物理一向被高中学生认为是最难学习的一门功课,究其原因是多方面的。但有一重要原因是在他们经验中有一些似是而非的错误理解,影响了他们对物理的进一步学习。根据教学中的实践,我归纳整理了比较突出的几种错误观点,根据实践经验提出些解决方法以供参考。
一、"力可以传递"
在初学受力分析时,不少学生都会有这样的观点,进入高中后也很难纠正。
例 1 如图 1,用力F将物体压在墙上保持静止,受力分析。
学生认为此时物体对墙的压力大小等于力F,这没错,但他的理由是固体可将力传递,这就不对了。正解的解释是物体受力平衡保持静止,墙对物体的力 N与力F 是一对平衡力,大小相等。物体对墙产生反作用力N',大小等于N也就等于力F。
虽然N' 的大小等于力 F,但不能说这就是力F。如果错误地去理解,对进一步学习连结体的受力分析时会造成思维混乱。
二、"朝着运动方向必有一个力"
例 2 如图2所示,一带负电微粒从A点射人平行板电容器两极板间的电场,沿直线从B点射出,试分析电荷的运动情况。
不少高二的学生居然在受力分析时还会出错,分析如下: 粒子受到三个力,重力、电场力、 动力。若问动力的施力物体是什么?学生答:物体的前进方向应该有一个力,要不然怎么会前进。这样的想法在学生头脑中普遍存在,虽然在高一的学习中已经学习过伽俐略是如何反驳亚
里士多德"力是维持运动的原因"的错误观点,但生活中的长期积累使学生很难克服这种习惯 性的错误想法,不经意间就会用上这种想法。稍加提醒后,学生也能马上醒悟。但为了纠正这种 错误想法,除了分析讲解,最好加深学生的印象,我把这些学生叫做:"学的是伽俐略,想的却是亚里士多德那一套",戏称为"亚派",让学生笑过之后能记住。
三、"加速度为负,物体就做减速运动"
这是许多学生持有的观点,其实这是对加速度方向理解不深刻造成的。加速度与速度方向相反时物体才会做减速运动,在规定初速为正的情况下,上述理解是正确的,但不少学生会忽略这一前提。如果碰到图像题,这些学生就会犯晕。
例 3 如图3,判断下列图像所反映的是物体做何种运动。像这种在第四象限的速度一时间图像,学生就搞不清到底哪一个是加速运动,哪一个是减速运动。解决这个问题一定要分析透。 a 图: 因V〈0,α〉0, 所以物体做减速运动;b图:因以V＜ 0,a＜0,则物体做加速运动。还可以换个角度来验证一下,根据速度为一矢量,0 为最小值,绝对值表示大小。所以 a 图速度的绝对值在减小,而b图速度的绝对值在增大。
四、"物体受两个互成角度的力就会做曲线运动"
例 4 如图4所示质量为 m 的小球用绝缘细线悬挂在0点,放在匀强电场中,在图示位置处于平衡状态。匀强电场场强的大小为E,方向水平向右,此时,将细线剪断,小球在电场中的运动轨迹是__________。
有相当数量的学生第一次做此题时会答:曲线运动。
这些学生就是没有弄清楚曲线运动的条件,不是力之间有夹角,而是合外力与速度之间有夹角。此题中的物体由初速为零开始运动,且合力为恒力, 必须做直线运动,而且是匀加速直 线运动。
五、"速度为零就是静止"
由牛顿第一定律,静止是一种平衡状态,所受合外力为零,因而其加速度也应为零。所以仅 速度为零不是静止。
比如: 竖直上抛至最高点、单摆摆至最高点、汽车起动一瞬间等都不是平衡状态,虽速度为零但都是不能叫做静止状态。
六、"力的作用点位移就是物体的位移"
求功公式 W=Fscosα中的位移s应该是力的作用点的位移。但我们在教学中经常认为是物体的实际位移,这是为了让学生能够较容易地掌握,而且实际问题中大多数情况下这两种"位移"并不矛盾。
但在有些问题中要发生矛盾:
例 5 物体位于光滑地面上,倔强系数为k,弹簧处于原长L,当用力F使物体前进s, 求力F做功。
分析 该题中物体位移为s, 但弹力的作用点的位移却是s'=s+F/k 。所以该题答案应为W= F(s+F/k)。
例 6 物体位于光滑水平面上,绳经滑轮由与水平方向成α角,大小为F的力拉物块,如图 6(a)所示,将物块由A点拉至B点,前进s,求外力对物块所做的功多大?
分析 该题不能简单的认为 W=FScosα,因为力 F作用点的位移并不是物体的位移s而是如图6(b)所示的s'=2scos(α/2)。所以 W=Fs'cos(α/2) =2Fs
（α/2)=Fs(1+cosα)。
