示意图与乙种本不同。甲种本有一个小节专门讨论折射率,乙种本没有这个小节的内容。下面看乙种本的全反射小节,本节也是比较罕见的乙种本内容比甲种本多的小节。首先,乙种本有图8-24介绍全反射现象,三张子图很好地展示了从非全反射到全反射的过程。下面是甲种本的全反射小节。甲种本没有像乙种本那样通过不同入射角摄入半圆玻璃展示全反射的示意图,不够直观。甲种本在介绍光导纤维在内窥镜中的应用上的示意图比乙种本少。甲种本和乙种本都有海市蜃楼的阅读材料,两个阅读材料文字不全相同,但图是相同的。下面看乙种本的透镜公式。进入新世纪后,高中物理就删除透镜相关的内容了,中学物理删除了透镜成像的定量分析内容。本节末尾给出的例题与乙种本不同,难度更大。这个例题的结论会在测定凸透镜焦距的实验中用到。乙种本把这道题放到了本章末尾的习题中,如下图所示。观察下表可知,乙种本光的本性的内容比甲种本少很多。乙种本合并了一些甲种本的小节。乙种本多了个光纤通信的阅读材料。物质波在乙种本被降级为阅读材料。光的本性这章,本文主要关注双缝干涉。下面是乙种本双缝干涉小节。乙种本只说明了屏上什么位置会出现亮条纹和暗条纹,并没有说明相邻亮条纹和暗条纹的间距。甲种本通过近似计算推导出了像屏上亮条纹和暗条纹的位置,以及相邻亮条纹和暗条纹的间距,推导结果如下图所示。下面是乙种本的光纤通信的阅读材料。甲种本没有这个阅读材料。观察下表可知,乙种本比甲种本少了电子的发现,乙种本已经把这项内容放在磁场一章的阅读材料里。乙种本介绍玻尔原子理论的小节也比甲种本少。受激辐射和激光在乙种本被降级为阅读材料。本文主要关注甲种本和乙种本介绍玻尔原子理论的差异。先看乙种本。第二节有两个知识点:玻尔的原子模型、能级,后者是选学内容。第三节有两个知识点:波尔理论对氢光谱的解释和波尔理论的局限性,前者是选学内容,而且比较简略。下面看甲种本。第三节介绍玻尔的原子理论(乙种本叫玻尔的原子模型)和能级。第四节介绍波尔理论对氢光谱的解释。本节内容比乙种本详细很多。不仅给出了巴尔末公式,还根据玻尔的原子理论印证了巴尔末公式的正确性。甲种本还用一个阅读材料介绍证明波尔原子理论正确性的夫兰克-赫兹实验。第五节介绍玻尔理论的困难,引出量子力学。本节也比乙种本详细很多。这里需要再强调一下,甲种本和乙种本是两套不同的教材,乙种本并非去除甲种本的一些小节得到,也不是甲种本的缩写,乙种本会做彻底的改写。例如,甲种本和乙种本介绍库仑定律的方法完全不同,甲种本通过库仑扭秤实验引出库仑定律,乙种本仅通过简单的实验让学生体会影响电荷之间的作用力的因素后直接引出库伦定律。又如,对电势能、电势、等势面、电势差的介绍,甲种本和乙种本的介绍方法和顺序不完全相同。再如,甲种本和乙种本介绍感生电流产生的条件的方法不同。甲种本通过三个明确的实验说明如何产生感生电流,在阅读材料中介绍法拉第的实验。乙种本在正文先介绍法拉第的实验,然后用简短的实验陈述说明如何产生感生电流。尽管甲种本的内容更多,篇幅更长,但是落到某个具体的知识点,具体的小节,并不绝对。例如,乙种本介绍了静电复印的原理,以及收音机的工作原理,还在几何光学部分介绍了影的概念,甲种本并没有这些内容。乙种本介绍全反射的篇幅就比甲种本长,示意图也比甲种本多。乙种本还有光在大气中折射、光纤通信的阅读材料,甲种本没有这两项内容。下一篇文章将对七八十年代古典时期的高中物理教材进行总结。