《運(yùn)動(dòng)和力》中的常見(jiàn)錯(cuò)誤原因和教學(xué)策略

周朝霞

作為一名科學(xué)教師，我們應(yīng)該及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤以及產(chǎn)生這些錯(cuò)誤的根本原因，尋找科學(xué)有效的方法來(lái)引導(dǎo)學(xué)生走出這些誤區(qū)。下面就本人在《運(yùn)動(dòng)和力》的日常教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的一些常見(jiàn)錯(cuò)誤，以及針對(duì)這些錯(cuò)誤采用的教學(xué)策略與同行們進(jìn)行探討。

錯(cuò)誤一：力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因

學(xué)生在日常生活中常常會(huì)看到這樣的現(xiàn)象：放在桌面上的書(shū)或文具盒，我們用手推它，它就運(yùn)動(dòng)，如果不推它，它就靜止；用錘子用力釘釘子時(shí)，釘子就扎進(jìn)木頭里，如果不用錘子釘它，它就停止不動(dòng)。由這些現(xiàn)象，學(xué)生容易得出這樣的錯(cuò)誤結(jié)論：力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因，有力作用在物體上，物體就運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有力作用在物體上，物體就靜止。

得出這一錯(cuò)誤結(jié)論的原因主要有兩個(gè)方面：一是觀察的片面性。學(xué)生往往容易注意到自己或是其他比較容易被看到的物體施加的力，如手施加給物體的推力、拉力、壓力，繩子給物體施加的拉力等等，而一些不容易被學(xué)生直接看到的物體施加的力或是他們不是很熟悉的力卻很容易被忽視，如重力、摩擦力等等。例如，上面提到的書(shū)、文具盒、釘子，當(dāng)人或錘子沒(méi)有對(duì)它們施加力的作用時(shí)，地面或是木板卻給了它們一個(gè)摩擦力，使它們停止運(yùn)動(dòng)，而并非是“沒(méi)有力作用在物體上，物體就停止運(yùn)動(dòng)?！?/p>

針對(duì)這一情況，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中就要提醒學(xué)生注意觀察的全面性，避免通過(guò)片面觀察得出錯(cuò)誤的結(jié)論。特別要注意觀察那些容易被忽視的力：如，重力（在地面上或是地面附近的一切物體，都一定受到重力的作用）、摩擦力（如果兩個(gè)物體直接接觸，相互之間有擠壓，又有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，那么兩個(gè)物體之間就一定有摩擦力）等等。與此同時(shí)，也要提醒學(xué)生不要給物體“添加”本來(lái)并不存在的力。例如，從手中拋出的正在空中飛行的物體，如果不考慮空氣阻力，物體只受重力的作用，但是學(xué)生往往會(huì)在物體的運(yùn)動(dòng)方向上給它再添加一個(gè)力，如物體在向上升，就給它添加一個(gè)向上升的力，如果物體是水平飛的，那么就給物體添加一個(gè)水平方向的力。這其實(shí)也是“力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因”這一錯(cuò)誤觀念造成的，學(xué)生總是覺(jué)得在物體的運(yùn)動(dòng)方向上應(yīng)該有一個(gè)力存在，這樣物體才能沿著這一方向運(yùn)動(dòng)。

形成這一錯(cuò)誤觀念的另一個(gè)原因是：學(xué)生不擅長(zhǎng)使用合理想象或是逆向思維的方法來(lái)尋找規(guī)律。例如，我們?cè)谧觥疤骄孔枇?duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響”這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生觀察到“小車(chē)從同一斜面的同一位置滑下后，在較粗糙的毛巾表面上通過(guò)的距離較短，在較光滑的玻璃表面上通過(guò)的距離較長(zhǎng)”這一現(xiàn)象后，容易得出這樣的結(jié)論：“物體受到的阻力越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變得就越快?！边@一結(jié)論并沒(méi)有錯(cuò)，但是還不能從根本上扭轉(zhuǎn)“力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因”這一錯(cuò)誤想法。此時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行逆向思維：如果物體表面越來(lái)越光滑，直到?jīng)]有摩擦阻力，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又會(huì)如何呢？學(xué)生就會(huì)在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行思考：物體表面越光滑，物體通過(guò)的距離就越長(zhǎng)，速度減小得就越慢，通過(guò)合理的想象學(xué)生就能推導(dǎo)得出：當(dāng)摩擦阻力消失時(shí)，物體將保持原來(lái)的速度，一直運(yùn)動(dòng)下去。由此，學(xué)生就能得出更科學(xué)、更完整的結(jié)論：運(yùn)動(dòng)的物體如果沒(méi)有受到外力的作用，將保持原來(lái)的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，而不是“有力作用在物體上，物體就運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有力作用在物體上，物體就靜止?！币虼?，“力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”，這樣才從根本上扭轉(zhuǎn)了學(xué)生的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。

錯(cuò)誤二：物體運(yùn)動(dòng)方向上受到的力大于反方向受到的力

同學(xué)們?cè)谝黄鹜姘馐謩艜r(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)力氣大的同學(xué)會(huì)把力氣小的同學(xué)的手壓倒，于是他們會(huì)得出這樣的結(jié)論：物體會(huì)向著力比較大的方向運(yùn)動(dòng)，所以物體如果受到兩個(gè)方向相反的力的作用，與物體運(yùn)動(dòng)方向一致的力比與物體運(yùn)動(dòng)方向相反的力大。由此會(huì)做出如下判斷：起重機(jī)吊著貨物勻速上升時(shí)，拉力大于重力，勻速下降時(shí)，拉力小于重力；兩個(gè)隊(duì)伍進(jìn)行拔河比賽，則勝的一方對(duì)繩的拉力大于負(fù)的一方對(duì)繩的拉力。

這一類(lèi)錯(cuò)誤的產(chǎn)生，歸根結(jié)底是由于學(xué)生片面理解并運(yùn)用力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題造成的。針對(duì)這一情況，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物體受到不同力的作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行比較全面、系統(tǒng)的分析和梳理。

當(dāng)物體只受到一個(gè)力的作用時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)情況分為三種：第一種情況，物體所受力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向一致，則物體做加速運(yùn)動(dòng)（包括物體由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)）。例如，物體在空中自由下落時(shí)，如不考慮空氣阻力和浮力，則物體只受重力作用，且重力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向一致，所以物體下落的速度越來(lái)越快。第二種情況，物體所受力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反，則物體做減速運(yùn)動(dòng)（包括物體由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止）。例如，在地面上滾動(dòng)的足球，不考慮空氣阻力時(shí)，只受摩擦力的作用，且摩擦力的方向與足球的運(yùn)動(dòng)方向相反，所以足球越滾越慢。第三種情況，物體所受力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向不在一條直線(xiàn)上，則物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。例如，水平或斜向上射出的炮彈、拋出的物體，不考慮空氣阻力時(shí)，只受到重力的作用，且重力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向不在一條直線(xiàn)上，所以炮彈或物體沿一條曲線(xiàn)落下。

當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用，且這幾個(gè)力不是平衡力時(shí)，則分析物體在水平和豎直方向上所受合力與物體的運(yùn)動(dòng)情況的關(guān)系，分析方法與上述物體只受一個(gè)力的作用時(shí)的分析方法相似。例如，上面所舉的扳手勁的例子，兩只手本來(lái)是靜止的，由于受到非平衡力的作用，所以手的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變，即由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)，且合力的方向指向力氣小的同學(xué)，所以手就向力氣小的方向運(yùn)動(dòng)。（力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因）

如果物體不受力或受到平衡力的作用，則靜止的物體保持靜止，運(yùn)動(dòng)的物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。反之，如果物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（平衡狀態(tài)），則物體必然不受力或受到平衡力的作用。如上所述的貨物不管是勻速上升還是勻速下降，均處于平衡狀態(tài)，所以貨物受到的拉力和重力是一對(duì)平衡力，它們的大小是相等的。

再如，上面舉到的拔河的例子，甲隊(duì)對(duì)乙隊(duì)的拉力和乙隊(duì)對(duì)甲隊(duì)的拉力是一對(duì)相互作用力，所以不管哪一隊(duì)最后取得了勝利，這兩個(gè)力的大小是相等的。而拔河雙方在決出勝負(fù)的那一剎那，受到的都是非平衡力的作用，比賽的輸贏決定于兩隊(duì)所受的摩擦力與拉力的大小關(guān)系，所受摩擦力大于繩子拉力的一方將取得最后的勝利。

錯(cuò)誤三：物體受到的力越大，運(yùn)動(dòng)得就越快

學(xué)生用彈簧秤拉著一個(gè)物體在水平桌面上滑動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，拉力越大，物體運(yùn)動(dòng)得越快，由此學(xué)生就會(huì)得出一個(gè)錯(cuò)誤的結(jié)論：物體受到的力越大，運(yùn)動(dòng)的就越快。反之，物體運(yùn)動(dòng)得越快，受到的力就越大。例如，物體受到一對(duì)均為30牛的平衡力的作用時(shí)，以V1速度做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)這一對(duì)平衡力同時(shí)變?yōu)?0牛時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)速度將變小。

產(chǎn)生這一錯(cuò)誤的原因是學(xué)生沒(méi)有把物體受到平衡力與非平衡力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況區(qū)分開(kāi)來(lái)進(jìn)行分析。由前面的分析可得，當(dāng)物體受到非平衡力的作用時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變，或加速、或減速、或做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。上述同學(xué)用彈簧秤拉著物體在水平桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體在水平面上受到兩個(gè)力的作用：拉力和摩擦力。其中滑動(dòng)摩擦力的大小與物體對(duì)桌面的壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)，物體在滑動(dòng)過(guò)程中這兩個(gè)因素都沒(méi)有發(fā)生變化，所以摩擦力的大小不變，當(dāng)拉力增大時(shí)，物體受到的合力增大，所以速度越來(lái)越快。但是如果物體受到的是平衡力的作用，不管力的大小如何變化，物體將保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。因此，當(dāng)物體受到的一對(duì)平衡力由30牛同時(shí)變?yōu)?0牛時(shí)，物體受到的仍是平衡力，所以將保持原來(lái)的速度不變，做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

在《運(yùn)動(dòng)和力》的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題比較多，作為一名科學(xué)教師，我們一定要做一名有心人，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并尋找解決問(wèn)題的方法，但是千萬(wàn)不能就事論事，只針對(duì)學(xué)生的錯(cuò)題進(jìn)行指導(dǎo)，而是要從現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)本質(zhì)，注意培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，逐步提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，這樣才能從根本上幫助學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生品嘗到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。