刊名: 教育研究
主办: 中国教育科学研究院
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1002-5731
CN: 11-1281/G4
邮发代号:2-277
历史沿革:
专题名称:教育理论与教育管理
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1979
由新课标中单摆条件说开去
【作者】 朱宗杰 王西伟
【机构】 山东省郯城县第一中学
【摘要】【关键词】
众所周知,弹簧振子和单摆是描述简谐运动的两个典型的物理横型,但是对于单摆的运动能否看成是简谐运动是有条件的,它不像弹簧振子那样是理论上的简谐运动,它的周期也不是严格遵从惠更斯的单摆周期公式。在以往的老教材中,都明确地给出了“摆角小于50”这一条件。可是在全国推行普通高中课程标准以来,教材中删去了这一“?兹<50”的条件。那么这是为什么呢?本文就这一问题做一探讨。然后再结合教学实践,谈谈本人对新教材的认识和体会。
如图所示,一根不可伸长的,不
计质量的绳,长为L,一端固定于
Ο点,另一端系一质量为m的刚
性小球,这样就组成了一个单摆。
其中竖直线OP是单摆以O点为轴摆动的平衡位置。
根据刚体力学和微分学的相关知识可得单摆的非线性微分方程:
的形式。此时的周期才满足惠更斯公式 :,并且根据展开式T '与T进行比较可得二者的相对误差,如表1所示:
θ0
表1
从上表中可以看出,最大摆角为230时惠更斯公式的误差也只有1%,这对于中学物理实验来说已经是很好的了,因此“?兹<50”的限制是完全没有必要的。再者实验中还存在测量误差,如摆长测量误差,计时误差等,同时由于中学物理实验对精度要求不是很高,相比之下,样的系统误差大可不必斤斤计较,笔者认为θ0等于200甚至等于300都可以。
可是笔者同时也认为:我们虽然没有必要教给学生这一级数展开式,但“最大摆角越小,单摆的运动越接近于简谐运动”,这种与“理想换型越来越近”的思想一定要让学生知道。至于什么时候能够把它的运动当成简谐运动,什么时候不能,要根据问题的需要来定。不能使学生形成一个僵化的观念:小于某个确定的角度时单摆的运动就是简谐运动,大于这个角度就不是。笔者认为教科书将?兹<50这一条件删去,显示出编者令人钦佩的科学精神!
爱因斯坦说过“想象力比知识更重要”。
新教材更加注重规律的形成和探究过程,这一点甚至比应用规律本身还重要。比如在牛顿第二定律这一问题的处理上,在老教材中,实验和定律是同一节内容,新教材则用了大量的篇幅将实验探究过程单列成一节内容,在教师的指导下进行探究,避免了以往规律教学中的急功近利,一步到位的思想。
新教材鼓励学生大胆猜想,进行一些非逻辑的思维。比如在选修3-4中安排了狭义相对论的内容,加强了学生对科学法、科学意义的认识,因为狭义对对论的建立在科学发展史上具有十分典型的意义。相对论之所以正确,并不是因为它靠许多物理事实简单归纳获得的,而是先根据猜想和假设进而发现规律,再在规律的指导下得到许多可直接检验的推论,而且这些推论都与事实相符。试想一下,如果爱因斯坦缺乏想象力的翅膀,他又怎会自由翱翔在相对论的天空呢?
因此,科学猜想,或者说非逻辑的思维,在科学发现的过程中,甚至在日常生活的事物中,都起着决定性的作用。