例谈高中物理学习中“会而不对”的原因①

2020-10-09 02:04
物理之友 2020年8期
关键词:螺线管带电粒子滑块

薛 甫

(江苏省徐州市睢宁县教师发展中心,江苏 徐州 221200)

学生在高中物理学习中出现“会而不对”的原因有很多,如重结果、轻过程,没有亲历概念的建构、规律的发现、实验的设计和操作等过程;找不准关键词或看错题;识图、作图能力差,不能通过图形重现物理情境,进而不能构建和运用物理模型解决问题;逻辑推理能力薄弱,思维混乱;运算能力差;不擅反思等等,本文从以下五个方面进行剖析。

1 忽视对必备知识的准确理解

有学生采用死记硬背的方式,没有将基础物理知识真正搞清弄懂、吸收内化,从而不能灵活迁移与正确应用,对知识一知半解,从而出现“会而不对”的现象。

在教学中应引导学生准确理解基本事实、概念、规律、方法,这是消除“会而不对”的最基本要求,而课本是课程专家集体智慧的结晶,是物理基础知识呈现的重要载体。回归课本,反复阅读,领会编者意图,认清基本事实、建立基本概念、厘清基本规律、掌握基本方法。树立单元意识,搞清物理知识点的来龙去脉,通过思维导图等方法将前后知识的建构过程连贯起来,学完一节、一章或一册后,能通过目录想出具体内容,并能有意识地辨析相近的易混淆的概念,找出它们的区别与联系。

例1:如图1所示,斜劈形物体M的各表面光滑,上表面水平,放在固定的斜面上,在M的水平面上放一个光滑的小球m,后释放M,则小球在碰到斜面前的运动轨迹是( )。

图1

A. 沿斜面向下的直线

B. 竖直向下的直线

C. 无规则的曲线

D. 抛物线

剖析:很多学生根据生活经验和直觉,选择了A选项。回归课本,不难发现牛顿第一定律揭示了运动和力的关系:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。对此可以理解为:如果一个物体不受力的作用,它将保持静止或匀速直线运动状态;如果一个物体受到力的作用,它的运动状态将发生改变。进一步理解:如果一个物体受到某一方向的力的作用,则物体在该方向的运动状态将发生改变,而其他方向不受力的作用,则运动状态不发生改变。在本题中光滑小球放在水平面上,受到重力和竖直方向的支持力,合力的方向竖直向下,水平方向不受力的作用,故小球在水平方向的运动状态不发生改变,速度为零,位移为零,做竖直向下的直线运动。

2 忽视物理规律的适用条件

例2:一个长直螺线管中通有交变电流,把一个带电粒子沿管轴线射入管中,不计重力,粒子将在管中( )。

A. 做圆周运动

B. 做匀加速直线运动

C. 沿轴线来回运动

D. 做匀速直线运动

剖析:本题重点考查通电螺线管中磁场特点和带电粒子在磁场中受力的规律,有学生会错选A、B、C。

错选A的学生盲目运用“带电粒子在匀强磁场中做圆周运动”的结论进行解答,而不去考虑螺线管中的磁场特点、带电粒子的运动方向是否和磁场方向垂直等条件。

错选B的学生不了解通以交变电流的螺线管中的磁场分布特点和不能区分带电粒子在电场中和磁场中的受力规律,错误地认为“带电粒子沿匀强电场的电场线做匀加速直线运动”。

错选C的学生不能有效区分带电粒子在电场和磁场中的受力特点,错误地运用了“带电粒子受到的电场力的方向与电场线方向平行”的结论,认为带电粒子在沿着轴线方向不断变化的力的作用下做往复直线运动。

实际上,当长直螺线管通有交变电流时,螺线管内部会产生平行于轴线的非匀强磁场,虽然大小、方向发生周期性的变化,但是始终平行于轴线。运用“带电粒子的运动方向平行于磁场方向时,不受洛伦兹力作用”的知识,可知带电粒子沿着螺线管轴线射入管中,不受到洛伦兹力作用(不计重力),故应该做匀速直线运动,D选项正确。可见,只有搞清这些物理规律的适用范围与条件,才能准确应用,实现“会而对”的目标。

3 忽视隐含条件的充分挖掘

审题不仔细,忽视隐含条件,是造成“会而不对”又一原因,挖掘隐含条件是解题的关键所在。挖掘隐含条件的基础是对物理概念、规律和方法等必备知识的准确理解,只有基础扎实了,才能从题目中顺利挖掘出隐含条件。

例3:如图2所示,同一竖直面内有上下两条相同材料做成的水平轨道MN、PQ,两个完全相同的物块AB放置在两轨道上。物块A在物块B的正上方,A、B之间用一不可伸长的细线相连。在细线的中点O施加拉力,使物块A、B一起向右做匀速直线运动,则拉力F的方向的说法正确的是( )。

图2

A. 与两条轨道在同一竖直面内,沿着水平向右方向

B. 与两条轨道在同一竖直面内,且要斜向右下方

C. 与两条轨道在同一竖直面内,且要斜向右上方

D. 沿着任意方向都可以

剖析:学生错误把物块A、B当成整体作为研究对象,认为拉力F与A、B在水平方向受到轨道的摩擦力大小相等,方向相反,所以拉力F的方向沿着水平方向。错误地以为绳OA、OB中的拉力相等,得出整体受到的支持力和重力大小相等。由整体分析得:竖直方向上合力为零,水平方向上合力也为零,所以拉力F的方向水平向右。殊不知,本题“使物块A、B一起向右做匀速直线运动”中隐含着“OA、OB中的拉力不相等,且OA中的拉力FA大于OB中的拉力FB”的条件。

图3

可见,忽视隐含条件的挖掘,会影响学生的物理模型的构建,从而导致物理规律的应用错误,最终导致“会而不对”。

4 忽视答题规范的要求

有学生考试后感觉考得很不错,可是成绩与心理预期落差较大,造成这种“会而不对”现象的重要原因是忽视答题规范要求。试卷中往往会对计算题的解答提出要求:“解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。”

例4:如图4所示,AB为固定在竖直面内、半径为R的四分之一圆弧形光滑轨道,其末端切线水平,且距水平地面的高度也为R。1、2两小滑块(均可视为质点)用轻细绳拴接在一起,在它们中间夹住一个被压缩的微小轻质弹簧。两滑块从圆弧形轨道的最高点A由静止滑下,当两滑块滑至圆弧形轨道最低点时,拴接两滑块的细绳突然断开,弹簧迅速将两滑块弹开,滑块2恰好能沿圆弧形轨道运动到轨道的最高点A。已知R=0.45m,滑块1的质量m1=0.16kg,滑块2的质量m2=0.04kg,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力。求:

图4

(1) 两滑块一起运动到圆弧形轨道最低点细绳断开前瞬间对轨道的压力大小;

(2) 在将两滑块弹开的整个过程中弹簧释放的弹性势能。

剖析:有学生的答题实录如图5。存在的问题是解题不规范,现仅就第(1)问的解答进行分析:

图5

(2) 用到题目中没有出现的物理量符号时没有进行必要的文字说明,如h、vB、v等,同时滑块从A滑到B的过程中下落的高度应该是圆弧半径R,也不应重新设定为h。符号使用混乱,两个主要方程中的vB与v不一致。

原因剖析:(1) 该生的严谨科学思维习惯没有养成,解决力学问题时没有形成“审题→明确研究对象→受力分析→运动分析→运用物理规律和物理量之间的关系列方程求解”的思维习惯。

(2) 选取研究对象的意识不强,基础知识掌握不扎实。在牛顿第二定律F=ma中,各个物理量应是对应同一个研究对象、同一时刻。不知道运用牛顿第三定律时应进行研究对象的灵活转换。

(3) 重结果、轻过程倾向严重,不能做到具体问题具体分析,仅凭记忆做题。

教学建议:不能只关注主要方程和答案而忽视做题的规范化要求。严格要求学生答题时要做到排版美观大方、书写清晰工整、表达言简意赅,突出主要步骤,特别关注研究对象的选定和画出受力示意图。

5 忽视“错题”的整理与利用

由艾宾浩斯遗忘曲线知:遗忘在学习之后立即开始,最初遗忘速度很快,以后逐渐缓慢。对于做错的题,一定要及时整理在错题本上,因为时间久了,就会记忆模糊,忘记错因,造成过一段时间后又做不对的现象的发生。整理错题集时,要写齐题目、错解、错因、正解。

为了充分发挥“错题资源”的学习功效,应做到:及时独立剖析,如遇困难,可寻求他人的帮助;分类整理,如按力学、电磁学等分类;定期回看,如每天晚上、每个周末、月末、考试前回看;有添有减,添上新的,标注已会的,对错题本经常“瘦身”;宁缺勿滥,重视错题的质量,选择值得记录的错题;变式训练,在错题纠错之后,做一道补偿性练习题。如此持之以恒、高质量地整理纠错本,对培养学生的批判性思维能力是极为有利的。

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