《运动和力》中的常见错误原因和教学策略

周朝霞

作为一名科学教师，我们应该及时发现学生在学习中出现的错误以及产生这些错误的根本原因，寻找科学有效的方法来引导学生走出这些误区。下面就本人在《运动和力》的日常教学中发现的一些常见错误，以及针对这些错误采用的教学策略与同行们进行探讨。

错误一：力是使物体运动的原因

学生在日常生活中常常会看到这样的现象：放在桌面上的书或文具盒，我们用手推它，它就运动，如果不推它，它就静止；用锤子用力钉钉子时，钉子就扎进木头里，如果不用锤子钉它，它就停止不动。由这些现象，学生容易得出这样的错误结论：力是使物体运动的原因，有力作用在物体上，物体就运动，没有力作用在物体上，物体就静止。

得出这一错误结论的原因主要有两个方面：一是观察的片面性。学生往往容易注意到自己或是其他比较容易被看到的物体施加的力，如手施加给物体的推力、拉力、压力，绳子给物体施加的拉力等等，而一些不容易被学生直接看到的物体施加的力或是他们不是很熟悉的力却很容易被忽视，如重力、摩擦力等等。例如，上面提到的书、文具盒、钉子，当人或锤子没有对它们施加力的作用时，地面或是木板却给了它们一个摩擦力，使它们停止运动，而并非是“没有力作用在物体上，物体就停止运动。”

针对这一情况，我们在教学过程中就要提醒学生注意观察的全面性，避免通过片面观察得出错误的结论。特别要注意观察那些容易被忽视的力：如，重力（在地面上或是地面附近的一切物体，都一定受到重力的作用）、摩擦力（如果两个物体直接接触，相互之间有挤压，又有相对运动或相对运动的趋势，那么两个物体之间就一定有摩擦力）等等。与此同时，也要提醒学生不要给物体“添加”本来并不存在的力。例如，从手中抛出的正在空中飞行的物体，如果不考虑空气阻力，物体只受重力的作用，但是学生往往会在物体的运动方向上给它再添加一个力，如物体在向上升，就给它添加一个向上升的力，如果物体是水平飞的，那么就给物体添加一个水平方向的力。这其实也是“力是使物体运动的原因”这一错误观念造成的，学生总是觉得在物体的运动方向上应该有一个力存在，这样物体才能沿着这一方向运动。

形成这一错误观念的另一个原因是：学生不擅长使用合理想象或是逆向思维的方法来寻找规律。例如，我们在做“探究阻力对物体运动的影响”这一实验时，学生观察到“小车从同一斜面的同一位置滑下后，在较粗糙的毛巾表面上通过的距离较短，在较光滑的玻璃表面上通过的距离较长”这一现象后，容易得出这样的结论：“物体受到的阻力越大，物体的运动状态改变得就越快。”这一结论并没有错，但是还不能从根本上扭转“力是使物体运动的原因”这一错误想法。此时，我们应当引导学生进行逆向思维：如果物体表面越来越光滑，直到没有摩擦阻力，物体的运动状态又会如何呢？学生就会在实验的基础上进行思考：物体表面越光滑，物体通过的距离就越长，速度减小得就越慢，通过合理的想象学生就能推导得出：当摩擦阻力消失时，物体将保持原来的速度，一直运动下去。由此，学生就能得出更科学、更完整的结论：运动的物体如果没有受到外力的作用，将保持原来的速度永远运动下去，而不是“有力作用在物体上，物体就运动，没有力作用在物体上，物体就静止。”因此，“力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因”，这样才从根本上扭转了学生的错误观点。

错误二：物体运动方向上受到的力大于反方向受到的力

同学们在一起玩扳手劲时，会发现力气大的同学会把力气小的同学的手压倒，于是他们会得出这样的结论：物体会向着力比较大的方向运动，所以物体如果受到两个方向相反的力的作用，与物体运动方向一致的力比与物体运动方向相反的力大。由此会做出如下判断：起重机吊着货物匀速上升时，拉力大于重力，匀速下降时，拉力小于重力；两个队伍进行拔河比赛，则胜的一方对绳的拉力大于负的一方对绳的拉力。

这一类错误的产生，归根结底是由于学生片面理解并运用力和运动的关系来解决实际问题造成的。针对这一情况，教师应该引导学生对物体受到不同力的作用时的运动情况进行比较全面、系统的分析和梳理。

当物体只受到一个力的作用时，物体的运动情况分为三种：第一种情况，物体所受力的方向与物体的运动方向一致，则物体做加速运动（包括物体由静止变为运动）。例如，物体在空中自由下落时，如不考虑空气阻力和浮力，则物体只受重力作用，且重力的方向与物体的运动方向一致，所以物体下落的速度越来越快。第二种情况，物体所受力的方向与物体的运动方向相反，则物体做减速运动（包括物体由运动变为静止）。例如，在地面上滚动的足球，不考虑空气阻力时，只受摩擦力的作用，且摩擦力的方向与足球的运动方向相反，所以足球越滚越慢。第三种情况，物体所受力的方向与物体的运动方向不在一条直线上，则物体做曲线运动。例如，水平或斜向上射出的炮弹、抛出的物体，不考虑空气阻力时，只受到重力的作用，且重力的方向与物体的运动方向不在一条直线上，所以炮弹或物体沿一条曲线落下。

当物体受到几个力的作用，且这几个力不是平衡力时，则分析物体在水平和竖直方向上所受合力与物体的运动情况的关系，分析方法与上述物体只受一个力的作用时的分析方法相似。例如，上面所举的扳手劲的例子，两只手本来是静止的，由于受到非平衡力的作用，所以手的运动状态发生了改变，即由静止变为运动，且合力的方向指向力气小的同学，所以手就向力气小的方向运动。（力是改变物体运动状态的原因）

如果物体不受力或受到平衡力的作用，则静止的物体保持静止，运动的物体做匀速直线运动。反之，如果物体处于静止状态或匀速直线运动状态（平衡状态），则物体必然不受力或受到平衡力的作用。如上所述的货物不管是匀速上升还是匀速下降，均处于平衡状态，所以货物受到的拉力和重力是一对平衡力，它们的大小是相等的。

再如，上面举到的拔河的例子，甲队对乙队的拉力和乙队对甲队的拉力是一对相互作用力，所以不管哪一队最后取得了胜利，这两个力的大小是相等的。而拔河双方在决出胜负的那一刹那，受到的都是非平衡力的作用，比赛的输赢决定于两队所受的摩擦力与拉力的大小关系，所受摩擦力大于绳子拉力的一方将取得最后的胜利。

错误三：物体受到的力越大，运动得就越快

学生用弹簧秤拉着一个物体在水平桌面上滑动时发现，拉力越大，物体运动得越快，由此学生就会得出一个错误的结论：物体受到的力越大，运动的就越快。反之，物体运动得越快，受到的力就越大。例如，物体受到一对均为30牛的平衡力的作用时，以V1速度做匀速直线运动，当这一对平衡力同时变为20牛时，物体的运动速度将变小。

产生这一错误的原因是学生没有把物体受到平衡力与非平衡力作用时的运动情况区分开来进行分析。由前面的分析可得，当物体受到非平衡力的作用时，物体的运动状态会发生改变，或加速、或减速、或做曲线运动。上述同学用弹簧秤拉着物体在水平桌面上运动时，物体在水平面上受到两个力的作用：拉力和摩擦力。其中滑动摩擦力的大小与物体对桌面的压力大小和接触面的粗糙程度有关，物体在滑动过程中这两个因素都没有发生变化，所以摩擦力的大小不变，当拉力增大时，物体受到的合力增大，所以速度越来越快。但是如果物体受到的是平衡力的作用，不管力的大小如何变化，物体将保持原来的运动状态。因此，当物体受到的一对平衡力由30牛同时变为20牛时，物体受到的仍是平衡力，所以将保持原来的速度不变，做匀速直线运动。

在《运动和力》的学习过程中，学生出现的问题比较多，作为一名科学教师，我们一定要做一名有心人，及时发现问题并寻找解决问题的方法，但是千万不能就事论事，只针对学生的错题进行指导，而是要从现象中发现本质，注意培养学生科学的学习方法，逐步提高学生的创新思维能力，这样才能从根本上帮助学生学会学习，让学生品尝到学习的乐趣。