認清規律背后的本質

平時的物理學習中，我們都很重視物理規律和公式的記憶，但往往只記住了規律的內容而忽視了規律的成立條件或適用范圍，進而會用錯規律，得出錯誤答案。比如眾多學生解答2006年一道全國高考理綜物理試題（詳見下面例題1）時就容易出現該錯誤。下面我們針對該現象，通過該高考試題及其他一些具體實例，做進一步分析說明。

例題1（2006·全國高考）：ab是長為l的均勻帶電細桿，P1、P2是位于ab所在直線上的兩點，位置如圖所示。ab上電荷產生的靜電場在P1處的場強大小為E1，在P2處的場強大小為E2。則以下說法正確的是（ ）

A、兩處的電場方向相同，E1﹥E2

B、兩處的電場方向相反，E1﹥E2

C、兩處的電場方向相同，E1﹤E2

D、兩處的電場方向相反，E1﹤E2

錯解：設均勻細桿的帶電量為Q，根據電場疊加原理及對稱性，細桿在P1處的場強就等于右邊Q/2集中在3L/4處的一個點電荷在P1處的場強，即E1=k 2k ，整個細桿在P2處的場強就等于集中在中點L/2處的點電荷Q形成的電場，即E2=k k ，又因為這兩處的場強方向相反，所以選B項。這就錯了，原因就是均勻帶電球體（球殼）在球外的場強疊加規律不適用于均勻細桿電場的疊加了。

正確解法：由于細桿均勻帶電，我們取a關于P1的對稱點a’，則a與a’間關于P1點的電場互相抵消，整個桿對于P1點的電場，僅僅相對于a’b部分對于P1的產生電場。

而對于P2，卻是整個桿都對其有作用，所以，P2點的場強大，兩處的場強方向相反，所以答案選D。

例題2.（2014·宿州三模）如圖，一半徑為R的電荷量為Q的均勻帶電球殼，A、B為球殼表面上的兩點.O、P、M、N在一條直線上，PO=r且r>R，PM=MN，下列說法正確的是（ ）

A.P點的電場強度的的大小E=k

B.電勢差UPM=UMN

C.電勢差UAP>UBP

D.若電荷量Q不變，P點位置不變，O點位置不變，僅令R變小，則P點的場強變小

解析：對于A和D項，根據均勻帶電球殼在P點產生的場強等效于電荷量為Q的點電荷置于O點在P點產生的場強，則P點產生的場強E= k ，若電荷量Q不變，P點位置不變，O點位置不變，僅令R變小，則P點的場強不變.故A正確，D錯誤；而有的同學則根據U=Ed，得到UPM=UMN，這就錯了，因為U=Ed成立的條件是勻強電場。在這點電荷的電場中應該是UPM>UMN。選項C，均勻帶電球殼為等勢面，A、B兩點的電勢相等，則UAP=UBP.故C錯誤.答案A.

例題3（2014·皖南質檢）：在百米賽跑中，一同學跑到中點處速度為9m/s，12.5s末跑到終點時速度為10m/s，則他全程的平均速度大小是（ ）

A、7m/s B、8m/s C、9m/s D、9.5m/s

解析：此題考查的是對平均速度的理解，不少同學根據平均速度公式 而錯選了D項，這就是因為沒有理解平均速度公式 只對勻變速運動才成立，對其它的變速運動只能根據平均速度的定義式來計算，即平均速度等于位移比時間，正確答案是B項。

例題4：關于庫侖定律，以下說法正確的是（ ）

A、庫侖定律適用于點電荷，點電荷其實就是體積很小的帶電體

B、庫侖定律是實驗定律

C、庫侖定律只描述了庫力侖的大小，沒有涉及庫侖力的的方向

D、根據庫侖定律，當兩個點電荷間的距離趨近于零時，庫侖力趨于無窮大

解析：此題正確答案是B項，實驗定律是通過實驗和分析總結出來的。庫侖定律的成立條件是真空中靜止的點電荷之間的相互作用，不少同學由于沒有理解這一條件，僅從公式表面看而錯選了D項，要知道當兩個點電荷間的距離趨近于零時這兩個電荷已經不能看成點電荷了。

例題5（2014·濟南模擬）：如圖所示，電阻R1=20Ω，電動機繞線電阻R2=10Ω，當開關S斷開時，電流表的示數是I1=0.5A，當開關s合上后，電動機轉動起來，電路兩端的電壓不變，電流表的示數I和電路消耗的電功率P應是：

A.I=1.5A B.I<1.5A C.P=15W D.P<15W

解析：此題要注意歐姆定律只對純電阻電路成立，對非純電阻電路是不成立的，如果不理解這一條件則會錯選A、C。當電鍵S斷開時，電動機沒有通電，歐姆定律成立，所以電路兩端的電壓U=I1R1=10V；當電鍵合上后，電動機轉動起來，電路兩端的電壓U=10V，通過電動機的電流應滿足UI2>I22R2，所以I2<1A.所以 電流表的示I<1.5A，電路消耗的電功率P<15W，即BD正確。

物理規律是物理知識結構的骨架，是物理學科知識的核心，包括物理定律、定理、定則、公式等。它反映了物理現象、物理過程在一定條件下必然發生、發展和變化的規律，反映了物質運動變化的各個因素之間的本質聯系，揭示了事物本質屬性之間的內在聯系，是物理知識教學最重要的內容之一。

所以，在教學中要重視講解規律的成立條件和適用范圍，讓學生理解物理規律的本質，闡明物理規律的成立條件是掌握物理規律的前提。我們在應用這些物理規律時，要注意它所適合的條件，對適用條件隱蔽的物理規律和公式，要闡明其來龍去脈，并設有針對性的課堂練習，引導學生真正領會其適用條件，并據以分析、解決有關的問題，這樣才能有效地阻止學生在遇到具體問題時因盲目套用物理公式而導致錯誤解題，提高學生解題的準確率。