浅析初中学生物理受力分析问题的错因及对策

何加晖

【摘要】中考受力分析题反映出学生存在套用“十字”图案、不画竖直方向的力这两个突出问题。笔者在数据统计的基础上，创新地采用了标顺序、写依据的研究方法，以充分了解分析学生在受力分析时的思维过程，发现教学过程中所存在的重复套路训练、忽视应用概念规律和思维方法的培养等现象，并对培养学生受力分析的正确习惯从教学方式和命题设问这两方面提出有效建议。

【关键词】受力分析;思维过程;顺序;依据

【基金项目】本文为广州市教育研究院2019年度“第十八届特约教研员”专项研究课题“基于初中物理核心素养的日常质量分析——以学生说题为形式”，课题批准号：GZJYTY2019-103

受力分析是初中物理研究力学问题的核心工具，然而学生常常出现“套用情景”的问题，只是机械复制已画过的受力分析图。笔者以2019年广州市中考物理第15题为例，通过数据统计、获取学生思维过程反馈等方法，分析学生受力分析的典型错误成因及对策。

（2019年广州市中考物理第15题，3分）如图1所示，轻质弹簧一端固定在墙上，物体M沿粗糙地面水平向左运动，压缩弹簧运动到A点时，速度为vA.在方框内以点代替M，画出M经过A点时的受力示意图（图中已标示了弹簧对M的弹力F）.

一、错画摩擦力方向及呈现“十字图案”的情况，是大量重复训练造成的，必须引导学生从力的性质和力与运动的关系这两条思路来分析印证

命题预设学生存在的思维误区是以为摩擦力 f 必须与弹簧弹力F二力平衡，因此方向水平向左。评卷抽样发现比预设情况更严重的是，只有19.4%的学生能画对摩擦力 f 方向（无论是否多画一个向前的力、漏画竖直方向的力等情况）。

而且，受力分析普遍呈现出“十字”图案（图2甲、乙），这在全体学生中约占40.98%。再抽取仅扣1分的试卷（约占总数57.2%），其中将摩擦力 f 错画成水平向左的学生约占41.67%（图2甲），而漏画摩擦力f 却多画了向前的力的学生约占29.95%（图2乙），合计高达71.61%，这说明得分较高的学生更趋向出现“十字”图案！

為充分了解学生的思维过程和误区，笔者邀请学生完成这道题，再在图中标出画力的顺序、写出画各个力的依据。

错画摩擦力方向的学生，作图依据如图，他们只是生搬硬套“∵静止，二力平衡，∴ f = F ”这句话。然而，题目中并未出现“静止”“匀速直线运动”这类标志着平衡状态的词，设问也强调物体M只是“经过”A点，并不是“停在”A点，可见，这句套路在学生心中是多么根深蒂固。

从图4所示漏画摩擦力f 却多画向前的力的学生反馈中，我们也可以印证这一点。这种机械的解题套路，来源于平时的大量重复训练，导致学生忘记了力学的基本概念规律和根据设问找已知条件的思维方法，而是养成了一想到摩擦力马上反应到二力平衡、一看到受力分析马上反应到“十字”图案的条件反射。这道题也警醒我们，不使用基本概念规律来解决问题，而是结合情景背二级结论和解题套路的做法，最终会造成学生的思维懒惰和偏差。

其实，无论是求力的大小还是判断力的方向，都可以分别尝试两条思路来互相印证：一条是根据这个力本身的定义，另一条是根据运动状态判断这个力与其他力的关系。以滑动摩擦力 f 为例，有两条思路（不分先后）：一条是滑动摩擦力 f 本身的定义（图5），根据该力作用效果是“阻碍相对运动”，得出其方向与相对运动方向相反;另一条是找运动状态，当物体处于静止或匀速直线运动时，由二力平衡可知， f = F，方向相反。

运用到在这道中考题，只能找到物体M向左运动经过A点，并无静止或匀速直线运动，因此无法判断 f 与 F二力平衡，方向相反。那这条思路不行怎么办？还有另一条思路：滑动摩擦力 f 的定义，而画对摩擦力的学生几乎都能写出图6的依据。

考查学生仅能根据定义来判断 f 方向的中考题之前并未出现，但是这道题绝不是增加“新考点”，不是希望我们将其当成“中考热点”硬塞给学生重点记忆。实际上，这种做法只是不断给教学做加法，最后把基本的概念规律都丢掉了。

二、漏画竖直方向两个力的情况，是教学示范贪快省略和思维过渡缺失的原因，必须改变追求讲题数量的观念，坚持呈现完整的思维过程

除了“十字”图案以外，值得注意的是，抽样显示没有画任何竖直方向的力（无论是否画对）的学生占比高达19.68%，而命题预设画竖直的两个力应是“送2分”的。近几年中考类似错误的情况和比例相近。同样地，笔者还是从学生反馈中进行分析。

有些学生提出：“其实我并不知道什么时候要画十字（加竖直），什么时候只画水平力。”

有些学生也说：“老师也经常只画水平的力啊！”

据此回想在新课时，我们尚且还会引导学生分析竖直方向上的重力G和支持力F支 二力平衡，效果抵消（合力为零，相当于不受力），但是逐渐地，当我们接下来大量分析水平方向上的运动时，常常为了“提高效率、多讲几题”，慢慢就把竖直方向上的力略过，只顾着分析水平方向上的力，学生自然就模仿老师的做法。

学生常常遇到这样的习题：物体在水平面上匀速直线运动，有时要求画出受力示意图，有时又要求画出水平方向上的受力示意图。学生并不明确，后者并不代表物体只受水平方向上的力，而仅仅是由于竖直方向上二力平衡，合力为零，效果上相当于不受力。若学生不懂为什么只画出水平方向受力示意图，就把这两种设问中直接给出，那只会造成思维紊乱。

图8所示的习题就为我们提供了示范，划线部分引导学生在受力分析图上思考：“正在研究的是哪个水平还是竖直方向的运动？”，体会到只画水平方向受力的原因。

当然，无论新课时思路如何，重要的是后续每次做受力分析、运动和力关系等习题时，都要坚守完整的思路，不要因为学生已经学过，就觉得分析竖直方向上的力这个环节可以省略，即使稍微点一句“竖直方向上的重力G和支持力F支 二力平衡”都能提醒学生，促使学生养成缜密的思维习惯。