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如何面对初中物理题中的“陷阱”

2014-07-18谢丽芬

新课程·中学 2014年3期
关键词:出题者图钉滑轮组

谢丽芬

为了考查学生对基础知识的理解和掌握的基本情况,许多试题中特别设计了一些“陷阱”,或是题中的限制条件隐藏在题设中不易察觉,或是试题所给的条件具有多面性、多重性,如果对于基础知识学得不扎实或疏于分析或分析不周全,思维不慎密,就容易掉入“陷阱”而造成错解或漏解;如何跳出出题者所挖的陷阱,是每个学生急需解决的难题,本人根据多年的教学经验,总结出一个结论:细节决定成败。

细节1:细心分析题目前后条件是否发生变化。不同小题之间的条件是否发生变化。如果发生变化,可能就是出题者利用题目条件改变设置“陷阱”;因为条件变化了,某些物理量可能发生变化。解题的思路和方法可能就要随之改变或不变,否则你就中了圈套。

例如:某人利用如右图所示的滑轮组将重800 N的物体向上匀速提起2 m,所用拉力为500 N,滑轮组的机械效率是多少?若用此滑轮组将重1800 N的物体竖直向上匀速提升2 m,拉力在这一过程中所做的功是多少?(不计绳重和摩擦的力)

错解:W有=Gh=800 N×2 m=1600 J

W总=Fs=500 N×2 m×2=2000 J

η=W有/W總=1600 J/2000 J=0.8=80%

W有′=G′h=1800 N×2 m=3600 J

W总′=W有′/η=3600 J/80%=4500 J

分析:本题第二个问题暗藏一个“陷阱”,由于滑轮组所提物重改变,机械效率就会发生变化,如果还用题目中给的原机械效率来求总功,那就掉入“陷阱”。基于以上分析,必须换一种思路来求总功,因为是同一个滑轮组,额外功不变,可以根据第一问求出额外功,再根据总功=有用功+额外功求出结果。

正解: W有=Gh=800 N×2 m=1600 J

W总=Fs=500 N×2 m×2=2000 J

η=W有/W总=1600 J/2000 J=0.8=80%

W额外=W总-W有=2000 J-1600 J=400 J

因为是同一个滑轮组,额外功不变

W有′=G′h=1800 N×2 m=3600 J

W总′=W有′+W额外=3600 J+400 J=4000 J

答:滑轮组的机械效率是80%;拉力在这一过程中所做的功是4000 J。

细节2:深刻理解好每一个物理概念和物理规律。命题者往往故意利用多余的、无用的数据设置“陷阱”,如果同学们对题中相关的物理概念、规律理解不透彻,就无法排除干扰,从而掉入“陷阱”。

例如:向墙壁上按图钉,已知图钉帽的面积是1 cm2,图钉尖的面积是0.05 mm2,图钉重0.02牛,手对图钉帽的压强是2×105Pa,求:手对图钉帽的压力和图钉尖对墙壁的压强。

错解:手对图钉帽的压力=0.02牛

图钉尖对墙壁的压强P=F/S=0.02N/1×10-4m2=200 Pa

分析:错解的原因就是因为没有理解压力和重力的概念,认为压力就是重力;其二就是没有理解受力面积的概念、图钉尖对墙壁的压强受力面积应该是图钉尖的面积,而不是用图钉帽的面积来计算;

正解:根据p=F/S可得

手对图钉帽的压力:F1=p1S1=2×105Pa×1×10-4m2=20 N,

∵固体能够传递压力

∴钉尖对墙的压力F2=F1=20 N

图钉尖对墙的压强:p2=F2/S2=20N/(0.05×10-6m2)=4×108Pa

答:手对图钉帽的压力为20 N,图钉尖对墙壁的压强为4×108Pa。

妙招:解决本题的关键是要抓住“手对钉帽和力和钉尖对墙的力相等”这一关键点,同时要注意受力面积,灵活的运用压强公式以及单位的换算。

细节3:有些图形看起来很相似,但是,相似图形还存在着本质的区别,同学们一定要细心地找出它们的不同点,识别了这些图形,也就可以跳出出题者利用视觉效果设下的“陷阱”。

例如,如下图所示的实验,其中用来探究电流能否产生磁场的是图_____。电风扇、洗衣机中的电动机工作原理与图_____的原理相同?

错解:乙、甲。

分析:甲和乙这两个实验装置很相似,一个是用来研究电磁感应现象的,一个是用来研究磁场对电流的作用。如果从实验过程来看,它们还是有本质的区别,磁场对电流作用的实验装置中必须有电源,在电路中产生电流,然后才会出现磁场对电流作用的现象,电磁感应实验装置中没有电源。所以正确的答案是:甲、乙。

细节4:题目中的已知条件和限定条件呈现方式多种多样,有的用图像、图形呈现;有的用数据呈现;有的用文字呈现。解题时要细心审题,充分挖掘题目中的条件,特别是隐含的条件,只有充分掌握了题目中的条件,才能做出正确的解答。否则就会掉入出题者利用隐含条件设置的“陷阱”。

例如:某同学从一楼跑到三楼,所用时间为10 s。那么他上楼过程中,克服自己重力做功的功率最接近下面那个值( )

A.3 W B.30 W C.300 W D.3000 W

分析:此题隐含了该同学的重力和一层楼房的高的条件,若要对他上楼过程中,克服自己重力做功的功率进行估测,就必须先估测出他的质量约为40 kg,进而通过G=mg计算出他所受重力大约为400 N,每层楼房的高大约为3 m,注意:第三楼高度应该是三楼地面与一楼地面的距离,而不是三楼天花板与一楼地面的距离,所以三楼高度h应该是6 m,根据公式P=W t=G h t=400 N×6 m×

10 s =240 W,与300 W最接近。答案C。

初中物理有很多常见隐含条件,比较典型的有:(1)正常工作:说明用电器在额定电压下工作,实际功率等于额定功率等等。(2)静止:说明物体受平衡力作用、速度为零所以动能为零;(3)不计热损失:说明吸收的热量等于放出的热量(Q吸=Q放)、消耗的能量等于转化后的能量;(4)匀速直线运动:说明速度不变、受平衡力、动能不变(同一物体);(5)轻小物体:说明质量可忽略不计;(6)家庭电路:说明U额=220V;(7)光滑:说明没有摩擦力。

细节5:某些“经验”会引起学习过程中的“负迁移”,干扰对物理概念和规律的正确理解和掌握,要排除这种干扰,必须养成良好的思维习惯,克服思维定式,不能想当然得出结论,否则就会掉入出题者利用“思维定式”设置的“陷阱”。

例1:气球下拴一个铅球悬浮在装有水的容器中,向容器中继续加水后,气球的运动情况是什么样的?

错解:仍然悬浮在水中静止不动。

分析:错解的原因主要是因为受到悬浮条件的思维定式的影响,没有考虑到加水之后,球受到的压强改变导致球的体积变化这个因素;原来气球和铅球受到的总浮力等于铅球和气球的总重力,所以悬浮在水中。加水后,气球离水面的距离变大,由液体压强公式:P=ρ液g h 可知,气球处的压强变大,导致气球受到压缩,体积减小,整体受到的浮力减小,而总重力不变。故球应向下运动!

例2:盛氧气的钢瓶内氧气的密度为6 kg/m3,工人使用氧气进行焊接用去了1/3,瓶内氧气的密度为( )

A 6 kg/m3 B 12 kg/m3 C.4 kg/m3 D无法确定

错误答案:A。

分析:错答的原因就是因为受到“同种物质在同种状态下密度不变”的思维定式的影响,没有考虑到由于气体具有流动性,无固定的体积,气体的体积决定于容器的容积,容器的容积多大气体的体积等于多大。由于是钢瓶,容器的容积不发生变化,所以剩余氧气的体积不变,但质量只有原来的2/3,所以密度为原来的2/3,正确答案:C。

以上就是我们在解初中物理题的过程中必须注意的五个细节,把握好这些细节,就能跳出出题者设下的“陷阱”,考出优异的成绩!

(作者单位 广西南宁市西乡塘区心圩中学)

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