容易出错的几个物理问题

王秀华

摘要：学生在物理学习中经常会遇到对物理概念或是物理规律理解不彻底，或者是对知识的理解产生偏差，从而在做题或是在运用物理知识解决实际问题中出现错误。如果能认真分析错解的原因，切实加以改进，有助于提高自身水平和解决问题的能力。应用物理概念或规律解决物理问题时，学生只有对所学物理知识认真思考理解掌握后，才能在实际学习和生活中很好地运用它。

关键词：空气阻力的方向 洛伦兹力 不做功 带电粒子的速度

学生由于对物理概念和规律理解不完善，或者对某个知识的理解发生了偏差，因而在解决实际问题时发生错误。认真分析错解的原因，切实加以改进，有助于提高自身水平和解决问题的能力。下面我们来分析几个容易出错的问题。

一、空气阻力的方向问题

物体在流体中运动时，要受到流体的阻力作用，阻力的方向与物体相对于流体运动的方向相反。但是许多学生认为空气阻力的方向与物体运动方向总是相反的，从而导致许多错误。

例1：当物体在重力和风力的作用下，与竖直方向成30度角沿直线匀速下降时，所受空气阻力方向如何？

风力和空气阻力的产生必须是物体与空气发生相对運动时，空气阻力的方向与物体相对空气运动的方向相反。当物体水平方向的分速度与风速相等时，在水平方向上，物体与空气发生不相对运动，水平方向上的空气阻力就等于零。此时物体所受空气阻力是竖直方向的。此题中，物体匀速运动，受力平衡，所以，空气阻力的方向不和速度的方向相反，而是竖直向上的。

二、在洛伦兹力作用下，带电粒子的速度是否改变

洛伦兹力不做功，学生对这个结论的认识是根深蒂固的，甚至不用分析就能得出结论：由于洛伦兹力不做功，所以在洛伦兹力的作用下，带电粒子的速率保持不变。因此在分析下列问题时，学生很容易出错。

例2：甲、乙两个带电粒子，以相同动能在匀强磁场中运动。甲粒子从B1 区域运动到B2 区域，且B2 >B1 ，如图a所示；乙粒子在匀强磁场中做圆周运动， 且在t 时间内，该磁场的磁感应强度从B1增大到B2 ，如图b所示；则当磁场从B1 增加到 B2 时，甲乙两粒子的动能变化情况是（ ）

A.甲、乙都保持不变

B.甲不变，乙增大

C.甲增大，乙不变

D.甲不变，乙减小

对此题大多数学生都认为甲、乙的动能都不变，因为甲、乙两个带电粒子都只在磁场中运动，而根据洛伦兹力不做功，因此不会改变粒子的动能。所以认为此题应选A。

其实此题的两种情况是不一样的，在a图中，甲粒子在磁场B1中受到的洛伦兹力的方向始终和速度垂直；进入磁场B2 后虽然所受的洛伦兹力变大，但它的方向还是始终和速度方向垂直，洛伦兹力不做功，只是运动的轨道半径变大了。所以在a图中粒子的动能保持不变。在b图中，乙带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动，洛伦兹力的方向与速度方向垂直， 洛伦兹力还是不做功。那是不是粒子的动能也保持不变呢？实际上，由于b图中的磁场从B1 增大到B2 的过程中，磁场发生了变化，而变化的磁场会产生感应电场，由楞次定律可以判断得出，感应电场的方向是逆时针的，无论乙粒子是带正电还是带负电，可判定电场力对乙粒子做正功，乙粒子的动能增大。因此，正确答案为B。

此题表面看起来只有磁场，只有洛伦兹力的作用，学生往往想不到磁场的变化还会产生电场，从而将问题解错。洛伦兹力不做功，是正确的，但是若有电场力，电场力可能对带电粒子做功了。

例3：有一根长L 的光滑非绝缘空细管MN ，管内N 端有一个质量为m 、带电量为+q 的小球P。细管带着小球沿垂直于管的方向以速度V 做切割磁感线运动，小球的重力不计。求小球从细管的另一端M 离开时的速度的大小。

一种观点认为因为洛伦兹力不做功，因此，小球离开管口时的速度大小为V 。另一种观点认为，细管做切割磁感线运动，在细管中产生感应电动势，这样在细管中就有电场存在，电场力就会对小球做功，使小球的速度增大。所以小球离开管子时的合速度就会大于V。洛伦兹力与合速度垂直，因此，洛伦兹力不做功是正确的。但细管中有电势差的存在，小球在管子中受到电场力作用，电场力要做功。因此，小球从M端离开细管时的速度会变大，所以第二种观点是正确的。

总而言之，在学习物理知识的过程中，学生一定要重视对物理概念和规律的学习，夯实基础知识，从而有利于提高学生对物理知识理解和运用的能力，只有这样学生才能在学习和实际生活中游刃有余地运用物理知识。若学生对物理概念和规律理解掌握不牢固，就会发生偏差，出现这样或那样的问题。因此，在今后的学习当中要注意这些问题。这是本人在教学工作中总结出的一点体会，望广大同仁多提宝贵意见。

（责编 田彩霞）