谨防物理学习中的“思维陷阱”

陈衍铭

(福建省泉州市安溪一中高二15班 362400)

物理对很多高中理科学生来说是一门比较难的学科，有的学生可以在物理方面一点就通，有的学生却完全不知道该如何学习、解决物理问题.其实很大一方面的原因是因为物理学习、理解对学生的思维逻辑能力要求高.著名物理学家伽利略用亲身实验的方法证明了重量不同的两个铁球可以同时落地，改变了人们几千年的错误思维.牛顿、爱因斯坦、霍金等这些物理科学巨匠都对人类科技发展史做出了不可磨灭的贡献，他们都将自己的思维发挥到了极致.从古至今物理学的发展也反映了人类的思维发展进程.我们学习物理，不仅能将前人的成果传承下去，而且能锻炼自己的思维能力.思维能力的高低直接影响我们的学习效率和学习成果.在物理学习中我们通常会遇到各种刁钻的问题，它可能只是蕴含了一个比较简单的知识，但我们转不过来弯，也就怎么也想不通.如果我们不能灵活变通，用固定的思维方式思考问题，那么很有可能就会落入思维陷阱.

一、力学中的陷阱

图1

如图1所示，在光滑水平面上放一辆质量为2kg 的模型小车，将一个质量为1kg的物体放在小车的右端.已知物体与小车之间的动摩擦因数为0.5.当物体受到水平方向上向左的大小为6 N的拉力，小车受到向右的大小为9N的拉力，经过0.4 s的时间后，同时撤去两力.为了使物块不从小车上滑落，小车要满足这个要求，小车最少要多长才不会滑落？撤去两力时，物块与小车的速度分别为多少？

解析本题主要涉及了物理学方面的三个知识点，第一，牛顿第二定律，第二，匀变速直线运动的速度与时间的关系，第三，匀变速直线运动的位移与时间的关系.牛顿第二定律揭示了力与运动的关系，即知道了力，可根据牛顿第二定律，分析出物体的运动规律.当然，如果知道了运动，就可以根据牛顿第二定律，分析物体的受力情况，这是解题的第一步.

题目“陷阱”在解答这道题时，我们一定要注意，牛顿定律只能用来研究具有惯性的物体的运动，用于肉眼可以观察到的物体，而不能用来观察离子，分子，电子之类的微观粒子的运动.这一题中的小车如果换成离子，分子的运动，就不能运用这个定律了.大家应该注意，我们学过的匀变速直线运动的几个公式，只能用于匀变速直线运动中.如果不是匀变速运动，则不能使用这些公式.研究探讨匀变速直线运动的位移与时间的关系时就要看它的加速度与速度的方向是否一致，如果加速度与速度所进行的方向是一致的，那么该物体就是在做匀加速直线运动.这一题中的小车就是在做匀加速直线运动.在这类题目中，学生不容易分辨清物体到底是在做匀减速运动还是匀加速运动，还有，该物体的运动是否具有惯性，只有具有惯性的物体才能用牛顿定律.

解答对物块进行受力分析，根据牛顿第二定律和运动学公式可以计算出物体的速度是每秒0.4米，对小车进行受力分析，可以计算出小车的速度为每秒0.8米.撤去外力之前，物块的位移为0.08米，小车运动的位移为0.16米，撤去外力后，两者速度相等后就不会滑下，根据动量守恒定律可以计算出速度为每秒0.4米，系统的动能减小转化为内能，当物块运动到小车左端时，两者速度刚好相等，根据能量守恒定律，可以带入解得长度为0.096米，所以小车的最小长度为0.336米.

二、机械振动问题

一根弹簧振子在一条水平直线上做简谐运动，它经过M点和经过N点时的速度是相同的.那么，两点的受力情况是怎样的.

图2

解题思路这一题考了高中物理中的简谐运动，简谐运动具有四个方面的特征，动力学特征是判断某机械运动是否为简谐运动的依据.简谐运动是一种变加速运动，具有周期性.机械能也遵循守恒定律，任何一个振动物体在经过平衡位置时的势能最小.平衡位置对称的两点物理量的大小相等.

题目“陷阱”要解决这道题，我们最好在草稿纸上建立起弹簧振子模型，不能只根据我们学过的理论知识想当然的想象物体的运动.如图2所示，由题目已知弹簧振子第一次按顺序经过M、N两点时的速度相同，那么，可以根据振子的运动路线，确定这两点的位置，在理论上这两点应该是关于O点对称的，当振子从左至右运动时，它是从左侧开始运动的，相反，则振子是从右侧开始运动的.在这类题目中，我们要首先确定运动的方向，有时候理论上物体的运动方向和现实可能不一致，因为物体的运动受诸多因素的影响，所以在做这类题目时最好在草稿纸上建立起物理模型，根据所建立的模型探究具体问题.

解答在物理问题中，位移，速度和加速度都是一种矢量，他们如果要完全相同就必须要保持在方向上相同.因为M.M两点是关于O点对称，振子反弹回来的力量应该在大小上相等，在方向上相反，同理振子位移情况也是方向相反，大小相等.振子由M点到O点虽然速度逐渐加快，但它的加速度是越来越小的，所以振子此时在做加速运动.因为振子在两点的加速度虽然在方向上是相反的，但大小相等，所以振子在这两点的加速度大小相等.

三、能量守恒问题

图3

如图3所示，光滑水平面上放着一辆质量为八千克的小车，将一个三千克的物体放在A处，AB段是一个比较粗糙的水平面，它与物体间的动摩擦因数为零点二.BC段圆弧在B点处与AB相交于B点，现在物块以每秒五米的速度运动，之后物块便会沿着AB,BC运动，然后返回到起点，最后又会再次回到A点处，此时，它与小车是处于相对静止状态的.那么物块从开始运动一直到运动结束，它和小车一共损失了多少机械能？

题目“陷阱”本题考察学生对动量守恒定律和能量守恒定律的掌握情况.系统的动量是指系统内所有质点的动量之矢量和.动量守恒中的速度只是针对有惯性运动的物体的.动量和应是同一时刻的所有动量之和.在这一题中，应该注意能量的总和是保持不变的，一种能量减少，必然会有另一种能量增加.还有两个物体之间的相对状态，这一题中到最后物体和小车之间是处于相对静止状态的，就可以根据静止状态下能量守恒定律求出物体所耗的能量.

解答物体返回A点时与小车相对静止，设它的速度为v，则根据mv0=(m+M)v1，可求出减少的机械能为二十焦.

高中物理中存在许多的思维陷阱，因此我们要学会正确的思维方法，掌握物理学中的规律和奥妙，让学到的东西真正变成自己的东西.在物理学习中，首先就是要加强记忆.很多人认为物理不用背东西，只要理解弄懂就可以了，其实不然，物理中最基本的知识概念，只有先背下来，才会在背诵的基础上加以理解.学习语文的时候教师要求我们背诵名言警句，文言文古诗词，数学的公式，定理也要背诵，英语的单词更不用说了，学习物理也要熟记基本的概念公理.打好了记忆的基础，我们就要加强积累了，积累知识的过程也是我们不断消化知识的过程.在积累中，要将知识分门别类，所以我们就要知道这些是属于哪方面的知识，它的考点是什么.还要将不同的知识点联系起来，因为各个物理知识之间也是相互联系的 .在高中学完了各章节的知识以后，做一个汇总大纲，看看哪些自己理解了，哪些还是疑难点，有的知识我们在生活中会经常用到，这样的知识就必须要理解掌握，并能在生活中加以运用.老师也要加强物理教学中的趣味性，让学生增强学习物理的兴趣.最后，对我们的能力要求就比较高了，我们要从物理学习中锻炼我们的思维能力.通过对所学物理知识的深度理解，能快速的分析解决问题，物理学中存在不少的思维陷阱，一不小心就跳进去走不出来，因此学好物理，我们不仅要理解它的概念，还要从不同的角度理解物理问题，换位思考，多方面思考，发散思维与集中思维相结合，透过现象看本质，不断提高思维的灵活性，才能克服惯性思维，不惧物理学中的思维陷阱，找到适合自己的学习物理的方法，让自己在物理学上真正有所提高，学到终身受益的物理知识.