從2010年一道高考的上海題說開去

桂寅

(泰州市田家炳實驗中學(xué) 江蘇 泰州 225300)

2010年的上海秋季高考物理試卷關(guān)注新教材所體現(xiàn)的教學(xué)思想、教學(xué)理念、教學(xué)方法，以及考查知識與能力、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀的滲透；增大了對基礎(chǔ)物理知識和技能的考核，考查最基本的物理規(guī)律，以及由此體現(xiàn)出來的學(xué)生處理問題的基本方法.雖然大多數(shù)題目從難度和能力要求上有所降低，但對于學(xué)生比較容易混淆的物理概念加強(qiáng)了考核.有些物理概念不少學(xué)生,甚至一些參考資料都發(fā)生了錯誤，如第32題.

【原題】如圖1，寬度L=0.5 m的光滑金屬框架MNPQ固定于水平面內(nèi)，并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.4 T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，框架的電阻非均勻分布.將質(zhì)量m=0.1 kg，電阻可忽略的金屬棒cd放置在框架上，并且與框架接觸良好.以P為坐標(biāo)原點，PQ方向為x軸正方向建立坐標(biāo)，金屬棒從x0=1 m處以v0=2 m/s的初速度，沿x軸負(fù)方向做加速度a=2 m/s2的勻減速直線運動，運動中金屬棒僅受安培力作用.求：金屬棒cd運動0.5 m，框架產(chǎn)生的焦耳熱Q.

圖1

參考書解：

由

可得

F=ma=0.2 N

因為運動中金屬棒僅受安培力作用，所以

F=BIL

又

所以

且

得

所以代入數(shù)據(jù)得

Q=I2Rt=I2·0.4t2=0.2 J

這種解法忽視了電阻R是變化的；這樣用公式Q=I2Rt求出的Q顯然有問題.筆者認(rèn)為正確的解法應(yīng)該如下.

正解：

由金屬棒做勻減速直線運動可得，金屬棒cd運動0.5 m時的速度為

根據(jù)功能轉(zhuǎn)換可知金屬棒cd減小的動能轉(zhuǎn)化為電路的電能，再轉(zhuǎn)化為電路中的焦耳熱，即

本題要求學(xué)生能真正理解電磁感應(yīng)、安培力做功、電流生熱這一系列知識點，而這部分內(nèi)容恰恰是學(xué)生容易混淆的.由于不能充分認(rèn)識電流的有效值和平均值的區(qū)別，不知道什么時候應(yīng)該用有效值，什么時候應(yīng)該用平均值進(jìn)行計算.學(xué)生在解題時往往會犯這樣那樣的錯誤.又如下面這道高考模擬題.

【模擬題】如圖2所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)

磁場，方向豎直向下;在磁場中有一個邊長為L的正方形剛性金屬框.ab邊質(zhì)量為m，其他三邊的質(zhì)量不計.金屬框的總電阻為R，cd邊上裝有固定的水平軸.現(xiàn)將金屬框從水平位置由靜止釋放;不計一切摩擦.金屬框經(jīng)時間t恰好以速度v第一次通過最低點.求在t時間內(nèi)金屬框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值.

圖2

錯解：

不少同學(xué)不假思索地由

Im=BLv

得出

發(fā)生這樣的錯誤是由于學(xué)生只記住了交流電電流有效值的公式，而不知其真正的物理意義.本題中金屬框并不是在磁場中勻速地轉(zhuǎn)動，因此產(chǎn)生的不是正弦式交流電，以上的公式并不適用.正確的方法應(yīng)利用能量轉(zhuǎn)化的觀點解題.

正解：

由能量轉(zhuǎn)化可知，ab邊從水平位置轉(zhuǎn)到最低點減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為ab邊的動能和電路的電能，則有

又由于

Q=I2Rt

由以上兩式可得

這些題目可以使教師認(rèn)識到，在授課時要注意引導(dǎo)學(xué)生重視教材，去探究知識的發(fā)生與發(fā)展，要搞清楚各知識點之間的關(guān)聯(lián)，真正地理解物理規(guī)律和物理概念；而不是依靠傳統(tǒng)的“題海戰(zhàn)術(shù)”，從而造成學(xué)生做題時發(fā)生生搬硬套、依樣畫葫蘆的錯誤.可以使學(xué)生認(rèn)識到應(yīng)該注意平時學(xué)習(xí)的方法，了解學(xué)習(xí)物理的意義，知道物理模型在物理學(xué)發(fā)展中的應(yīng)用，將物理學(xué)習(xí)有意識和自己平時的生活實踐相聯(lián)系，從而真正地掌握物理知識.