面向全体学生的普遍需要
（一）内容选取注重基础性与发展性
这本教材的内容有三十章，覆盖了力学、热学、波动学与光学、电磁学、近代物理学这几大块物理知识，各部分知识内容比例如表1-1。
表1-1 《物理：原理与问题》知识内容比例
从上表可以看出，本教材从内容选择上仍然以经典物理学知识为主，但也加大了近代物理学内容的比例。近代物理是现代科技的基础，本教材在最后四章选择了有关量子理论、原子模型、固体电子学及核物理与粒子物理的有关内容，对这些近代物理知识均做了较为深入而恰当的介绍；既有实验也有理论，同时配有大量的现代科技信息，并非一般的科普性介绍。
本教材呈现的物理知识几乎包括了经典物理学的所有内容，连中国教材已经删掉的二维抛体运动、动量、二维碰撞等都包括在内，还收录了许多中国学生要到大学阶段才会接触到的知识，如转动惯量、卡文迪什扭秤实验、照明强度、土星卫星蚀测光速、多普勒效应、单缝衍射条纹、光栅、康普顿散射、电子元件等。它虽然囊括的内容广泛，对知识点的深度却是点到为止、不做过分要求。如：运动学部分没有过于复杂的分段运动与多物体的运动，教学要求也只是简单的分析与公式运用；直流电路部分只是基本的串、并联或混联的计算，没有复杂的等效电路图或电桥等。毕竟这本教材的传授对象是广大的高中生，需要照顾到受众参差不齐的数学水平与逻辑能力以及不同的兴趣爱好。
本教材不强调学生对知识点的深度挖掘，却注重学生对物理知识发展的体会与感受，特别是现代物理知识在本教材中得到了强调与重视，适时补充反映现代科学新观念、新思想的物理内容，让学生通过教材能了解现代物理的发展概况，了解现代物理知识的一些基本模式和基本观念，了解物理学发展对推动社会前进的深远意义。
对于内容结构的安排，本教材仍然采用了力—热—声—光—电—原子的学科结构。布鲁纳指出：“不论我们选教什么学科，务必使学生理解该学科的基本结构。”采用这样的结构既符合学生认知发展从基本到复杂的特点，也与物理学发展的过程相吻合。在很多具体章节的内容编排上仍然按照物理学史发展的线索。如：初等量子力学章节的编排就完全按照量子力学的发展史，从黑体辐射问题的发现，到普朗克常量的提出，到光电效应的光子理论，到康普顿散射的再次证明，到物质波的提出，到波粒二象性的总结；原子结构的发现，从阴极射线管电子的发现，到卢瑟福的α粒子散射实验，到氢原子光谱，到玻尔模型，到氢原子能级，到电子云。一个个娓娓道来，学生有如经历了一次物理学的探险过程，也能体会到物理学发展的艰难与伟大。
（二）可读性强、呈现方式多样化
有的教材离开教师讲授和辅导，难以自学；而本教材格式设计脉络清晰、文字表达通俗易懂、理论推导深入浅出、图片选取生动直观、呈现方式丰富多彩，让读者爱不释手。本教材物理内容的呈现常常是从学生生活中熟悉的事物出发，再回到物理学在生活与社会的应用中去，使学生感到物理学是十分有用且贴近生活的。
本教材的格式设计脉络清晰，各部分有显眼的标识，方便学生导读。在每章的开篇都会用一幅大版面的图片吸引学生注意，并且提出三个问题：你将会学到什么（What You'll Learn）、这个为什么很重要（Why It's Important）、思考这个问题（Think About this），从而让学生带着思考学习本章内容。在每节的开篇简要列举了本节的主要学习目标（Objectives），既让教师明确教学目标，又方便学生学习，让学生一开始就知道学完本节内容要达到的具体目标。这个学习目标的格式采用行为动词描述的方式，并将关键动词用黑体字突出强调，如9.2节动量守恒的学习目标是：
·联系牛顿第三运动定律与动量守恒定律。
·辨别动量守恒的条件。
·解决动量守恒的相关问题。而19.2节衍射的学习目标则是：
·解释衍射光栅如何形成衍射条纹。
·描述衍射光栅在波谱仪中的使用。
·讨论衍射如何限制了用透镜观察两个靠近物体时的分辨率。对不同的学习内容用不同的动词提出不同层面的要求，这样既让学生在学习之前就做到心中有数，也有利于学生在接下来的具体学习中随时检查，并督促自己的学习情况。同时在每节开头列出了本节内容的中心词汇（Vocabulary），如一些专业术语和表达等，方便学生预习，也让学生有重点地学习和理解。
本教材不但在章节开始列出简要的学习目标和关键词汇，还在每章结尾设有章节学习指南（Chapter Study Guide），以表格的形式为学生总结出本章的基本专业词汇、关键的物理概念原理及重要的公式，为学生总结出学习要点，方便学生进行复习，并且自我检测对知识点的掌握。教材还设有12处数学与物理的联系栏目（Connecting Math to Physics），美国高中生数学普遍水平不高，而大多数的物理公式较为复杂，这些栏目特别为学生分析物理公式中的数学关系，帮助学生更好地理解各个物理量之间的关系。
高中物理教材的读者毕竟不是物理学家，而是广大的中学生，因此必须具有可读性。在阐述一些基本原理与现象时，本教材尽量结合实际的例子来解释，在实例的选取上也尽量照顾到学生的理解范围，列举一些贴近学生生活或是学生不难想象的情形。比如在描述电荷间的相互作用力时，很多教材都喜欢用通草球的例子，学生只能观看教师演示或凭想象来理解，而这本教材则采用学生身边常见的透明胶带为道具，将两段10 cm左右的胶带的一端分别贴在桌面上，在迅速撕下胶带的同时通过摩擦起电使两段胶带分别带上同种电荷，而将两段胶带互相贴在一起，再迅速撕开两段胶带则可以使它们带上异种电荷，最后将两段胶带放在一起可以观看它们之间是相互吸引还是排斥。材料随手可得，实验简单易行，学生完全可以亲手尝试，观察实验现象，得出实验结论。类似的还可以借助其他常见的物品来让物理实验变得更简单，比如一把铁汤匙，就可以用来完成许多物理实验，如可以用它来演示磁铁两极磁性最强，而当中磁性最弱；用它还可以解释什么是短暂磁化，什么是永久磁化；汤匙的长柄是为了增加力臂的长度来增加力矩；将汤匙弯曲的一面靠近自来水的水流，汤匙会被水流吸引，这是伯努利定理；汤匙弯曲的内、外两侧可以分别当作凹、凸球面镜，用来观察球面镜的成像等。其实身边的道具还有很多，只要善于观察，就可以发掘出更多的教学资源。
本教材多次运用模型法，用建立物理模型的方式，把抽象的概念、关系、原理用简单的模型演示得形象直观、浅显易懂。如描述物体运动情况时采用质点模型（Particle Model）来描绘运动图像（Motion Diagram），即用一系列的点状图，来描述物体在相同时间间隔后的位置。用这个点状图可以清楚地展示物体的静止，物体的匀速运动、加速运动、减速运动，甚至抛体运动等，让抽象的过程变得清楚直观。再如解释功能关系时利用能量的柱状图（Bar Graph），将外界对系统做功与系统能量的变化及各种能量之间的转换演示得形象直观，学生再也不用凭干涩的想象来理解其中的抽象关系。
本教材附有700多幅图片，包括照片，如蝙蝠捕食、用贝壳听回音、金属探测、电磁储存、烟尘探测、螺旋形的银河系、行星光圈、漂移的山脉、沙漠蚂蚁等；有的反映日常生活中的物理现象，有的演示基本实验，有的解释生活工具的工作原理，有的展示精密仪器，有的反映物理学家和物理学史，有的反映科技进展与应用，有的描述科学研究；印刷精美，来源广泛，备受学生喜爱，让人觉得物理并不是一门深不可测的学问，物理就在我们身边。图片是一种宝贵的隐性课程资源，本教材特别重视图片中所蕴含的多元价值。内涵丰富的图片能展现物理现象、过程和科技成果背后的文化意韵，以可视化的手段帮助学生理解物理过程的本质；好的图片能体现物理与人类文化的联系，再现生活美，潜移默化地影响学生的交往与协作意识。
在讲述知识的同时，本教材特别注重对物理学发展史的阐述，常常配有几代物理学家前赴后继、艰难探索、开拓创新的历史故事，增强了教材的人文精神。
（三）习题训练体现功能性、层次性、启发性与趣味性
本教材配有大量不同功能的习题。每介绍完一个重要知识点就会出现1道例题（Example Problem），分步骤详细地教学生如何应用知识点来解决问题；随后就附有3～5道练习题（Practice Problems），让学生自己应用、练习所学知识点与解题方法；在每节的末尾，都设有6～10道章节复习题（Section Review），让学生复习、巩固本节内容；在每章内容的难点处，会穿插1～2道挑战性题目（Challenge Problem），让有能力的学生有机会延伸拓展、自我挑战；而在每章内容结束后，则设有章节测试题（Chapter Assessment），章节测试题题量很大，有3～5页，包括不同类型、难度各异的题目，教师、学生可以根据情况选做，用以练习和测试学生对本章内容的掌握；在每章的结尾，设有一个标准化测试练习（Standardized Test Practice），测试的是标准化考试（如SATⅡ物理考试）对本章内容和技巧的要求，一般包括6～8道选择题和1～2道拓展题（Extended Answer），这些习题有的直接取材于美国相关考试，还会给出一个应试技巧（Test-Taking Tip），由于美国的科目标准化考试是学生可以根据自身情况自由报名参加的，这样做可以让学生尽早熟悉标准化考试的题型及要求，并且掌握所必需的一些技巧，由此反映出美国对学生基础学力的重视。
本教材一直强调要适用于不同水平的学生（Mastery for All Ability Levels），因此在习题难度上也尽量照顾到不同学生的能力，提供大量不同难度的习题。习题的排列有梯度、有层次，无论能力稍有欠缺的学生还是学有余力的学生都可以找到适合自己水平的练习，都能通过训练得到相应的提高。
习题的形式呈现越来越多样化的趋势，培养学生多方面的能力。如：概念图（Concept Mapping）、概念掌握（Mastering Concepts）、概念运用（Applying Concepts）等，以不同的形式显示了美国高中物理教材对基本概念的重视，强调学生对概念关系的梳理，强调学生对基本概念的理解与掌握；解题掌握（Mastering Problems）、综合运用（Mixed Review）、综合复习（Cumulative Review）则侧重于学生对知识点的理解与应用，有时需要跨越几个章节用到前后所学的各部分知识，考查学生综合分析和灵活运用的能力；批判性思考（Thinking Critically）则涉及建立模型、运用模型、观察与推断、判别、理性思维等深层的科学方法；科技写作（Writing in Physics）则偏重对科学家、科学事件、科学原理对社会的影响的评论，以小论文的方式激发学生对物理、社会、科技的相互关系的深入思考，同时达到培养学生调查、研究、表述、总结等能力的目的，如：“调查研究多普勒效应在天体学中的应用。它在宇宙大爆炸理论中起了什么作用？如何用它来检测恒星周围的行星？如何用它来研究太阳系的运动情况？”有些题目特别考察某些知识点或方法，会将这些知识点或方法以黑体字的形式标注于习题前面，以期引起学生的特别关注，同时方便学生参考。
本教材一直强调普及物理知识的同时传授学生解题的方法，因此每道例题不但有具体的解答过程，还列出规范详细的步骤，展现了求解时的思维过程。第一步是分析题目条件、画出示意图（Analyze and Sketch the Problem），第二步利用已知条件和关系求解未知数（Solve for the Unknown），到这里仍未结束，最后一步需要检查自己答案的正确性（Evaluate the Answer），如单位是否正确、正负号是否有意义、数字大小是否有效等。无论题目如何变化，都可以遵照这个步骤予以解答，最重要的是要让学生养成良好的读题、分析、解答并且评估答案的习惯。教材针对一些重要的知识点，特别设置了13处相应的问题解决策略（Problem-solving Strategies）栏目，归纳出解决某一类物理问题的解题思路和学生应掌握的策略性知识。
本教材习题不单是对物理的复习，题材的选取对于人文和技术也同样关注。寻求共同文化和多元文化之间的平衡一直是美国课程政策不断调整的重要依据。教育实质上是文化的传递与创造，习题作为文化传承的重要载体，它可以为学生呈现广阔而浓郁的文化。本教材习题的选材文化内涵丰富，关注范围广泛。如第六章二维运动的习题关注点就有山谷扔石子、玩具工厂生产线、小镇冷饮店游戏、足球、网球、棒球、保龄球、篮球、弯道赛跑、赛车、飞机转弯、游乐场转轮、洗衣机滚筒、行星运动、划船过河、大炮发射炮弹、溜溜球、猎人打猎、跳台跳水、扔铁饼、转筒摩托马戏表演、气象预测气球、火箭发射、过山车等，关注范围涉及旅游、体育、娱乐、生活、交通、军事、气象等，极为广泛。许多习题背景的文化韵味浓郁，习题关注点会在题头予以点明。如：越野滑雪 你的朋友正在进行一次越野滑雪赛的训练，你和其他朋友决定在滑雪沿线供给水和食物。由于天气寒冷，大家都不愿意在户外等太久。Taro的家在你家的前一站，他早上8∶25打电话告诉你滑雪的朋友刚刚经过他家，并且正以8 km/h的平均速度离开，如果你家离Taro家5.2 km，你估计滑雪的朋友几点会经过你家？再如：你正在拜访一个住在小镇上的小学同学，当地的一项娱乐活动是“冰激凌圣代”。厨师Stan把做好的冰激凌圣代以2 m/s的速度沿着柜台匀速滑向服务员（柜台表面经过抛光处理）。如果服务员在离柜台7 cm的地方接住圣代，那么圣代从柜台边缘到接住点下落了多少？此题以美国小镇传统娱乐为背景，将物理与人文联系在一起，使人趣味顿生。本教材的习题反映了美国新教材的文化特色，它能避免教材正文概念规律的简单重复，让学生有良好的、愉悦的文化感受。