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中美高中物理教材中现代生活的体现及其优劣

时间:2023-07-07 理论教育 版权反馈
【摘要】:(一)《物理:原理与问题》中的现代生活知识第二章第44页在讲解平均速度概念时,介绍了世界上男子、女子100 m比赛的世界纪录,让大家知道目前人类的最大平均速度。(二)上海版《物理》中的现代生活知识第一章机械运动第15页在讲解位移概念的时候,介绍了全球定位系统:GPS具有全天候、连续、实时、高精度的特点。第66页还介绍了中国古代的赵州桥,赵州桥的结构也是力的合成在生活中的体现,集中体现了中国古代人民的智慧。

中美高中物理教材中现代生活的体现及其优劣

(一)《物理:原理与问题》中的现代生活知识

第二章第44页在讲解平均速度概念时,介绍了世界上男子、女子100 m比赛的世界纪录,让大家知道目前人类的最大平均速度。

第三章第68页在讲解加速度概念时,介绍了高速赛车的加速度,在402 m的长度上最短的加速时间为4.480 s,最大的速度是147.63 m/s。

第五章第130页在讲解摩擦力时,介绍了产生摩擦力的原因:通过扫描隧道显微镜发现,在原子层面,由于晶体表面的不规则性,当两个面相接触时,两个面上的高点互相接触形成一个暂时的力。但是这个过程的具体细节仍然在探索过程中。

第八章第212页在讲解质心时,介绍了背越式跳高原理:运动员通过重心位置的改变把自己的后背跨越过横梁。

九章第231页在讲解动量时,介绍了跑鞋的原理:当运动员用力蹬地面时,地面给运动员的力是运动员重力的4倍。田径鞋里面的垫子就是用来降低力的作用时间,从而增大作用力。

第十章第265页在讲解功时,介绍了环法自行车赛中选手的功率:一个选手以8.94 m/s的速度每天骑车至少6 h,选手的功率输出是1 kW,大概250 W用于克服空气阻力齿轮、和轮胎做的功,750 W用来降低选手的体温

第十二章第317页在讲解热能时,介绍了蒸汽加热系统:水先被加热成蒸汽,蒸汽通过绝缘管道进入房间,在房间的散热器里,蒸汽冷却变成了水回到加热器,重新被加热。

第十三章第350页介绍了植物液体里的黏着力:植物液体里的黏着力使得植物可以像橡胶一样被拉伸,水里的黏着力使得当水通过植物组织到叶子时,水不容易被打碎和起泡。如果没有这些力,树木都长不到10 m高。

第十四章第380页周期性运动中介绍了傅科摆:傅科摆的摆线长16 m,有个质量为109 kg的摆球。根据牛顿第一定律,一个摆动的摆会持续在一个方向上摆动除非被一个反方向的力作用。摆动的空间方向不会改变,因而可知,傅科摆摆动方向的变化,是由于观察者所在的地球沿着逆时针方向转动的结果,地球上的观察者看到相对运动现象,从而有力地证明了地球是在自转。

第十五章第413页乐器的物理原理中介绍了人耳的耳道:耳道就像一个一端开口一端封闭的共振管,对于2 000 Hz到5 000 Hz的声音,耳道可以提高人耳的听觉敏感度,但是人的听力范围是20 Hz到20 000 Hz的声音。狗的听力频率可以高到45 000 Hz,猫的听力频率可以高到100 000 Hz。

第十六章第435页介绍了台灯照明的基本原理:在决定如何正确照明一个学生的书桌时,建筑家必须考虑光的发光量和光源到桌子的距离,同时还要考虑光源的发光效率这个经济因素。

第十八章第501页透镜应用中介绍了隐形眼镜原理:隐形眼镜和正常的眼镜有一样的效果,小而薄的透镜直接戴在视网膜上,视网膜和透镜间的眼泪使得透镜能固定在一个地方,大部分光的折射发生在空气和透镜的表面,那里折射率最大。

第十九章第520页光的干涉中介绍了没有反射的眼镜:一个薄膜被镀在眼镜表面来阻止反射的可见光进入人的眼睛,这个技术阻止了较强的反射光。

第二十章第544页介绍了导体和绝缘体:导体和绝缘体的区别是其中元素的组成不同。教材列举了钻石石墨,钻石是绝缘体,石墨是导体,那是因为钻石中的碳原子被其他4个碳原子紧紧地吸引,而石墨中的碳原子之间的作用力比较弱,使得电子可以自由移动。

第二十一章第570页介绍了静电:现代的电子产品包含很容易被静电损坏的器件,为了阻止这种敏感器件在维修过程中遭到损坏,技工通常穿一个导电的带子在腰间,带子另外一端接到了地上。带子可以把静电导到地上,从而保护敏感器件。

第二十二章第597页介绍了灯泡电阻:一个功率为100 W的电阻在工作时电阻为140 Ω,当它不工作时只有10 Ω。它们之间的巨大差别主要是灯泡工作的温度和室温有很大的差别。

第二十三章第624页介绍了电阻表:电阻表通过在电阻两端加一个电压,测流过电阻的电流,就可以把电阻显示出来。有的电阻表可以用来测电压低于1 V的脆弱的电子器件,还有的电阻表可以用来测几百伏的电压。(www.xing528.com)

第二十四章第649页介绍了日常生活中的电磁铁:在工业中用吊车来移动钢和铁,需要频繁地使用电磁铁。一个这样的磁铁通常工作电压为230 V、电流为156 A,能吸起11 300 kg的物体。

第二十五章第683页介绍了日常生活中的变压器:日常生活中的变压器的单位是V·A。从技术上讲,只有纯电阻的负载的功率才用W来表示。

第二十六章第710页介绍了美国联邦通信委员会:美国联邦通信委员会分配了无线电和电视台的载波信号频率。一个播音台通过改变载波的频率来广播。当波被你的收音机或电视接收到时载波被去掉,波所传播的信息被提取出来。

第二十七章第725页介绍了宇宙是有温度的:宇宙充满由高温物体产生的辐射,目前宇宙的温度是2.7 K,这个温度非常冷。

第二十八章第764页介绍了准分子激光器治疗近视:准分子激光可以摧毁不正常的组织而不破坏周围健康的组织,因此一个技术熟练的外科医生可以用激光去除非常薄的组织从而改变视网膜的形状。

第二十九章第787页介绍了半导体激光器:一种典型的半导体激光器发光的近红外波长为800 nm。这种光束是从GaAlAs芯片表面输出,工作电压为2 V,功率为80 mA。半导体激光器通常用在光纤的传输上。

第三十章第802页介绍了正电子:正电子是一个带正电的电子,电子和正电子之间的电磁作用是万有引力的4.2×1042倍。

(二)上海版《物理》中的现代生活知识

第一章机械运动第15页在讲解位移概念的时候,介绍了全球定位系统(GPS):GPS具有全天候、连续、实时、高精度的特点。同时提及了中国自主研发的北斗卫星导航系统。

第二章力和力的平衡第49页通过呈S形结构的杭州湾大桥体现力学原理导入了力和力的平衡的原理。第58页通过上海的杨浦大桥照片来讲解力的合成,从而体现了物理源于生活。第66页还介绍了中国古代的赵州桥,赵州桥的结构也是力的合成在生活中的体现,集中体现了中国古代人民的智慧。第68页讲解共点力的平衡时,通过中国载人飞船的返回舱返回地球时带着主降落伞下降的情景,体现了力的平衡在现实生活中的应用。这些力的大小与方向虽然不同,但都可以交汇于一点。

第四章周期运动第1页通过游乐场里荡船的运动,水槽中人造波浪的运动,哈雷彗星轨道运动引入周期运动。第2页通过上海市锦江乐园的摩天轮的运动引入了匀速圆周运动。这些都是现代生活中的圆周运动的典型。第22页介绍了地震波是如何产生的以及地震中产生的波是如何到达地面的。地震波中的横波和纵波就是物理中振动在现代生活中的应用。第27页还介绍了海啸。海啸就是海底的地震,或者说海啸都是由海底的地震引起的。这些都是现代生活中的物理。

第五章机械能第41页介绍了现实生活中的汽车变速箱操纵杆,这是功率在现实生活中的应用。很多开手动挡车的人应该都有体会,在起步和开上桥面时,为了获得大的牵引力应该降低车速。很多人知道怎么做,但是不知道其中的道理,学完这部分内容就可以知道其中的奥秘。第45页动能中还介绍了古代社会阿基米德利用杠杆原理设计的投石机,和中国古代的炮是一个道理。在现代社会中常见的利用动能的有机械式打桩机水轮机、风力机,以及储能飞轮,储能飞轮的原理是靠飞轮的动能带动螺旋桨推动渡船前进。

第六章第63页通过热气球大赛导入分子和气体定律,同时还列举了日常生活中经常遇到和气体有关的现象。例如:给自行车轮胎打气时,打气筒壁会变热;饺子煮熟后会浮在水面上;挤出钢笔后面橡胶袋中的气体后,墨水就可以自己流进去;把生鸡蛋放入微波炉中加热会发生爆炸等。第83页还介绍了日常生活中位于大客车车门上方的双向气阀的原理:电磁控制阀的作用是使压缩空气根据需要轮流从进气管进入气缸内活塞的两侧,使活塞做往复运动,从而实现开门和关门的动作。

第七章内能和能量守恒定律第1页通过中国建成的世界上最大的水力发电设施——长江三峡电站来导入内容。然后通过电热吹风机对一只瘪了的乒乓球加热使其恢复原状,让学生分析其中的原因,激起同学们探究真理的热情。

第八章电场第33页介绍了上海科技馆中一个实验项目:一位同学站在绝缘地板上,手摸着范德格拉夫起电机的金属球,随着金属球电压的升高,同学的头发会竖起来。这个实验激发了同学探究电场的好奇心

第十章磁场第78页介绍了世界上第一条投入商业运营的磁悬浮列车——中国上海浦东机场到龙阳路地铁站的列车,全长31.5 km,最高速度可达430 km/h,走完全程只需要8 min,被誉为在地面上飞起来的交通工具磁悬浮列车靠T字臂下面的磁体A和列车下部的磁体B之间的相互作用力使列车脱离轨道表面约15 mm,处于悬浮状态,然后又在向前的电磁力推动下高速前进。通过日常生活中的实际事例来导入要讲解的内容。

第十一章电磁感应和电磁波第11页介绍了电磁波:电磁波是怎样产生和传播的?电磁波如何分类?在哪些场合不宜使用手机?在使用微波炉时要注意什么问题?电磁波对人体健康有哪些危害?利用一些常见的家用电器,如电视机、遥控器、收音机、无绳电话、手机、微波炉、电动剃须刀、验钞器等,做许多电磁波的小实验。这些小实验可以显示电磁波的发射、接收、干扰、屏蔽、反射等现象,也可以反映出不同波长的电磁波如紫外线红外线、微波、无线电波等的不同性质。

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