对人教版高中物理选修3-4 教材中一幅插图刍议.docVIP

第32 卷第 2 期 　　　　　　　　　　　　　　　　物 理 教 师　　 Vol .32 No .2 2011 年 PH YSICS T EACHER (2011) 对人教版高中物理选修 3 -4 教材中一幅插图的刍议 黄卫良 (张家港市乐余高级中学, 江苏张家港 215621)  　　在人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》 3 -4 教材第 97 页中有一幅插图如图 1 所示, 该图片选自辽宁教 育出版社《人物摄影》 2003 年 4 月第 1 版.教材编写组把本 插图放在第 15 章“ 相对论简介” 的首页, 并配文“ 高速列车 上发生了什么事情? 小姑娘为什么感到惊奇?” . 1 教材编写组选用本图片的目的是想用高速运动物体 发生的“ 动尺变短” 这一相对论效应来激发学生的兴趣而引 入新课教学.但笔者认为教材“ 相对论简介” 中选用这个图 片是不妥当的, 具体理由如下: 疑问 1:高速列车车窗的横向长度的变化肉眼能不能 辨别? 相对论中“ 长度的相对性” 中给出了观察者相对杆运动 而观察到沿运动方向杆长度的公式为 l =l0 1-( v )2 . c 我们不妨代入数据来计算一下, 取列车一个车窗静止横 向长度 l0 =1 m、速度 v =500 km/h(实际高速列车往往还没 有这么快!), 计算得到地面观察者看到的长度 l =0.999 998 m, 相对原长缩短了一千万分之十四! 如此细微的长度变 , 小姑娘能看出来吗? 实际上本教材在 103 页第 4 行中也 承认“ 车辆、飞机等常见运动物体的速度 v 远远小于光速 c ………所以日常生活中观察不到长度的相对性” .  　　疑问 2 :对快速移动的多个车窗和乘客, 人的肉眼能否 分辨出? 从该插图中我们可以隐隐约约看见高速列车的车窗和 里面的乘客, 但该图片实际不是小姑娘看见的, 而是照相机 用极短的快门拍摄的.实际的小姑娘去看高速行驶中的列 车, 只能看到一个横向的拖影, 就好比我们普通的手机摄像 头去拍快速移动的物体一样. 人眼对快速移动的物体分辨本领是很差的, 以电视机 显像管为例, 只要每秒显示的帧数超过 30 帧, 人眼由于“ 视 觉残留” 就不能分辨出到底有几个静止画面了而感觉是人 物在动了.而对高速运动的列车(还是取速度 500 km/ h, 约 139 m/ s, 并取每米有一个车窗), 每秒经过地面观察者的车 窗数目约为 139 个, 小姑娘的眼睛根本来不及反应而只能 看到模糊的拖影, 当然也不能看到每一个车窗的横向长度. 疑问 3 :图中小姑娘真的是看到相对论效应而惊奇吗? 在“ 相对论简介” 新课教学首页插入本图并配文“ 高速 列车上到底发生了什么事情, 小姑娘为什么感到惊奇?” , 会 让学生在学习相对论知识后产生这样一个结论:小姑娘就 是看到窗户变窄和乘客变细这样的相对论效应而惊奇.但 实际拍摄时小姑娘真的在尝试观察相对论效应吗? 本插图来源于《人物摄影》杂志 2003 年 4 月第 1 版, 该 杂志不是物理研究类期刊, 而是面向大众摄影的杂志.该摄 影爱好者拍摄本照片取景的焦点是图中的小姑娘矗立凝望 高速列车的专注神情, 作者的拍摄意图一定是尝试拍摄高 速列车的相对论效应吗? 如果图片作者不是为了研究相对 论而拍摄, 图中小姑娘也不是因为看到相对论效应(事实上 也看不到)而惊奇, 那么选用本图片并配文“ 高速列车上发 生了什么事情? 小姑娘为什么感到惊奇?” , 这有悖于物理 学严谨求实的学科特点. 综上所述, 笔者认为教材中选用本图片是值得商榷的. (收稿日期:2010-08-21)  为零. 大功能, 变不见为可见的优势优化自感教学.通过电流传感 通过电流传感器借助计算机动态显示电流随时间变化 器借助计算机得出闭合开关到断开开关过程中通过灯 A 图像, 学生理解自感更为形象、直观. 和线圈L 电流随时间变化的函数图线;将并联的灯泡拆 因而由通、断电实验得到共同结论:当线圈中的电流发 掉, 得出闭合开关到断开开关过程中通过线圈 L 电流随时 生变化时, 线圈本身产生感应电动势, 该电动势总是阻碍线 间变化的函数图线. 圈中原来电流变化. 数字化实验系统创设了一个新的实验探究平台, 学生 也可创设条件指导学生分组应用传感器借助计算机自 摆脱数据读取、记录, 公式运算和图线描绘等繁琐的劳动, 主探究通断电自感及探究自感系数与线圈形状、长短、匝 有充裕的时间多角度的感知和探究物理现象, 并可从多个 数、有无铁芯的关系, 对于自感的理解体会将更深刻. 角度对原有实验进行拓展研究. 2 总结 参考文献: 做好教材中两个传统方式的通、断电自感演示实验