高中物理力学部分易错题归因研究

任俊瑞　杜明荣　张振华　李欢欢

摘 要： 由于刚进入高中，学生对高中的生活和学习环境不适应，进而对物理的学习造成一定的困扰。高一物理部分主要是力学，因此本文分析了力学问题中几类易错原因，并针对其提出了应对策略。

关键词： 高中物理力学 易错题 前概念 思维定势

一线教师在日常教学中，发现不同的学生会发生相同或类似的问题，很多教师没有深层次地探究出现问题的原因，也没有找到最直接解决问题的办法，因而很多教师在解决学生易错的知识点或习题时往往事倍功半，希望以下的研究能够让一线教师有所启发，能够更好地进行教学。

1.前概念的影响

高中生在系统地学习物理知识前，已经接触了很多物理现象，对所接触的物理现象形成了初步印象，也就是物理前概念。前概念就是前科学概念的简称[1] 。但是，在学生形成的这些概念中，有一部分是片面的，甚至有相当一部分是错误的，是与物理的科学性、严谨性相矛盾的。如很多人认为的“速度越大，惯性越大”，这种“先入为主”的“经验”阻碍了物理概念的正确形成。“先入为主”的错误经验有时表现在学习新概念或新规律时，遇到与已有的知识形似但质不同的知识时，就会以原有的知识理解或取代现在学习的新知识，因此成为学生在学习过程中的绊脚石。

例1.一汽车在路面情况相同的公路上沿直线行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论，正确的是（？摇？摇）

A.车速越大，刹车后滑行的路程越长

B.车速越大，它的惯性越大

C.车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大

D.质量越大，它的惯性越大

本题正确答案为A、D。质量是物体惯性大小的唯一量度，因此惯性的大小只与质量有关，与其他的物理量没有关系，惯性是物体的固有属性，不管这个物体是在地球上还是在月球上，物体都具有惯性，只要物体的质量不发生变化，物体的惯性就不会发生变化。

很多学生会多选B或C，因为在日常生活中，车速越大，车越难停下来。基于这样的生活现象，学生已经形成了根深蒂固的想法，在学习惯性的时候，往往会认为惯性和速度有关，这就是前概念的影响。

为了避免这种前概念的影响，教师一方面可以就相近的知识，有意多次设置误区让学生上当，再引导学生辨析，清除学生头脑中的不科学的前概念。另一方面可以多次强调正确的、科学的物理概念，用以取代学生头脑中的不正确的、不科学的前概念。

2.思维定势

思维定势容易产生思维惯性，养成一种千篇一律的解题习惯，若新知识与原有的知识形似而质异时，思维定势往往会使学生进入解题误区。当一个物理问题的物理情境发生质的变化时，思维定势会使学生因循守旧，仍然按照以前的解题思路解题，从而对新知识点的记忆、理解和应用造成知识负面影响，以至于解题出现错误。

例2.两互相垂直的力F 和F 作用在同一物体上，使物体运动一段位移后，力F 对物体做功4J ，力F 对物体做功3J，则合力对物体做功为（ ）

A.7 J B.1 J C.5 J D. 3.5 J

正确答案为A。本题考查的是功的概念，功是标量，求力对物体做功之和运用的是算数加减法，即各个力对物体做功的代数和。

很多学生会误选C，主要是之前在学习力的合成与分解时新学到了一个运算法则——平行四边形定则，在经过长期的练习和老师的点拨之后，终于养成了对力进行相加减时应该用平行四边形定则的思维习惯，所以看到这类题之后，立即就想到了平行四边形定则。其实本题考查的是功的概念，功是标量，而力是矢量，它们遵循不同的运算法则，即对矢量进行计算的时候应该用平行四边形定则，而对标量进行计算时只需求其代数和。

为了克服这种思维定势，教师在教学时应大量列举生活和学习中的典型事例，充分利用实验、多媒体及练习等手段，让学生与真实的、具体的物理情境多接触，使学生获得足够多的生动的、直观的感性认识，创设借以引导启发学生探索公式或规律本质属性的物理环境。此外，对于形似而质异的知识点，应注意揭示它们之间的共同点和不同点，可以刻意地设置误区让学生上当，再引导学生理解它们之间的共同点，并区分它们之间的不同之处，纠正学生的错误认识。

3.挖掘隐含条件、临界条件不够

高中物理习题中，很多题目会设置一些“陷阱”，或者设置一些相近的物理情境，让学生分辨不出本题中的正确的物理情境，这就需要学生挖掘题目中隐含条件，只有能够准确地找出隐含条件及准确地理解隐含条件，才能够完整理解本题的物理问题。

例3.经检测汽车A的制动性能：以标准速度20m/s在平直公路上行驶时，制动后40s停下来。现A在平直公路上以20m/s的速度行驶发现前方180m处有一货车B以6m/s的速度同向匀速行驶，司机立即制动，能否发生撞车事故？

这是典型的追击相遇问题。在此类问题中，要抓住两个关系：“位移关系”和“时间关系”，运用两个公式：速度公式和位移公式，画出两物体运动的位置关系图，然后列出方程解题。此外，关键还要弄清楚“相遇而不相撞”的条件，这就是所谓的临界条件，抓住关键字眼，如“刚好”、“恰好”、“最多”、“至少”等，每一个相对应的条件都有一个临界状态，由此找出满足相应的临界条件即可。

解：由v=v +at，得汽车A制动的加速度大小为a=0.5m/s 。

当A车与B车同速时，A车与B车相距最远，这时A车若能超过B车则相撞，反之则不能相撞。

由v -v =2as，

得A车与B车同速时的位移 s = =364m。

由v=v +at，得t=28s，

这段时间内B车的位移为：s =v t=168m，

△s=364-168=196>180（m），故两车相撞。

很多学生由于不能够正确地找到隐含条件或者不能正确地理解隐含条件所代表的物理意义，因此找不到解此类题的突破口。要做到这一点，一方面，学生要正确理解已经学过的物理概念和基本规律，另一方面，要仔细审题，分析题目中一些关键的字词和语句，从物理概念、物理情境、物理模型、题中所给图像及题中的临界条件等方面寻找物理条件。

4.不能熟练地运用数学知识解题

物理试题的求解过程可以看做是：将物理问中的物理情境提炼，然后运用物理规律列出方程，转化为数学问题，应用数学方法解题之后，再还原为物理结论的过程[2]。经过对最近几年的高考试题的分析，发现一个规律，很多物理题目都会考查数学运算能力，这几乎是物理高考命题中不变的主题，可以说，物理试题的解答离不开数学知识和方法的应用。

学生存在不同程度的数学基础薄弱的现象，对于有些题目，虽然能读懂题意，列出算式或者方程式，但常常因计算能力欠缺而造成失误，甚至只会列式而不会求解，有的学生是不能把物理问题很好地转化为数学问题，从而不会求解。

例4.在某星球上，宇航员用弹簧测力计提着质量为m的物体以加速度a竖直上升，此时弹簧测力计示数为F，而宇宙飞船在靠近该星球表面绕星球做匀速圆周而成为该星球的一颗卫星时，宇航员测得其环绕周期是T。根据上述数据，试求该星球的质量。

解：由牛顿第二定律可知F-mg=ma ①

星球半径为R，在星球表面mg=G ②

宇宙飞船的质量用表示，则G =m′（ ） R ③

联立得M= 。

上面的解题过程看似简单，但是很多学生计算不出来，不是不能把物理问题转化为数学问题解题，而是转化为数学问题之后，在计算过程中出现了错误，这是数学基本功不扎实导致的。还有部分学生看见计算这么复杂，就打了退堂鼓，其实如能冷静、耐心地计算，也是能够做对的。因此在学习物理时一定要心静，并且有足够的耐心和信心。

数学计算过程本身就是一个繁杂的过程，因此学生在运用数学方法解物理试题时，不能因为此题较复杂就放弃，而要冷静地、耐心地推理计算过程，科学地运用数学知识解决物理问题。

5.逻辑推理不严密

物理学是一门严谨的、有着公理化逻辑体系的科学理论，物理概念比较抽象，其思维形式和过程比较复杂[3]。好的逻辑思维能力，能把一个难的问题容易化、复杂问题简单化、抽象问题实际化，能够从繁琐的物理问题中抽丝剥茧，清晰地、有条理地分析物理问题，达到事半功倍的效果。

例5.如图1所示，用绳AC和 BC吊起一重物，绳与竖直方向夹角分别为30°和60°，AC绳能承受的最大的拉力为150N，而BC绳能承受的最大的拉力为100N，求物体最大重力不能超过多少？

图1

解：以结点为研究对象，由牛顿第二定律可知：

F sin30°-F sin60°=0 ①

F cos30°+F cos60°=0 ②

由①式可知F = F ，当F =100N时，F =173N，AC将断。

而当F =150N时，F =86.6N<100N

将F =150N，F =86.6N代入②式得G=173.32N

所以重物的最大重力不能超过173.2N。

很多学生想当然地认为AC绳和BC绳上的拉力就是两绳能够承受的最大拉力，并没有运用物理知识进行严密的、科学的逻辑推理。物理学是一门严密的学科，不能想当然，不能把生活中的经验当做物理规律，必须经过科学的、严密的逻辑推理，得出的结论才会正确。

学生在平常学习中要注意理清各章节知识点的逻辑关系与结构，解题时注意解题过程中各个环节的关系、明确题目中的问题和条件、分析题目中的物理概念和规律、建立合理的物理模型和理想化过程。教师平常给学生的作业中，也要对相同类型的习题多次练习，提高学生的逻辑思维能力。

其实学生做错题很多时候原因并不是单一的，而是多方面的，但追其根本，大都具有共性，因此教师在平常的教学中应该时刻注意学生的共性，在一些特定时期就其错误共性进行统一的、专题性的训练，以防学生在学习中走入误区。

参考文献：

[1]孙天河.前概念对学习力的合成与分解的负面影响及转变策略[D].2012，6.

[2]梁春梅.数学方法在高中物理中的应用[J] .2011，11.

[3]李迎春.高中物理教学中提高学生的抽象逻辑思维能力探究[J].新校园-中旬刊，2011（5）.