浅谈物理“陷阱”问题的教学 高中物理获奖论文.doc

免费教育文稿网 无需注册，免费下载，关注课件、试题、教案的打包下载和参考高中物理论文浅谈物理“陷阱”问题的教学温岭市新河中学 周东平【摘要】 很多学生反映物理很难学，其中很重要的原因就是觉得物理题目中“陷阱”太多，这个要考虑，那点要想到，稍不留心，就会做错，久而久之，对物理学习就丧失了信心。所以，搞清物理教学中“陷阱”的来源很重要，因为这些影响学生学习兴趣和信心的所谓“陷阱”，其实是不难区分的。以下是笔者对平时教学中出现的“陷阱”问题简单归类，并给出了自己的一些教学建议。【关键词】 陷阱 物理教学 思维方式 教学建议一、 概念型陷阱例1 用带电体去靠近吊在细线上不带电的轻质小球时，以下说法中正确的是（ ）A. 小球被带电体吸住B. 小球被带电体推出C. 小球不动D. 小球被吸接触后又被推开 错解 此题容易出现的错解是A、B，特别是A。 剖析 因为许多同学都具有带电体能吸引轻小物体的概念，而没有注意到“小球被带电体吸住”的“住”字，而落入“陷阱”。由于只是模糊地知道带电体会吸引轻小物体，不知其被吸引的物理过程，以及吸引住接触后的电荷会发生转移，因此做出错误的判断。正确解答 由于带电体接近轻质小球，原来不带电的轻质小球会被吸到靠近带电体的一边，一但吸近并接触，带电体一部分电荷要转移到轻质小球上，使得轻质小球带同种电荷，同性相斥，因此轻质小球又被推开，所以正确的答案应选D。例2“汽车关闭发动机后仍然能继续前进是由于汽车惯性大于它所受阻力”的说法对吗？错解 对剖析 命题者在惯性和力这两个易混淆概念处设置了陷阱,使学生错误地把汽车的惯性看做力,进而认为由于这个力大于汽车的阻力,所以汽车才继续前进。正确解答 由牛顿第一定律可知,惯性是物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,它不是力,因此不能把惯性和力等同,所以这种说法错误。 教学建议 物理基本概念的内容表达是非常严密的，但不少学生往往只是记住结论而忽视内涵、条件或适用范围，不能完整地掌握物理基本概念。要防止学生陷入概念型陷阱，教师在平时的教学中应加强对概念的分析、解读，注重学生对概念的理解，使他们深刻领会到物理概念的重要性。二、数理型陷阱例3 当导体两端电压为3v是，导体中的电流为0.5A，则导体的电阻为 ；如果电压减少到零，则此时导体的电阻为 。错解 由欧姆定律得()，如果导体两端的电压为0，则由R=U/I知,此时导体的电阻为0。剖析 命题者在数理关系上设置陷阱，致使很多学生从纯数学的角度去理解物理公式R=U/I,进而求解错误。正确解答 导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的材料、横截面积和长度， 有时还随温度变化而变化，而与导体两端的电压及通过的电流无关。公式只提供了测量或计算电阻的一种方法，因此当电压减少为0时，导体的电阻不变，仍然是6欧姆。例4 汽车以10 m/s的速度行驶5分钟后突然刹车。如刹车过程是做匀变速运动，加速度大小为5m/s2 ，则刹车后3秒钟内汽车所走的距离是多少？错解 因为汽车刹车过程做匀减速直线运动，初速加速度,据,则有位移。剖析 出题者利用学生对刹车的物理过程不清楚以及对位移公式的物理意义理解不深刻。于是学生从纯数学角度将数据代入公式，得出与物理事实不符合的结果。正确解答 依题意可知，设经时间t1速度减为零。据匀减速直线运动速度公式v1=v0-at则有0=10-5t解得t=2S由于汽车在2S时就停下来，所以则： 教学建议 要防止学生陷入数理型陷阱，教师应在平时的教学中注重物理过程的分析和物理情景的建立，同时要培养学生善于观察生活现象，深刻理解物理学本质，明确物理规律的数学关系式中各物理量的意义及内在联系。三、思维定势型陷阱例5 在天空中飞的足球受到几个力的作用（不计空气阻力）？错解 两个，一个是重力作用，另一个是人对球的作用力。剖析 凭经验总认为足球在天上能向前飞行必然要受到力的作用，没有力，球是不能在天上飞行的，这里忽视了惯性，所以出错。正确解答 运动员踢球的一瞬间，脚对球有作用力，一旦球离开了脚，足球就不再受到脚对它的作用力了，球向前飞行，这是由于惯性，此时球只受到竖直向下的重力作用。 例6如图3-1，小物块位于光滑斜面上，斜面位于光滑水平地面上，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力（）A垂直于接触面，做功为零B垂直于接触面，做功不为零C不垂直于接触面，做功为零D不垂直于接触面，做功不为零错解 斜面对小物块的作用力是支持力，应与斜面垂直，因为支持力总与接触面垂直，所以支持力不做功，故A选项正确。剖析 很多同学在处理问题时利用以往的经验，认为支持力总与接触面垂直，所以支持力不做功，这反映出对力做功的本质不太理解，没有从求功的根本方法来思考，是形成错解的原因。正确解答 根据功的定义，为了求斜面对小物块的支持力所做的功，应找到小物块的位移，由于地面光滑，物块与斜面体构成的系统在水平方向不受外力，在水平方向系统动量守恒，初状态系统水平方向动量为零，当物块有水平向左的动量时，斜面体必有水平向右的动量，由于mM，则斜面体水平位移小于物块水平位移，根据图3-2上关系可以确定支持力与物块位移夹角大于90，则斜面对物块做负功，应选B。教学建议 要防止学生陷入思维定势型陷阱，教师在教学中应一题多变，即一个题目在多种情况下有不同的结果，同时要注意加强学生知识的积累，注意思维能力的培养，具体问题具体分析，就能克服思维定势的消极影响。四、公式型陷阱例7 假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍做圆周运动，则（）A 根据公式v=r，可知卫星运动的线速度增大到原来的2倍B 根据公式，可知卫星所需的向心力将减小到原来的1/2C 根据公式，可知地球提供的向心力将减小到原来的1/4D根据上述选项B和C给出的公式，可知卫星运动的线速度将减小到原来的错解 选择ABC因为A、B、C中的三个公式都是正确的，将2r代入公式，所以选择ABC正确。剖析 物理公式反映物理规律，使用中应理解记忆，知道使用条件，且知道来拢去脉，A、B、C中的三个公式确实是正确的，但使用过程中A、B用错了，A中的，在一定时，B中的是在v一定时，而此问题中r的变化将引起、v的变化，因此就不存在和的结论，所以A、B是错误的。正确解答 A选项中线速度与半径成正比是在角速度一定的情况下，而r变化时，角速度也变，所以此选项不正确。同理B选项也是如此，是在v一定时，但此时v变化，故B选项错，而C选项中G、M、m都是恒量，所以即时，C正确。B、C结合得，可以得出，所以，D正确。例8 抽水机的配套电动机，额定功率是2200W，它的线圈电阻是3，在220V额定电压工作的电流是10A，则1s内线圈产生的热量是（ ）A. 16100J B. 2200J C. 1900J D. 300J 错解 选择答案A或B剖析 用焦耳定律公式变形后得的式子Q=（U2/R）t或Q=UIt，算得A或B选项的数据，落入陷阱。正确解答 焦耳定律公式Q=I2Rt和两个变形公式Q=（U2/R）t及Q=UIt在纯电阻电路中是通用的，本题中用电器是一台抽水机，除了将电能转化成内能外，还要转化成机械能，因此这个电路就是一个非纯电阻电路，要求线圈产生的内能就只能使用公式Q=I2Rt，算得产生的内能为300J，选择答案D。 教学建议 要防止学生陷入公式型陷阱，教师在教学中应注重对公式的推导，特别要强调物理公式成立的条件和适用范围。五、知识型陷阱例9 一个弹簧振子，第一次被压缩x后释放做自由振动，周期为T1，第二次被压缩2x后释放做自由振动，周期为T2，则两次振动周期之比T1T2为（ ）A11 B12C21 C14错解 压缩x时，振幅为x，完成一次全振动的路程为4x，压缩2x时，振幅即为2x，完成一次全振动的路程为8x，由于两种情况下全振动的路程的差异，第二次是第一次的2倍。所以，第二次振动的周期一定也是第一次的2倍，所以选B。剖析上述解法之所以错误是因为把振子的运动看成是匀速运动或加速度恒定的匀加速直线运动了，用了匀速或匀加速运动的规律，说明这些同学还是没有掌握振动的特殊规律。正确解答 事实上，只要是自由振动，其振动的周期只由自身因素决定，对于弹簧振子而言，就是只由弹簧振子的质量m和弹簧的劲度系数k决定的，而与形变大小、也就是振幅无关，所以只要弹簧振子这个系统不变（m，k不变），周期就不会改变，所以正确答案为A。例10 如图所示，一木块放在水平桌面上，受水平方向的推力F1和F2的作用，但木块处于静止状态，F1=10N,F2=2N,若撤去F1，则木块受到的合外力为（ ）F1F2A F=10N,方向向左 B F=6N,方向向右 C F=2N,方向向左 D F=0错解 A剖析 有些学生不加分析便生搬硬套运用“物体在几个外力作用下处于平衡状态，如果某一时刻去掉一个力，则其它几个力的合力大小等于去掉的这个力的大小，方向与这个力的方向相反”的结论，本题去掉F1后，学生误认为摩擦力不发生变化，从而调入陷阱，错选A.正确解答 实际上去掉F1后，摩擦力已经发生突变小于最大静摩擦力（最大静摩擦力至少为8N）,物体仍处于静止状态，合力为零，答案选D。教学建议 要防止学生陷入知识型陷阱，教师在教学中要加强基础知识的教学，同时注重物理规律或推论的适用范围和条件的教学，提高学生正确应用物理规律和推论的能力。六、条件型陷阱例11 如图10-1所示，螺线管两端加上交流电压，沿着螺线管轴线方向有一电子射入，则该电子在螺线管内将做（ ）A加速直线运动 B匀速直线运动C匀速圆周运动 D简谐运动错解一：螺线管两端加上交流电压，螺线管内有磁场，电子在磁场中要受到磁场力的作用，故选A。错解二：螺线管两端加上了交流电压，螺线管内部有磁场，磁场方向周期性发生变化，电子在周期性变化的磁场中受到的力也发生周期性变化，而做往复运动，故选D。剖析 很多学生受到“交流电压”这个条件的干扰，导致螺线管内部磁场大小和方向发生周期性变化的具体情况分析不清而错解。正确解答 螺线管两端加上交流电压后，螺线管内部磁场大小和方向发生周期性变化，但始终与螺线管平行，沿着螺线管轴线方向射入的电子其运动方向与磁感线平行，沿轴线飞入的电子始终不受洛仑兹力而做匀速直线运动，故选B。例12 如图10-11所示，用绝缘丝线悬挂着的环形导体，位于与其所在平面垂直且向右的匀强磁场中，若环形导体通有如图所示方向的电流I，试判断环形导体的运动情况。错解 已知匀强磁场的磁感线与导体环面垂直向右，它等效于条形磁铁N极正对环形导体圆面的左侧，而通电环形导体，即环形电流的磁场N极向左（根据右手定则来判定），它将受到等效N极的排斥作用，环形导体开始向右加速运动。剖析 误将匀强磁场等效于条形磁铁的磁场，没有看清题目条件而导致错解。正确解答 利用左手定则判断，可将环形导体等分为若干段，每小段通电导体所受安培力均指向圆心，由对称性可知，这些安培力均为成对的平衡力，故该环形导体将保持原来的静止状态。教学建议 要防止学生陷入条件型陷阱，教师在教学中要加强审题方法的训练和指导，注意要求学生认真仔细地剖析题中的关键词语，挖掘隐含条件，摒弃一些非本质的干扰条件，提高学生全面捕捉题目中有用信息的能力。七 数据型陷阱 例13 质量为7.8kg的实心正方体铁块放在面积为 0.5m2的水平桌面上，求铁块对水平桌面的压强（）。错解 由公式可知：剖析 公式中，S指的是铁块和桌面的接触面积，通过计算发现铁块的底面积小于桌面面积，使用桌面面积进行计算就产生错误。 正确解答 由公式，可以算得铁块的边长为0.1m，底面积为0.01m2，因为铁块底面积小于桌面面积，两者的接触面积就应该选择铁块的底面积。代入公式计算得压强为7800Pa。 例14一个闭合的正方形线圈放在匀强磁场中，线圈平面与磁场方向成 30角，当磁场的磁感应强度发生均匀变化时，可在线圈内产生电流强度为 I 的电流，若要使电流强度变为 2I，可采用的方法是（ ）A、线圈匝数增加一倍B、正方形的边长增加一倍C、使线圈平面与磁场线间的夹角变成 90D、磁感应强度对时间的变化率增加一倍 错解 ACD剖析 由公式，部分学生认为N加倍，I也加倍，边长加倍，面积S为原来的4倍，I也变为原来4倍，故选ACD，他们忽视了线圈电阻R与匝数N也成正比。正确解答 由公式，又因为电阻 (So为导线截面积)，R与L也成正比，因而选项为BCD。教学建议 要防止学生陷入数据型陷阱，教师在对学生加强数学推理能力训练的同时，注重物理意识的培养，使他们深刻领会到表达物理规律的数学关系式中各物理量的内在联系。八、方法型陷阱例15 如图222质量为M，倾角为的楔形物A放在水平地面上，质量为m的B物体从楔形物的光滑斜面上由静止释放，在B物体加速下滑过程中，A物体保持静止，地面受到的压力多大？错解 以A、B整体为研究对象，受力如图223，因为A物体静止，所以: 。剖析 由于A、B的加速度不同，所以不能将二者视为同一物体，忽视了这一点就会造成错解。正确解答 分别以A、B物体为研究对象，A、B物体受力分别如图224a、224b，根据牛顿第二定律列运动方程，A物体静止，加速度为零有： B物体下滑的加速度为a， 由式，解得：根据牛顿第三定律地面受到的压力为：例16 如图916，外电路由一个可变电阻R和一个固定电阻R0串联构成，电源电动势为，电源内阻为r，问：R调到什么时候，R0上将得到最大功率？错解 把可变电阻R看成电源内阻的一部分，即电源内阻。，利用电源输出功率最大的条件是得，即，所以把可变电阻调到时，电路中R0上得到最大功率，其大小：剖析 可变电阻R上得到的功率，决定于可变电阻的电流和电压，也可以用电源输出功率最大时的条件，内外电阻相同时电源有最大输出功率来计算。但是题目要求讨论定值电阻R0上的输出功率，则不能生搬硬套，定值电阻R0上的功率，决定于流过电阻R0的电流强，这与讨论可变电阻R上的功率不同。正确解答 电流经过电阻R0，电流能