探析防范物理解題中的“歪打正著”之對(duì)策

劉金山

（江西省于都中學(xué) 江西 贛州 342300）

“歪打正著”是不管過程只重結(jié)果的一種僥幸.在物理解題過程中常常見到學(xué)生用錯(cuò)了解題依據(jù)，或者依據(jù)不充分，卻得到了正確的結(jié)果，這是名副其實(shí)的“歪打正著”，也是在平時(shí)的教學(xué)過程中應(yīng)該特別引起注意和重視的一個(gè)方面.為此，本文結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐談?wù)勁c之有關(guān)的防范對(duì)策.

1 模型不分的歪打正著

【例1】（2012年高考全國(guó)新課標(biāo)卷第21題）假設(shè)地球是一半徑為R，質(zhì)量分布均勻的球體.礦井深度為d.已知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零.礦井底部和地面處的重力加速度大小之比為

歪解：根據(jù)物體隨地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度相等.可得mg＝mω2r.則

物體在地面上時(shí)

選A.

選A.

上述歪解是一位學(xué)生在板演時(shí)，寫出的解答過程.錯(cuò)認(rèn)為物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力來(lái)自于物體所受的重力.把本題已忽略掉的地球自轉(zhuǎn)模型卻當(dāng)作主要模型來(lái)亂用.

對(duì)策：中學(xué)物理中，千變?nèi)f化的物理習(xí)題都是根據(jù)物理現(xiàn)象、物理事實(shí)、物理情景、物理狀態(tài)、物理過程，通過類比聯(lián)想或抽象概括，或邏輯推理，或原型啟發(fā)，尋找出與之對(duì)應(yīng)的物理模型，然后選擇相關(guān)的物理規(guī)律進(jìn)行求解.所以在平時(shí)的教學(xué)中，必須徹底弄清各種物理模型及其特點(diǎn)、規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生深刻理解各種對(duì)象模型、條件模型、狀態(tài)和過程模型、理想實(shí)驗(yàn)等.以避免學(xué)生在解題過程中出現(xiàn)混亂模型、找不著正確模型.

2 標(biāo)矢不分的歪打正著

【例2】如圖1所示，在場(chǎng)強(qiáng)大小為E的足夠大的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中的A點(diǎn)，有一個(gè)質(zhì)量為m，帶電荷量為＋Q的小球，若將小球以初速度v逆著電場(chǎng)方向水平拋出（已知重力加速度為g），求：小球經(jīng)過A點(diǎn)正下方時(shí)的速率是多少？

圖1

歪解：因小球在運(yùn)動(dòng)中只有重力和電場(chǎng)力做功，設(shè)小球經(jīng)過A點(diǎn)正下方時(shí)，下落的高度為h，豎直方向的速度用v豎表示，對(duì)重力做功用動(dòng)能定理，有

再對(duì)水平方向電場(chǎng)力做功用動(dòng)能定理：因小球從拋出到過A點(diǎn)正下方的過程中，電場(chǎng)力做功為零，水平方向的速度用v水平表示，則

而水平方向在電場(chǎng)力作用下，從水平向左勻減速到零后又向右勻加速到v需時(shí)間

可知t時(shí)間內(nèi)小球下落的高度為

則可得過A點(diǎn)正下方時(shí)的速率是

正解：因小球在運(yùn)動(dòng)中只有重力和電場(chǎng)力做功，設(shè)小球經(jīng)過A點(diǎn)正下方時(shí)，下落的高度為h；過A點(diǎn)正下方時(shí)的速率是v′，而且小球前后經(jīng)過同一等勢(shì)面過程中，電場(chǎng)力做功為零，據(jù)動(dòng)能定理，有

而水平方向在電場(chǎng)力作用下，從水平向左勻減速到零后又向右勻加速到v需時(shí)間

這是出現(xiàn)在少數(shù)學(xué)生考卷中的歪解，錯(cuò)誤地認(rèn)為功、能量這個(gè)標(biāo)量也如同力、速度等矢量那樣可以進(jìn)行分解，進(jìn)而自以為是地對(duì)同一物體的同一過程，分不同方向運(yùn)用動(dòng)能定理.

對(duì)策：在教學(xué)過程中，辨析好物理量的矢量和標(biāo)量.矢量是既有大小又有方向（如力、速度、加速度、磁感應(yīng)強(qiáng)度等），標(biāo)量?jī)H有大小而無(wú)方向（如時(shí)間、質(zhì)量、長(zhǎng)度、功、能量等）.只有矢量才能進(jìn)行分解、合成，且遵循平行四邊形定則運(yùn)算，而標(biāo)量只能按照代數(shù)運(yùn)算進(jìn)行求解.這里應(yīng)特別注意的是，標(biāo)量也有正負(fù)之分，如正功、負(fù)功、勢(shì)能的正、負(fù)等，在實(shí)際問題中尤其要準(zhǔn)確理解各物理量的正負(fù)符號(hào)的物理涵義，分清所列的各個(gè)方程是矢量式還是標(biāo)量式，從而規(guī)范、正確地解決好物理問題.

3 主次不分的歪打正著

【例3】如圖2，一根固定的足夠長(zhǎng)的光滑水平絕緣桿，兩個(gè)相同的閉合鋁環(huán)A和B套在桿上，且相隔一段距離而靜止，現(xiàn)將一根條形磁鐵自右向左靠近鋁環(huán)，請(qǐng)分析在此過程中，A和B兩環(huán)將如何運(yùn)動(dòng)？

圖2

歪解：當(dāng)磁鐵靠近A和B兩環(huán)的過程中，由于通過兩閉合鋁環(huán)的磁通量都增大，由電磁感應(yīng)定律和楞次定律可知，A和B兩環(huán)都產(chǎn)生了從右邊看去逆時(shí)針流向的感應(yīng)電流，并且可知A和B兩環(huán)都與磁鐵相互排斥而都向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)因A和B兩環(huán)電流流向相同，也會(huì)相互吸引，所以A和B兩環(huán)將在向左運(yùn)動(dòng)的同時(shí)又會(huì)彼此靠近.

正解：當(dāng)磁鐵靠近A和B兩環(huán)的過程中，由于通過兩閉合鋁環(huán)的磁通量都增大，據(jù)電磁感應(yīng)定律和楞次定律可知，A和B兩環(huán)都產(chǎn)生了從右邊看去逆時(shí)針流向的感應(yīng)電流，并且可知A和B兩環(huán)都與磁鐵相互排斥而都向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)因B環(huán)與A環(huán)相比，在相同時(shí)間內(nèi)磁通量的變化更大，B環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流比A環(huán)中更大，所以B環(huán)因受磁鐵的斥力作用而產(chǎn)生向左的加速度也比A環(huán)的大，再加上A，B兩環(huán)的感應(yīng)電流流向相同又會(huì)相吸，因此，A和B兩環(huán)將在向左運(yùn)動(dòng)的同時(shí)又有B環(huán)向A環(huán)靠近的現(xiàn)象發(fā)生.

本例歪解出現(xiàn)在一堂關(guān)于楞次定律的應(yīng)用的課堂中，在所分各個(gè)小組的討論中，有約八成的學(xué)生都覺得是這樣解釋的.殊不知A和B兩環(huán)的加速度不同，對(duì)兩環(huán)的靠近比因兩環(huán)感應(yīng)電流同向相吸產(chǎn)生的影響更大.即這個(gè)問題中，加速度不同才是兩環(huán)靠近的主要原因.

對(duì)策：哲學(xué)原理告訴我們，在處理和解決問題過程中，抓住主要矛盾是突破問題的關(guān)鍵.所以在解決物理問題時(shí)，明確問題的主要矛盾所在，才能順利地將問題解決好.

4 過程不分的歪打正著

【例4】如圖3所示，斷開S的瞬間，請(qǐng)你解釋小燈泡閃亮一下才逐漸熄滅的原因和經(jīng)過.

圖3

歪解：在斷開S的瞬間，電路中的電流突然減弱，由電磁感應(yīng)定律可知，線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).所以會(huì)出現(xiàn)燈泡閃亮一下才逐漸熄滅的現(xiàn)象.

正解：在斷開S的瞬間，流過線圈的電流突然減弱，由電磁感應(yīng)定律可知，線圈中必然會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)楞次定律可知，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)會(huì)勢(shì)阻礙線圈中電流的減小，使自感線圈相當(dāng)于一個(gè)電源的作用.雖然這時(shí)S已經(jīng)斷開，但線圈和燈泡組成了閉合回路，在這個(gè)回路中，有沿順時(shí)針流向逐漸減小的感應(yīng)電流通過，所以會(huì)出現(xiàn)燈泡閃亮一下才逐漸熄滅的現(xiàn)象.

該例歪解來(lái)源于剛學(xué)完“電磁感應(yīng)”一章時(shí)，在復(fù)習(xí)學(xué)案中的一道討論題的部分學(xué)生的陳述.實(shí)際上這個(gè)實(shí)驗(yàn)在新課教學(xué)中做過了演示，學(xué)生腦海中都是有印象的.并且教材中也有相應(yīng)的解釋.

對(duì)策：對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)，一定要從弄清實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象入手，理解好發(fā)生這一物理現(xiàn)象的條件和原因，緊扣其中的物理過程和對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)程序，條理清楚地掌握好每個(gè)實(shí)驗(yàn)要注重的方方面面.特別是條件允許的情況下，或條件不足也要盡可能地創(chuàng)造條件把演示實(shí)驗(yàn)變?yōu)槿巳藚⑴c的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，以便學(xué)生更有趣、更全面、更深刻地學(xué)好物理.

5 結(jié)束語(yǔ)

本文所述解題中的歪打正著，不僅僅是錯(cuò)解，也包含片面的或不完全的解答.怎樣更好地防范學(xué)生在平常的物理問題解答中發(fā)生類似現(xiàn)象，值得我們物理教師共同探究更加精當(dāng)?shù)膶?duì)策.