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初中物理课外拓展读本前言
初中物理课外拓展读本前言从今天开始，笔者将几年前编写的初中物理拓展读本陆续发放到微信公众号上，希望对各位家长老师和对物理有兴趣的人有所帮助。 前言
年轻人，在数学中你不理解事情，你只是习惯它。
——冯·诺伊曼
三十余年前，编者初上讲台教高一物理时，一位从事高中物理教学三十多年的老教师对我讲，初高中物理关联不大，许多中考物理拿高分的学生，学不好高中物理。调至深圳后，除中途因教改教了几年初中科学外，编者一直从事初中物理教学。二十多年来教过的学生反馈回来的信息非常一致——高中物理，特别高一物理难学。为什么初高中物理反差会如此之大呢？
与高中物理相比，初中物理总体上过于“直观”。初中物理的概念规律的教学，基本上都是简简单单地“从现象中来，到现象中去”，很少引导学生深入细致地分析物理过程、思考为什么等等。如“透镜”一节，只要求学生通过实验总结出凸透镜对光有会聚作用，不要求学生了解为什么凸透镜对光会有会聚作用。如此“直观”、蜻蜓点水式教学训练出来的学生，遇到对抽象逻辑思维要求很高的高中物理，自然会很不适应。
然而，物理又是理科生无法绕开的一门基础学科。为了更好地培养初中生的物理思维，开拓初中生的科学视野，帮助学生更好地适应高中物理的教学，编者在人教版初中物理教材的基础上编写了这本书。
本书一至十二章的总体编排顺序与人教版八年级物理教材大致相同，所选内容也紧密依托教材，但侧重点与教材不同。初中物理教师，单从本书第一章“机械运动”的5个小主题——测量的实质与单位换算、计时原理、坐标系与运动的相对性、路程时间图像和伽利略论运动的相对性，即能看出本书的定位与现行教材有很大的不同。
虽然学生在小学就学习了测量，但很少有学生想过测量是怎么一回事。“测量的实质与单位换算”一节不仅明确地介绍了测量是怎么一回事，而且以此为基础阐述了单位换算的实质和方法。
转换法是物理学研究中具有战略意义的常用方法，与之密切相关的函数是对物理学发展有着深远影响的数学概念（也可称之为思想），二者都是学习研究物理必须理解和掌握的内容。“计时原理”一节特别强调了函数和转换在计时工具中的应用。
物理学是一门高度定量化的科学，“自然这一巨著是用数学符号写成的”（伽利略语）。要清晰准确地描述物体的运动，需引入坐标系。坐标系也是学习物理必须掌握的数学工具。“坐标系与运动的相对性”一节，就是在坐标系的基础上分析探讨运动和静止的相对性的。
图像在物理学中应用极为广泛。“路程时间图像”一节不仅详细地介绍看图方法，而且还通过“拓展题”介绍了更为重要的“位置时间图像”。
虽然抛体运动很多高中生都很难弄懂，但正如著名物理学家杨振宁先生所说的，“即使不懂，也要看看。这种学习方法，我叫它‘渗透法'。中国传统的学习方法是一种‘透彻法'。懂得透彻很重要，但若对不能透彻了解的东西就抗拒，这不好。‘渗透法'的好处，一是可以吸收更多知识；二是对整个的动态，有所掌握。不是在小缝里，一点一点地学习。”编者在“伽利略论运动的相对性”一节，不仅引用了伽利略对运动相对性的经典表述，而且还以此为基础分析探讨了抛体运动。
“方法比知识更重要”。与初中物理教材相比，本书更注意突出分析解决问题的方法。
“隔离体法”和“整体法”是学习力学绕不开的分析解答问题的两种常用方法，等效替代、转换、理想模型、对称、守恒等既是物理学的重要研究方法，又是重要的物理思想，它们都是本书重点关注的对象。除此之外，本书第五章用近似方法分析球面对光的折射，第十二章粗略介绍了阿基米德用公理化方法对杠杆原理的推导。虽然这两种在科学研究中用得较多的方法在中学物理学习中很少用到，但就训练科学思维和开阔视野而言，中学生还是很有必要了解这两种研究方法的。编者曾将这部分内容印发给学生看，发现有同学单凭印发的内容就能独自地完成书上的思考题。
在人教版中，分子运动论安排在九年级学习。本书将分子运动论放在第三章，并用它解释物态变化、密度和气压等。
就基本知识点而言，本书补充拓展的重点内容为“牛顿第三定律”、“功是能量转化的量度”和“平行四边形法则”。
相比牛顿第一定律，牛顿第三定律更容易理解。没有牛顿第三定律，初中力学体系也不完整——连放在水平地面上的物体对地面的压力等于物体所受的重力这样简单的经验事实，都只能诉诸直观。而单凭直观，不仅很容易出错，而且也很难深入学习理解物理的。物理学习，需将直观与形式推理有机地结合起来。本书力学部分的很多推理都是建立在牛顿第三定律的基础之上的。
“功和能”是分析处理力学问题一条常用的主线。不补充功是能量转化的量度，这条主线就几乎发挥不了作用。在这部分内容上，本书特别补充并突出了重力做功和重力势能变化间的定量关系，并以此为基础应用能量守恒定律分析阿基米德原理、机械平衡、连通器的原理等学生熟知的事实。
第十三章“平行四边形法则”，重点讲述的是共点力合成的平行四边形法则。“矢量”一节，借位移的合成与分解介绍矢量合成与分解的平行四边形法则；“力的合成与分解”一节，在理想斜面省力规律的基础上介绍力的合成与分解的平行四边形法则；“力臂”一节，应用力的平行四边形法则和能量守恒，说明力臂定义的合理性。如此编排，一方面是为学生学习高中物理作准备（平行四边形法则是高一物理教学难点，提前了解些许，上高中后再学习自会轻松点），另一方面也是为了渗透物理之美。学生可将此章放在中考之后细细品读。
与教材相比，本书更强调概念、规律、事实间的联系和统一。爱因斯坦曾说：“从那些看来…十分不同的复杂的现象中认识到它们的统一性，那是一种壮丽的感觉。”编者希望学生在读完本书后，能在这方面有些许模糊的印象。
与数学相比，物理是非常实际的。学习物理要注意从实际出发，要多联系实际思考“万物之理”。
物理之美，在“物”、在“理”、更在“物中之理与理中之物”。学习物理，不仅要突出“物”，而且也要突出“理”；物理学习的过程，既是一个通过“物”认识“理”的过程，也是一个通过“理”更进一步地认识“物”的过程。希望读者阅读本书时能将这一点放在心上。
爱因斯坦说：“学习知识要善于思考、思考、再思考，我就是靠这个方法成为科学家的。” 大发明家爱迪生说：“不下决心培养思考习惯的人，便失去了生活中最大的乐趣。” 希望读者在阅读这本书时，耐心思考，特别是多点联系实际思考。部分内容一时理解不了，也不用紧张。耐心思考，会渐渐明了的。本书每个小主题的后面都安排了一道拓展思考题，每章之后都有一句名人名言，希望读者能认真品读思考。
几年前，陈理校长建议编者编写一本初中生看的书。在陈校的大力支持下，编者编写的《初中物理课外读本》也已成书（未公开发行）。考虑到《初中物理课外读本》适合学生休闲读，并不适合做初中物理选修教材和优秀初中生提升拓展读本，编者就又编写了本书。编者近几年的教学实践表明，本书的基本设想和部分内容，在很大程度上是可以“渗透”到八年级物理的日常教学之中的。编者希望，此书对中学物理教师，特别是青年教师，也有所裨益。
虽然本书所选内容都是编者反复思考过的，每一篇文章编者也都反复修改过，但限于个人水平，书中的错误应当不少，诚请有识之士批评指正。
年轻人，在数学中你不理解事情，你只是习惯它。
——冯·诺伊曼
三十余年前，编者初上讲台教高一物理时，一位从事高中物理教学三十多年的老教师对我讲，初高中物理关联不大，许多中考物理拿高分的学生，学不好高中物理。调至深圳后，除中途因教改教了几年初中科学外，编者一直从事初中物理教学。二十多年来教过的学生反馈回来的信息非常一致——高中物理，特别高一物理难学。为什么初高中物理反差会如此之大呢？
与高中物理相比，初中物理总体上过于“直观”。初中物理的概念规律的教学，基本上都是简简单单地“从现象中来，到现象中去”，很少引导学生深入细致地分析物理过程、思考为什么等等。如“透镜”一节，只要求学生通过实验总结出凸透镜对光有会聚作用，不要求学生了解为什么凸透镜对光会有会聚作用。如此“直观”、蜻蜓点水式教学训练出来的学生，遇到对抽象逻辑思维要求很高的高中物理，自然会很不适应。
然而，物理又是理科生无法绕开的一门基础学科。为了更好地培养初中生的物理思维，开拓初中生的科学视野，帮助学生更好地适应高中物理的教学，编者在人教版初中物理教材的基础上编写了这本书。
本书一至十二章的总体编排顺序与人教版八年级物理教材大致相同，所选内容也紧密依托教材，但侧重点与教材不同。初中物理教师，单从本书第一章“机械运动”的5个小主题——测量的实质与单位换算、计时原理、坐标系与运动的相对性、路程时间图像和伽利略论运动的相对性，即能看出本书的定位与现行教材有很大的不同。
虽然学生在小学就学习了测量，但很少有学生想过测量是怎么一回事。“测量的实质与单位换算”一节不仅明确地介绍了测量是怎么一回事，而且以此为基础阐述了单位换算的实质和方法。
转换法是物理学研究中具有战略意义的常用方法，与之密切相关的函数是对物理学发展有着深远影响的数学概念（也可称之为思想），二者都是学习研究物理必须理解和掌握的内容。“计时原理”一节特别强调了函数和转换在计时工具中的应用。
物理学是一门高度定量化的科学，“自然这一巨著是用数学符号写成的”（伽利略语）。要清晰准确地描述物体的运动，需引入坐标系。坐标系也是学习物理必须掌握的数学工具。“坐标系与运动的相对性”一节，就是在坐标系的基础上分析探讨运动和静止的相对性的。
图像在物理学中应用极为广泛。“路程时间图像”一节不仅详细地介绍看图方法，而且还通过“拓展题”介绍了更为重要的“位置时间图像”。
虽然抛体运动很多高中生都很难弄懂，但正如著名物理学家杨振宁先生所说的，“即使不懂，也要看看。这种学习方法，我叫它‘渗透法'。中国传统的学习方法是一种‘透彻法'。懂得透彻很重要，但若对不能透彻了解的东西就抗拒，这不好。‘渗透法'的好处，一是可以吸收更多知识；二是对整个的动态，有所掌握。不是在小缝里，一点一点地学习。”编者在“伽利略论运动的相对性”一节，不仅引用了伽利略对运动相对性的经典表述，而且还以此为基础分析探讨了抛体运动。
“方法比知识更重要”。与初中物理教材相比，本书更注意突出分析解决问题的方法。
“隔离体法”和“整体法”是学习力学绕不开的分析解答问题的两种常用方法，等效替代、转换、理想模型、对称、守恒等既是物理学的重要研究方法，又是重要的物理思想，它们都是本书重点关注的对象。除此之外，本书第五章用近似方法分析球面对光的折射，第十二章粗略介绍了阿基米德用公理化方法对杠杆原理的推导。虽然这两种在科学研究中用得较多的方法在中学物理学习中很少用到，但就训练科学思维和开阔视野而言，中学生还是很有必要了解这两种研究方法的。编者曾将这部分内容印发给学生看，发现有同学单凭印发的内容就能独自地完成书上的思考题。
在人教版中，分子运动论安排在九年级学习。本书将分子运动论放在第三章，并用它解释物态变化、密度和气压等。
就基本知识点而言，本书补充拓展的重点内容为“牛顿第三定律”、“功是能量转化的量度”和“平行四边形法则”。
相比牛顿第一定律，牛顿第三定律更容易理解。没有牛顿第三定律，初中力学体系也不完整——连放在水平地面上的物体对地面的压力等于物体所受的重力这样简单的经验事实，都只能诉诸直观。而单凭直观，不仅很容易出错，而且也很难深入学习理解物理的。物理学习，需将直观与形式推理有机地结合起来。本书力学部分的很多推理都是建立在牛顿第三定律的基础之上的。
“功和能”是分析处理力学问题一条常用的主线。不补充功是能量转化的量度，这条主线就几乎发挥不了作用。在这部分内容上，本书特别补充并突出了重力做功和重力势能变化间的定量关系，并以此为基础应用能量守恒定律分析阿基米德原理、机械平衡、连通器的原理等学生熟知的事实。
第十三章“平行四边形法则”，重点讲述的是共点力合成的平行四边形法则。“矢量”一节，借位移的合成与分解介绍矢量合成与分解的平行四边形法则；“力的合成与分解”一节，在理想斜面省力规律的基础上介绍力的合成与分解的平行四边形法则；“力臂”一节，应用力的平行四边形法则和能量守恒，说明力臂定义的合理性。如此编排，一方面是为学生学习高中物理作准备（平行四边形法则是高一物理教学难点，提前了解些许，上高中后再学习自会轻松点），另一方面也是为了渗透物理之美。学生可将此章放在中考之后细细品读。
与教材相比，本书更强调概念、规律、事实间的联系和统一。爱因斯坦曾说：“从那些看来…十分不同的复杂的现象中认识到它们的统一性，那是一种壮丽的感觉。”编者希望学生在读完本书后，能在这方面有些许模糊的印象。
与数学相比，物理是非常实际的。学习物理要注意从实际出发，要多联系实际思考“万物之理”。
物理之美，在“物”、在“理”、更在“物中之理与理中之物”。学习物理，不仅要突出“物”，而且也要突出“理”；物理学习的过程，既是一个通过“物”认识“理”的过程，也是一个通过“理”更进一步地认识“物”的过程。希望读者阅读本书时能将这一点放在心上。
爱因斯坦说：“学习知识要善于思考、思考、再思考，我就是靠这个方法成为科学家的。” 大发明家爱迪生说：“不下决心培养思考习惯的人，便失去了生活中最大的乐趣。” 希望读者在阅读这本书时，耐心思考，特别是多点联系实际思考。部分内容一时理解不了，也不用紧张。耐心思考，会渐渐明了的。本书每个小主题的后面都安排了一道拓展思考题，每章之后都有一句名人名言，希望读者能认真品读思考。
几年前，陈理校长建议编者编写一本初中生看的书。在陈校的大力支持下，编者编写的《初中物理课外读本》也已成书（未公开发行）。考虑到《初中物理课外读本》适合学生休闲读，并不适合做初中物理选修教材和优秀初中生提升拓展读本，编者就又编写了本书。编者近几年的教学实践表明，本书的基本设想和部分内容，在很大程度上是可以“渗透”到八年级物理的日常教学之中的。编者希望，此书对中学物理教师，特别是青年教师，也有所裨益。
虽然本书所选内容都是编者反复思考过的，每一篇文章编者也都反复修改过，但限于个人水平，书中的错误应当不少，诚请有识之士批评指正。