突破高中物理教學(xué)重難點(diǎn)之“上當(dāng)”題解法

摘?要：高中物理是一門相對(duì)較難的學(xué)科，主要原因是高中物理概念（如公式、定理與定律）繁多，涉及面廣，知識(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，學(xué)習(xí)方法眾多，本文運(yùn)用“上當(dāng)”題解法而引出正確解題過程的實(shí)例，對(duì)概念的理解也有獨(dú)到之處。

關(guān)鍵詞：高中物理;教學(xué)方法;物理概念與規(guī)律;易錯(cuò)題

一、 應(yīng)用“上當(dāng)”解題法而引出的正確解題過程的實(shí)例

【例1】?一長為L的細(xì)繩固定在O點(diǎn)，O點(diǎn)離地面大于L，另一端系一質(zhì)量為m的小球，開始時(shí)線與水平方向夾角為30°（見圖1），當(dāng)小球由靜止釋放后，求小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)對(duì)繩的拉力是多大？

上當(dāng)解法：在解析過程中有意將學(xué)生引入看似正確的方向，強(qiáng)調(diào)機(jī)械能守恒，而求出答案，因?yàn)锳O與水平線的夾角為30度，故AO等于L2（圖2），當(dāng)小球由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)C過程，符合機(jī)械能守恒條件，有：

我把這種解法稱為“上當(dāng)解法”，然后提出一些問題“在B點(diǎn)的瞬間”與平常的平順滑落有什么區(qū)別等，從而得出正確解析。

正確解法：根據(jù)機(jī)械能守恒定律：

當(dāng)小球剛到B點(diǎn)時(shí)，細(xì)繩被拉直并立即對(duì)小球施力，也變其運(yùn)動(dòng)方向，速度由vB變?yōu)関B1，由速度的分析可知：

小球從B到C運(yùn)動(dòng)過程，由機(jī)械能守恒定律：

小球在C點(diǎn)處由重力和繩的張力提供向心力：

為什么會(huì)有這種所謂的上當(dāng)解法呢？原因是上當(dāng)解法套用了圓周運(yùn)動(dòng)公式，沒有分析小球在A點(diǎn)靜止釋放后的運(yùn)動(dòng)情況。實(shí)際上從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程是作豎直自由下落，然后再作圓周運(yùn)動(dòng)。

【例2】?如圖4所示，長為L的絕緣細(xì)線，一端懸于O點(diǎn)，另一端連接一質(zhì)量為m的帶負(fù)電小球，置于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，在O點(diǎn)正下方釘一個(gè)釘子O′，已知小球受到的電場(chǎng)力是重力的13，現(xiàn)將細(xì)線向右水平拉直后從靜止釋放，細(xì)線碰到釘子后要使小球剛好繞釘子O′在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，求OO′長度。

上當(dāng)解法：擺球從A落下經(jīng)B到C的過程中受到重力G，繩子的拉力T和電場(chǎng)力F電三個(gè)力的作用，并且重力和電場(chǎng)力做功，拉力不做功，由動(dòng)能定理

擺球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，擺線碰到釘子O′后，若要小球剛好繞釘子O′在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖5。則在最高點(diǎn)D應(yīng)滿足：

從C到D的過程中，只有重力做功（負(fù)功），由機(jī)械能守恒定律得：

正確解答

本題是一個(gè)擺在重力場(chǎng)和電場(chǎng)的疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題，由于重力場(chǎng)和電場(chǎng)力做功都與路徑無關(guān)，因此可以把兩個(gè)場(chǎng)疊加起來看成一個(gè)等效力場(chǎng)來處理，如圖6所示，

開始時(shí)，擺球在合力F的作用下沿力的方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，由圖6可知，△AOB為等邊三角形，則擺球從A到B，在等效力場(chǎng)中，由能量守恒定律得：

在B點(diǎn)處，由于在極短的時(shí)間內(nèi)細(xì)線被拉緊，擺球受到細(xì)線拉力的沖量作用，法向分量v2變?yōu)榱悖邢蚍至浚?/p>

接著擺球以v1為初速度沿圓弧BC做變速圓周運(yùn)動(dòng)，碰到釘子O′后，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，在等效力場(chǎng)中，過點(diǎn)O′做合力F的平行線與圓的交點(diǎn)為Q，即為擺球繞O′點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的“最高點(diǎn)”，在Q點(diǎn)應(yīng)滿足：

過O點(diǎn)做OP⊥AB取OP為等勢(shì)面，在等效力場(chǎng)中，根據(jù)能量守恒定律得：

聯(lián)立解方程組得：

通過以上例子可總結(jié)一種有效的突破重、難點(diǎn)的方法，故意使學(xué)生“走向歧路”，然后在分析過程中找出似是而非的一些關(guān)鍵問題，培養(yǎng)認(rèn)真思考，注意細(xì)節(jié)，注重分析的能力，上述二例中，通過上當(dāng)解，能夠很好地把運(yùn)動(dòng)情況判斷條件，動(dòng)能定理，機(jī)械能守恒，能量守恒，非勻速圓周運(yùn)動(dòng)，場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，等效的方法，以及解題的一般思路在學(xué)生腦海中留下更為深刻的印象。

二、 “上當(dāng)解法”的好處

學(xué)生在聽課過程中自以為聽懂而沾沾自喜，如果在此時(shí)稍加點(diǎn)醒，讓他們注意一些細(xì)節(jié)，他們可能恍然大悟，經(jīng)過這樣的“一錯(cuò)一對(duì)”，學(xué)生對(duì)自己的錯(cuò)誤一目了然，清醒地認(rèn)識(shí)到自己是“沒聽懂”，對(duì)正確解法，印象深刻，今后如果再遇到類似問題必會(huì)多加思考，對(duì)一些細(xì)節(jié)必然更認(rèn)真分析，而不是一味使用熟知常用的解題方法，突破較難的題目也就變得更加輕松。

在上面第二道例題中，考生以前做過不少“在重力場(chǎng)中釋放擺球。擺球沿圓弧線運(yùn)動(dòng)的習(xí)題”。受到這道題思維定式的影響，沒能分析出本題的擺球是在重力場(chǎng)和電場(chǎng)疊加場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。小球同時(shí)受到重力和電場(chǎng)力的作用，這兩個(gè)力對(duì)擺球運(yùn)動(dòng)軌跡都有影響。受“最高點(diǎn)”就是幾何上的最高點(diǎn)的思維定式的影響，沒能分析清楚物理意義上的“最高點(diǎn)”含義。

三、 如何使用上當(dāng)題解法

在幾年的教學(xué)過程中，我感覺“上當(dāng)題解法”有時(shí)的確很好，比如在突破一些重難點(diǎn)上，但并不是說所有的題目都要用一些嚴(yán)密的概念性強(qiáng)的題目，我覺得不太適用，如果一味地使用可能會(huì)使學(xué)生混淆概念，把一些正常的正確理解搞亂了，其結(jié)果適得其反。同樣地對(duì)于怎么程度的學(xué)生才能適用呢？也有一個(gè)基本的要求，一般地說，這種方法對(duì)基礎(chǔ)中等平時(shí)學(xué)習(xí)不仔細(xì)的學(xué)生好用，假如學(xué)生層次較弱，他們區(qū)別不出“上當(dāng)”和“不上當(dāng)”的不同，一味聽講，而層次很高學(xué)生根本就“不上當(dāng)”，這就失去了講析錯(cuò)題的意義，對(duì)老師而言也要提高備課層次，然后輔以怎么的題讓學(xué)生有上當(dāng)?shù)母杏X。我覺得先完成一些傳統(tǒng)的，經(jīng)典的，物理過程明了的題，讓學(xué)生產(chǎn)生一種定勢(shì)思維后再打破這種定勢(shì)，獲得的效果會(huì)好一些。

參考文獻(xiàn)：

[1]許國梁，束炳如.中學(xué)物理教學(xué)法[M].北京：高等教育出版社.

[2]葛新元.實(shí)用高中物理學(xué)習(xí)方法[M].北京：開明出版社.

作者簡介：

廖求金，福建省三明市，福建省三明市將樂縣第一中學(xué)。