定勢思維引起的錯解例析

楊 杰

(江蘇省新海高級中學 江蘇 連云港 222006)

1 定勢思維的特點

定勢思維是指用某種固定的思維模式去分析和解決問題，一旦形成了思維定勢，就會不自覺地順著定勢的思維思考問題，類似于物理學上的“慣性”. 積極的思維定勢有利于物理概念的形成和對物理規律的理解，而消極的思維定勢則會把習慣了的思維模式生搬硬套到新的物理情境中去，從而造成物理問題得不到正確地解決.尤其在高三物理復習中，學生常常受到思維定勢的干擾，容易形成知識的負遷移.不少易錯問題就是由于這個原因造成的.

本文結合學生復習中的易錯問題，剖析易錯解法，分析錯誤原因，探究克服定勢思維負面影響的方法，僅供大家參考.

2 定勢思維引起的某些錯解

【例1】如圖1所示，在地面附近同時存在勻強電場和勻強磁場的空間中取正交坐標系O-xyz(z軸正方向豎直向上)，一質量為m,電荷量為q的帶正電小球從原點O以速度v0沿x軸正方向出發.下列說法錯誤的是

圖1

A.若電場、磁場分別沿z軸正方向和x軸正方向，小球只能做曲線運動

B.若電場、磁場均沿z軸正方向，小球有可能做勻速圓周運動

C.若電場、磁場分別沿z軸正方向和y軸正方向，小球有可能做勻速直線運動

D.若電場、磁場分別沿y軸負方向和z軸正方向，小球有可能做勻變速曲線運動

易錯解法：選項A容易判斷，若Eq=mg，小球可能沿x軸勻速直線運動.

對于選項D，假設小球做勻變速曲線運動，則洛倫茲力的大小和方向一定改變，合外力一定變化，加速度不可能不變，與假設不符，即小球不可能做勻變速曲線運動，故選項A，D正確.

錯因分析：對小球的受力情況未作分析，依據定勢思維，盲目臆斷.從小球的受力分析看，若小球做平拋運動，雖然速度大小、方向均在改變，但水平速度v0不變，豎直速度vy與磁場方向平行，對洛倫茲力無影響.所以，小球有可能做勻變速曲線運動.

正確解法：(1)若電場、磁場分別沿z軸正方向和x軸正方向，如圖2所示.

圖2

沿y軸負方向看xOz平面內小球的受力情況，如圖3所示.若Eq=mg，速度與磁場方向平行，小球不受洛倫茲力，可能沿x軸勻速直線運動，故選項A錯誤.

圖3

(2)若電場、磁場分別沿y軸負方向和z軸正方向，如圖4所示.

圖4

沿x負方向看yOz平面內小球的受力情況，如圖5所示；沿y負方向看xOz平面內小球的運動情況，如圖6所示.若Eq=mg，則小球在xOz平面內做平拋運動，雖然實際速度不斷增加，但水平速度v0不變，豎直速度vy雖然增大，但vy與磁場方向平行，對洛倫茲力無影響.所以，小球有可能做勻變速曲線運動，故選項D正確.

圖5 圖6

正確答案：A.

圖7

圖8

可得

在C點，擺球做圓周運動

解得

錯因分析：對擺球的運動過程未做分析，定勢思維，錯誤地認為擺線的拉力不做功.仔細分析擺球的運動過程，不難發現，剛開始擺球并不是做圓周運動，而是自由下落.當落到B點時，擺線突然繃緊，速度發生了變化，動能有損失，可以認為擺線繃緊的過程中，拉力做功了.

沿等效重力的方向看，擺球的受力情況和運動情況如圖9所示.

圖9

A-B過程，擺球自由下落

在B點，擺線突然繃緊，擺球沿擺線方向的分量vy=vBcosθ突然減為零，只剩下沿切線方向的分量

B-C過程,根據動能定理

得

在C點

解得

正確答案：擺球在C點時的速度

此時擺線對球拉力的大小

【例3】如圖10所示，一物塊在一個水平力F作用下沿斜面勻速運動，此力F的方向和斜面與水平面的交線平行，如果將力F撤除，下列對物塊運動的描述正確的是

A．物塊仍沿斜面勻速運動

B．物塊沿原方向減速運動

C．物塊將做勻變速曲線運動

D．物塊將做非勻變速曲線運動

圖10

圖11

圖12

錯因分析：對物塊受力情況的變化分析不清，依據定勢思維，主觀地認為撤去力F后摩擦力不變.實際上，撤去力F后，摩擦力的大小不變，但方向是變化的，即合外力也是變化的.所以，物塊不可能做勻變速曲線運動.

圖13

正確答案：D.

【例4】一傾角為θ=30°的斜劈放在水平地面上，一物塊沿斜劈勻速下滑.現給物塊施加如圖14所示的力F，F與豎直方向夾角為θ′=30°，斜劈仍靜止，則此時地面對斜劈的摩擦力

A．大小為零 B．方向水平向右

C．方向水平向左 D．無法判斷大小和方向

圖14

易錯解法：不加外力F時，物塊沿斜劈勻速下滑，有

mgsinθ=μmgcosθ

因此物塊與斜劈間的動摩擦因數

施加如圖所示的力F后，斜劈靜止，物塊仍勻速下滑.可將物塊與斜劈視為整體，力F對整體有水平向左的分力，整體處于平衡狀態，則地面對斜劈的摩擦力水平向右，故選項B正確.

錯因分析：未對物塊進行受力分析，定勢思維，盲目地認為施加了力F后物塊仍然勻速下滑.通過對物塊受力情況的分析不難發現，施加了力F后，物塊并不是勻速下滑，不能將物塊和斜劈看成整體.

圖15

正確解法：施加力F后，物塊的受力情況如圖15所示.分別以沿斜面向下和垂直斜面向上為x,y軸建立直角坐標系，進行正交分解.在y方向

FN=mgcosθ+Fcosθ+θ′=

在x方向,沿斜面向上的滑動摩擦力

沿斜面向下的合力為

mgsinθ+Fsinθ+θ′=

物塊將沿斜劈加速下滑.且

mgsinθ+Fsinθ+θ′-f=ma

解得

所以，不能將物塊和斜劈看成整體.只能隔離斜劈，對其進行受力分析，如圖16所示.

圖16

水平向左的力為

f′cosθ=fcosθ=

水平向右的力為

此時水平方向已經平衡，斜劈相對地面沒有運動趨勢，所以，地面與斜劈之間沒有摩擦力，故選項A正確.

正確答案：A.

3 小結(方法論分析)

通過對以上4道易錯問題的分析，不難發現，出現錯誤的原因，有的是因為概念、方法理解上的缺限，習慣性地將先前片面的知識經驗錯誤地“嫁接”到后繼問題中；有的是缺乏嚴密的分析過程，總想依據所謂“一般性”規律盡快得出結論，進而盲目臆斷，形成了定勢思維，作出了錯誤的判斷.要克服這種定勢思維，就必須從其產生的原因入手，努力引導學生全面細致地分析新舊知識間的相同、相似、相異之處，深刻、準確地理解知識、方法，建立扎實穩固的學習基礎.同時，積極啟發學生通過細心審題，耐心思考，嚴格進行受力分析，準確把握運動過程，從原始規律入手，嚴謹細致地分析、解決問題，培養良好的思維習慣，進而不斷擺脫定勢思維的消極影響.