負面清單：物理不講牛頓第三定律，力學怎麼學？還用學浮力嗎？

2020-08-28 姚世龍

2020年5月9日，教育部印發了義務教育六科超標超前培訓負面清單（試行），針對物理學科負面清單「典型問題」中，明確指出「牛頓第三定律」和「非同一直線上力的平衡」屬於超標超前內容（下圖劃線部分），言外之意是牛頓第三定律有關相互作用力總是相等的結論學生不用知道？但同一直線上三個力的平衡問題學生應該知道？

物理學科負面清單「典型問題」

一、過分簡略的教材是學生學習困難的主要原因

人教版教材關於力的相互作用問題僅在第5頁（下圖所示）提了一下：物體間力的作用是相互的，而對相互作用力之間的關係（牛頓第三定律）則一字沒提。

教材截圖1


那麼，由於「放在水平面的物體所受重力就等於物體對水平面的壓力」，涉及到相互作用力相等的問題，對此，學生就只能死記硬背了?（如下圖中劃線部分）

教材截圖2


由於教材上對同一條直線上力的平衡問題的介紹，也僅限於二力平衡；三個力以上的平衡（合成問題）根本沒有涉及。那麼，如下圖劃線部分所示，教材在50頁對浮力產生原因的探究，對學生來說，也只能是一「團霧水了」？

教材截圖3

說到力的合成，教材在54頁（下圖圖所示）探究浮力的大小時，明確指出物體所受重力與彈簧測力計示數的差值就等於浮力的大小。顯然，這裡既用到了力的相互作用原理（牛頓第三定律），也用到了「同一條直線上力的合成規律」，但教材在前面的章節裡並沒有提到它們，學生怎麼會感到不難呢？

教材截圖4

因此，初中學生認為力學難學，普遍感到《浮力》更難學，原因其實不在教師，而在教材（人教版）！

二、初中學生學好浮力的意義

從歷年來全國各地的中考試題來看，雖然直接考浮力的試題所佔比例並不多，一般3-8分，但學好浮力的意義絕不僅僅是在中考中拿下這幾分的問題。

學好浮力的主要意義在於立足物理學科核心素養，基於學生全面發展目標，通過複習鞏固之前學生學過的力學核心知識和關鍵能力，體現物理教學內容的育人價值以及思想引導和價值觀培養的深度融合，讓孩子們樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。

教材截圖4

但凡學過初中物理的學生，大多數都或有這樣的共識：《浮力》無疑是初中物理最難理解的一章。

對初學者來說，人教版課本《浮力》一章所提供的新規律並不多，看起來也不難，僅阿基米德原理一條，但學生們為何一涉及到具體習題，就會經常出錯，或普遍感到難呢？

教材截圖5


由於浮力習題往往綜合性比較強，而且幾乎涉及到初中力學前面的所有定量計算問題，所以雖然阿基米德原理本身不難，但學生前面的知識一旦有所欠缺，就會造成做題失誤，表現為感到浮力題難做，實際上是基礎知識不紮實所致。

顯然，浮力問題涉及到的基礎知識主要有：

  • 力的相互作用原理（牛頓第三定律）
  • 物體受力分析
  • 二力平衡原理
  • 物體受非平衡力及運動狀態改變問題
  • 同一條直線上共點力的合成
  • 物體質量、體積與密度的定量關係
  • 物體重力與質量的定量關係
  • 液體壓強的定量計算

物體所受浮力實際上是液體（氣體）對物體的「合力」——液體對物體周圍施力不平衡的最終等效力。但令人遺憾的是：教材前面並沒有明確提出合力的概念，更不用說力的合成問題了！

因此，學生們要想突破《浮力》這個難點，對初中物理浮力之前的力學內容達到融會貫通的目的，牛頓第三定律不能不講，至少相互作用力相等的結論應該講；合力的概念及同一條直線上共點力的合成規律應該講！

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