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陷阱洞明皆學問 錯題練達即高分
——高中物理易錯題剖析

2020-11-13 08:57福建饒華東
教學考試(高考物理) 2020年1期
關鍵詞:螺線管線框物塊

福建 饒華東

高中階段,一些習題學生首次答題的錯誤率極高,甚至一錯再錯,我們把這些題目稱為易錯題。教師研究易錯題,可以精確定位教學目標,提高課堂效率。學生研究易錯題則可以提高學習效率,洞明命題者設置的陷阱,在考場上做到“眾人皆醉我獨醒”,避免錯誤,提高成績。

易錯情形一 不明條件 誤用定律(定理)

物理定律(定理)往往都有其適用條件,不加思考,隨意套用公式,錯誤在所難免。

【例1】半徑為r的兩個完全相同的金屬球,球心間的距離為3r,當它們帶上等量異種電荷q時,已知靜電力常量為k,兩球間的庫侖力F大小為

( )

【答案】B

【錯因剖析】庫侖定律的適用條件是真空中的點電荷,本題中的小球半徑為r,球心距為3r,小球尺寸未滿足遠小于球心距的條件,由于相互吸引,兩金屬球表面電荷將不會均勻分布。

圖1

【例2】如圖1所示,有一方向水平向右的勻強電場,一個質量為m,帶電荷量為+q的小球以初速度v0從a點豎直向上射入電場中。小球通過電場中b點時速度大小為2v0,方向與電場方向一致,忽略空氣阻力,重力加速度為g,求a、b兩點間的電勢差。

【錯因剖析】上述錯誤解法被許多師生認可并使用,并且被認為是最簡便的做法,實際上動能是標量,不能分解為水平方向的動能和豎直方向的動能,動能定理也沒有分量式,考試過程采用“動能定理分量式”解題,即使答案正確,也不得分。

易錯情形二 一知半解 濫用結論

課堂上教師為學生總結了許多常用的結論,目的是為了幫助學生減少不必要的運算,達到快速解題的目的。但是學生如果沒有理解結論內涵、明確結論的適用條件,濫用結論的后果就是糊里糊涂地得出錯誤答案,還不知道錯在何處。

【例3】如圖2所示,螺線管B置于閉合金屬圓環A的軸線上,當B中通過的電流I增大時

( )

圖2

A.環A有縮小的趨勢

B.環A有擴張的趨勢

C.螺線管B有縮短的趨勢

D.螺線管B有伸長的趨勢

【答案】BC

【錯解】電流增大時,穿過圓環A的磁通量增大,根據“增縮減擴”的結論,環A具有收縮趨勢,所以選項A正確;螺線管相鄰的兩個環形電流相當于是同向電流,同向電流相互吸引,電流增大時,吸引力增大,螺線管具有縮短趨勢,選項C正確。。

【錯因剖析】“增縮減擴”是楞次定律的二級結論,適用條件是閉合回路只包含單一方向的磁感線,當包含兩個方向的磁感線時結論不再成立。

【正確解析】圓環A既包含螺線管內部(全部)的磁感線(向右),也包含螺線管外部(部分)的磁感線(向左),當電流增大時,增大圓環面積,可以使得包含向左的磁感線條數增加,進而達到阻礙總磁通量增加的效果,選項B正確;螺線管相鄰的兩個環形電流相當于是同向電流,同向電流相互吸引,電流增大時,吸引力增大,螺線管具有縮短趨勢,選項C正確。

【例4】如圖3所示,緊靠在一起的物塊A、B靜置于水平地面上,已知A、B質量均為m,與地面間的動摩擦因數均為μ,給A施加一水平向右的力F,A、B仍靜止,設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,下列說法正確是

( )

圖3

D.地面對A的作用力可能豎直向上

【答案】B

【錯因剖析】對于連接體問題,由牛頓第二定律,利用整體法和隔離法推導出的“動力分配原理”適用條件是連接體一起加速或減速,本題施加水平向右的力F后,A、B仍靜止,不符合“動力分配原理”的適用條件。

易錯情形三 過程不明 軌跡不清

物體運動過程的分析,是物理解題的關鍵。錯誤的過程分析,不正確的軌跡描寫,必定會導致錯誤的結果。由于陷阱的隱蔽,學生如果缺乏深入分析,踩入“過程不明,軌跡不清”的“深坑”,也是“意料之中”的事情,這點尤其容易發生在功與能相關的習題里。

( )

圖4

【答案】B

【錯因剖析】由于思維定式,學生容易誤以為物塊沿斜面下滑,實際上物塊的運動軌跡由其受力情況決定,物塊將脫離斜面運動。

圖5

圖6

【例6】如圖6所示,輕繩長為L一端系一質量為m的小球,另一端系在O點,小球在輕繩與水平方向成30°角位置由靜止自由釋放。求小球到達最低位置時,繩中張力為多大?

【答案】F=3.5mg

【錯解】對于小球的運動過程,根據動能定理有

小球到達豎直位置時,由牛頓第二定律有

【錯因剖析】繩子繃緊前,小球做自由落體運動,繩子繃緊后小球才做圓周運動,繩子繃緊過程中,小球機械能有損失,學生容易誤以為小球始終做圓周運動,進而忽視了“隱藏”在小球運動過程中的機械能損失。

易錯情形四 思維不嚴 多解漏答

【例7】如圖7所示,物塊從光滑曲面上的P點自由滑下,剛到達傳送帶時速率為v1,通過粗糙的靜止水平傳送帶后落在地面上的Q點,若傳送帶以速率v2勻速轉動起來,已知v2>v1,仍把物塊放到P點自由滑下,則

( )

圖7

A.物塊可能仍落在Q點

B.物塊可能落在Q點的右側

C.物塊不可能落在Q點的左側

D.物塊有可能落不到地面上

【答案】ABC

【錯解】傳送帶以速率v2勻速轉動起來后,物塊在傳送帶上的運動有兩種可能,先加速后勻速或全程加速,兩種情況下物塊都應落在Q點右側,故選項BC正確。

【錯因剖析】題目未說明傳送帶是逆時針旋轉還是順時針旋轉,導致題目有多種可能,學生容易思維定式,主觀以為傳送帶是順時針轉動。

【正確解析】若傳送帶順時針轉動,物塊在傳送帶上的運動有兩種可能,先加速后勻速或全程加速,兩種情況下物塊都應落在Q點右側。若傳送帶逆時針轉動,物塊在傳送帶上的運動與傳動帶靜止時相同,都是全程減速,仍落在Q點,故選項ABC正確。

易錯情形五 定性分析 欲速不達

【例8】如圖8所示,三個線框是用同一種材料制成的邊長相同的正方形線框。a線框不閉合,b和c都閉合,b線框的導線比c粗,c線框與a線框粗細相同。將它們在豎直面內從相同高度由靜止開始釋放,圖中水平虛線下方是方向垂直于線框所在平面的勻強磁場。下列關于三個線框的說法中正確的是

( )

圖8

A.a線框最先落地

B.b線框比c線框先落地

C.b線框比c線框后落地

D.b、c線框同時落地

【答案】AD

【錯解】a線框下落時不受安培力,做自由落體運動,最先落地,b、c線框進入磁場過程中受到向上的安培力作用,且b線框比c線框粗,電阻小,電流大,安培力大,所以b線框比c線框后落地,故選項AC正確。

【錯因剖析】“能定性不定量”是提高解題速度的技巧之一,為廣大師生所推崇,但有的題目只有經過嚴格演算才能確定答案,如果一味為了提高解題速度,采用定性分析,后果就是“欲速則不達”。上述錯誤解法只對線框的運動情況和受力情況做了定性分析,線框b比線框c粗,雖然線框b所受安培力大于線框c所受安培力,但線框b的重力也大于線框c的重力,要比較線框b、c誰先落地,需要定量計算分析。

易錯情形六 極限方法 未判單調

【例9】如圖9所示,一質量為m可視為質點的小球從傾角θ=45°的斜面底端A點的正上方O點水平拋出,A、O高度差為h,O點與B點等高,不計空氣阻力,則

( )

圖9

A.落點由A到B逐漸升高,小球落到斜面時的動能一直減小

B.落點由A到B逐漸升高,小球落到斜面時的動能一直增大

C.落點由A到B逐漸升高,小球落到斜面時的動能先減小后增大

D.落點由A到B逐漸升高,小球落到斜面時的動能變化情況無法確定

【答案】C

【錯解】利用極限法解題,若拋出速度為零,小球做自由落體運動,落到斜面上A點時的動能Ek=mgh,若拋出速度無窮大,落點無限接近B點,落到斜面上時的動能Ek趨向無窮大,落點從A到B逐漸升高,小球落到斜面時的動能一直增大,故選項B正確。

【錯因剖析】利用極限法判斷物理量的變化趨勢,必須先確定該物理量與變量的函數是否為單調遞增(遞減)函數,未判斷單調性而用極限法,極有可能導致錯誤結果。本題中小球落到斜面時的動能Ek與拋出的初速度和下落高度有關,落點由A到B逐漸升高,小球落到斜面時的動能并非單調變化。

攻克高中階段的易錯題,教師層面要做好搜集易錯題的工作,在課堂上做好剖析教學,此外要充分利用編制練習、命制試題等機會,針對容易誤解的定義、容易混淆的概念、容易遺漏的多解(多過程)問題、容易誤用的方法來巧設陷阱,在練習和考試過程中讓學生提早暴露問題,并及時點破,正所謂“吃一塹,長一智”,學生平時多吃虧,才能在考場上少犯錯。學生層面,要做好錯題集,平時多理解消化,考前多復習回顧,對有疑問的知識點一定要想方設法理清楚,對于物理規律、定律、定理及各種解題方法務必要明確其適用條件,不能一知半解,企圖僥幸過關。學生在復習過程中,完善的知識體系、清晰的邏輯思維、謹慎細心的解題習慣是物理取得高分的保證。

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