由一道高考力學(xué)題引發(fā)的思考

趙 榮

(鳳慶縣第一中學(xué) 云南 臨滄 675900)

高中物理教學(xué)中，在講述了牛頓運(yùn)動定律后，常見到相關(guān)題中有這樣的表述，“輕繩、輕彈簧、輕桿、忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦、不計……質(zhì)量”，雖教師對其含義進(jìn)行過講解說明，但多數(shù)學(xué)生并不重視，理解也不深刻.特別是對含有彈簧的問題，多數(shù)學(xué)生憑生活經(jīng)驗(yàn)和感覺作答.我校用2004年高考全國卷Ⅱ第18題在多屆學(xué)生(含高二、高三)中進(jìn)行測試訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)學(xué)生答題錯誤率較高.

【題目】如圖1所示，4個完全相同的彈簧都處于水平位置，它們的右端受到大小皆為F的拉力作用，而左端的情況各不相同：(a)彈簧的左端固定在墻上；(b)彈簧的左端受大小也為F的拉力作用；(c)彈簧的左端拴一小物塊，物塊在光滑的桌面上滑動；(d)彈簧的左端拴一小物塊，物塊在有摩擦的桌面上滑動.若認(rèn)為彈簧的質(zhì)量都為零，以l1，l2，l3，l4依次表示4個彈簧的伸長量，則有

A．l2>l1B．l4>l3

C．l1>l3D．l2=l4

圖1

很多學(xué)生憑經(jīng)驗(yàn)和感覺認(rèn)為l1=l2>l4>l3.

解析：設(shè)彈簧的質(zhì)量為m，運(yùn)動加速度為a，研究彈簧，其受力如圖2所示.

圖2

由牛頓第二定律有

F-F′=ma

由于彈簧的質(zhì)量m都為零，所以

F=F′

題述中4種情況彈簧兩端受力大小都為F，故正確的結(jié)果應(yīng)為

κ為彈簧的勁度系數(shù)，所以選項(xiàng)D正確.

受此高考題啟發(fā)，筆者編制了如下試題.

【例1】如圖3所示，一彈簧測力計平放在光滑水平面上，外殼質(zhì)量為m，彈簧及掛鉤質(zhì)量不計.同時施以水平力F1,F2，如果F1>F2，彈簧測力計運(yùn)動加速度為a，則彈簧測力計示數(shù)為

A．F1B．F2C．F1-maD．F1-F2

圖3

解析：本題的等效模型如圖4.彈簧兩端受力大小都為F2.研究彈簧和外殼整體，有

F1-F2=ma

得

F2=F1-ma

正確答案為選項(xiàng)B，C.

圖4

拓展：將原題中“一彈簧測力計平放在光滑水平面上”改為“一彈簧測力計平放在水平面上，水平面與外殼動摩擦因數(shù)為μ”.

(1)將原題中“彈簧測力計運(yùn)動加速度為a”，改為“且F1-F2<μmg”.分析可知，彈簧測力計靜止，由平衡條件得彈簧測力計示數(shù)為F2.

(2)加條件“且F1-F2>μmg”.分析可知，彈簧測力計加速運(yùn)動，加速度與F1同方向.研究彈簧，由牛頓第二定律得彈簧兩端受力大小等于F2.

由牛頓第二定律對彈簧和外殼整體有

F1-F2-μmg=ma

得

F2=F1-μmg-ma

故彈簧測力計示數(shù)為F2和F1-μmg-ma.

通過對學(xué)生兩題的錯因了解、分析，筆者有以下思考：

(1)高考物理題并非都是難題，有相當(dāng)部分考題是考查學(xué)生對物理概念、物理規(guī)律確切含義的理解，物理規(guī)律適用條件的理解，以及它們在簡單情況下的應(yīng)用.教師要講清、講透物理概念和規(guī)律，分析要細(xì)膩，使學(xué)生掌握完整的基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生物理思維能力；要重視概念和規(guī)律的建立過程，使學(xué)生知道它們的由來；對每一個概念要弄清其內(nèi)涵和外延，否則將直接導(dǎo)致學(xué)生的基礎(chǔ)知識不扎實(shí)，并為以后的繼續(xù)學(xué)習(xí)埋下隱患.

(2)不少學(xué)生常根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)去解物理題，對一些事物和現(xiàn)象已經(jīng)有了一定的看法和觀點(diǎn)，形成一定的思維定勢.由于中學(xué)生的知識經(jīng)驗(yàn)有限，辯證思維還不發(fā)達(dá)，思維的獨(dú)立性和批判性還不成熟，考慮問題容易產(chǎn)生表面性，且往往會被表面現(xiàn)象所迷惑，而看不到事物的本質(zhì)，所以，易形成一些錯誤的概念.這種由生活常識和不全面的物理知識所形成的思維定勢，會干擾學(xué)生在高中物理學(xué)習(xí)中對物理本質(zhì)的認(rèn)識，造成學(xué)習(xí)上的思維障礙，對物理概念和規(guī)律的正確形成和理解極為不利.教師要通過課堂提問和分析論述題，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)物理概念與規(guī)律分析解答物理問題、認(rèn)識物理現(xiàn)象的習(xí)慣，要求學(xué)生“講理”而不是憑直覺.

(3)平時教學(xué)中如果只是就題論題，不教會思考問題的方法，學(xué)生只能是“只見樹木，不見森林”，遇到情境新穎的問題就束手無策；而如果注意對典型試題進(jìn)行適當(dāng)改組與整合，拓展與多變，則能收到推陳出新、舉一反三的效果.