別被圖像的“假象”迷惑

物理圖象能直觀形象地表達物理狀態和物理過程，也能描述抽象的物理概念和物理規律，因而從圖象中獲取有用信息能為我們分析和解決問題帶來許多方便。反過來，如果獲取的是錯誤信息，那么它將把我們的思路引入歧途。下面通過對幾個具體例子的分析來談談如何避免這方面的錯誤。

1 由于受生活經驗的影響而產生錯誤判斷

例1 如圖1所示，容器中盛滿水，一木球用細線系于容器底部，當容器靜止時，細線繃直且豎直?，F使容器以某一加速度a勻加速向右運動，則此時木球相對容器（ ）

A.向左偏移。B.保持不變。

C.向右偏移。D.無法判斷。

分析 由于在日常生活中，當汽車加速時，車上人相對汽車要后移，那么根據日常乘車的經驗或推動物體的經驗，很容易得出選項A這個結論。產生這種錯誤的原因是：認為木球的加速度是靠細線拉力的水平分力提供的，而實際上木球的加速度是水的水平壓力和細線拉力的水平分力的合力提供的。讓我們假設把木球拿掉，用同樣體積的水球來替代，很顯然，當這個水球隨容器以加速度a作勻加速直線運動時，水球受到的水平合力為F水=m水a，且水球相對于容器的原來位置不會改變。我們知道，同樣體積的木球質量要比水球質量小，即m木

2 由于受直觀思維影響而產生錯誤判斷

例2 如圖2所示，長為L的輕繩，一端用輕環套在光滑的水平直桿上，另一端連接一質量為m的小球。開始時，將系球的輕繩拉直并轉到與桿平行的位置，然后放手，試問輕繩豎直前小球的運動軌跡（相對直桿）（ ）

A.圓周運動。

B.普通的曲線運動。

C.自由落體。

D.以上說法都不對。

分析 由于受直觀思維影響，許多同學選擇選項A或選項B。產生這種錯誤的原因是：認為小球受到了繩子的拉力作用。而實際上輕環和輕繩的質量都可以不計，且水平直桿是光滑的，因而繩子對小球的拉力為零，故放手后小球的運動軌跡是自由落體，即選項C正確。



3 由于生搬硬套結論而產生錯誤

例3 如圖3所示，導體M和N在點電荷電場中處于靜電平衡狀態。①如果在b、c間用導線連接，瞬間電流的方向（b→c、c→b）。②如果在a、d間用導線連接，瞬間電流的方向________（a→d、d→a）。

分析 第一空很容易得出正確結論，其瞬間電流的方向應b→c。對于第二空許多同學會在第一空的基礎上得出瞬間電流的方向應是d→a，產生這種錯誤的原因是：對電荷定向移動的原因理解不清。正確的理解是：根據圖示，在正點電荷產生的電場中，兩導體靜電平衡時，M的電勢比N高，因而當a、d兩點用導線連接時，瞬間電流的方向應該是a→d。

4 由于圖像本身缺陷而產生錯誤判斷

例4 在全日制普通高級中學教科書中（必修加選修）物理第三冊中有這樣一幅插圖，書上是這樣描述的，在偏振片P的后面再放置另一個偏振片Q，當Q的偏振化方向與P的偏振化方向平行時，透射光的強度最大，當Q與P的偏振化方向垂直時，透射光的強度最弱，幾乎為零。書上對偏振片的特點描述是非常清楚的，但書上偏振片的圖像卻容易讓人產生誤解。如圖4中的第三個圖所示讓偏振片Q繞中心軸旋轉30°，則屏上明暗情況如何變化？



A.屏上透射光強度不變。

B.屏上透射光強度減弱。

C.屏上透射光強度幾乎為零。

D.無法確定。

由于圖4中偏振片表達不太完整，很容易讓學生認為，只要起偏片P和檢偏片Q的透振方向不平行，那么屏上的透射光強度就應該是幾乎為零，故而認為選項C正確。其產生這種錯誤的原因是：對偏振片透光的真正原理理解不清，而題中偏振片Q其偏振化方向從與P平行開始，慢慢旋轉到與P垂直的過程中，屏上透射光的強度應該是慢慢地減弱，直到屏上透射光強度幾乎為零，所以選項B正確。

5 由于思維定勢而產生錯誤判斷

例5 如圖5所示，物體M與m用繩相連，繩通過定滑輪，M靜止在傾角為θ的斜面上，則關于M與斜面間的靜摩擦力的大小和方向的說法中，正確的是：（ ）

A.Mgsinθ-mg，沿斜面向上。

B.Mgsinθ-mg，沿斜面向下。

C.mg-Mgsinθ，沿斜面向下。

D.條件不足，無法判斷。

在大多數題目中會說明M表示質量大的物體，m表示質量小的物體，所以在這個習慣思維定勢影響下，許多同學會選擇A和B。而M和m的質量關系本題目沒有說明，因而正確的選項應該是D。

6 由于受平面圖意識限制而產生錯誤判斷

例6 如圖6所示，在某一空間固定著兩個等量同種電荷，另一帶負電微粒在這兩電荷間運動，如果該微粒只受電場力作用且不影響兩等量同種電荷所產生的電場，那么該微粒的運動狀態可能是：（ ）

A.勻變速直線運動。

B.勻變速曲線運動。

C.勻速圓周運動。

D.上面三種運動狀態都不可能。

絕大多數學生會選擇D選項，學生是這樣想的：該電場不是勻強電場，而選項A、B需要一個恒力，故選項A、B錯誤，而選項C雖然需要一個變力，但其大小要不變，故選項C也錯誤，所以選擇選項D。產生這種錯誤的原因是：平常學生接觸的圖像都是一些平面圖，因而對等量同種電荷所產生電場認識只停留在平面上，其實該電場應布滿整個空間，那么該帶負電微粒就可以在過中垂線兩電荷連線的平面上作勻速圓周運動如圖7所示，所以選項C的正確的。

通過上面分析，筆者認為在分析物理圖像時要注意這樣幾個方面：第1、要注意題目中關鍵詞，如“輕桿”、“輕彈簧”、“相對靜止”等，我們要從這些關鍵詞中獲得一些隱含條件的信息；第2、要注意一些相關物理量的大小或方向有沒有明確？如質量M、m哪個大？角度α、β哪大？長度L、l哪個長？外力F和摩擦力f是否同方向？等等；第3、圖像中的一些邊界是否與題中條件相符？第4、對干涉、電場、磁場或復合場的圖像我們要習慣從平面圖聯想到立體圖。不管怎樣，解決上述問題的關鍵是要把看圖和讀題有機結合起來，要弄清產生這些物理現象的原因是什么？而不是光通過看圖就草率地得出結論。

(欄目編輯陳 潔)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。