三思而后“用”<br/>——物理一些结论的错误应用分析

三思而后“用”
——物理一些结论的错误应用分析

2019-11-19

教学考试(高考物理) 2019年6期

关键词：螺线管磁通量极板

黑龙江

(作者单位：黑龙江省佳木斯市第一中学)

透过现象看到事物的本质

在物理解题过程中，有一些二级结论，对解题有很大的帮助，但是一些结论的应用是有条件限制的，并不具有普遍意义，所以如果学生不注重对物理过程本质的理解，一味机械地应用就会出现很多错误。对于易错二级结论的应用，笔者从教学实践中总结如下：

一、楞次定律推论的应用

在很多辅导资料中，经常能看到这样一个结论：在电磁感应中感应电流变化引起安培力变化使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“增缩减扩”。下面通过一道例题分析此结论在使用过程中的注意事项。

【例1】如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如乙图所示的变化电流，电流方向为顺时针(如图中箭头所示)。对于线圈B，下列说法中正确的是

( )

甲

乙

A.线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势

B.线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势

C.线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势

D.线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势

【答案】D

【解析】通过线圈A的电流增大，则穿过B线圈的磁通量增加，根据楞次定律可得B中电流为逆时针，再根据“增缩减扩”的原理，B线圈有收缩的趋势。D正确。

通过对此结论的应用，我们很快就能得到正确答案，非常方便。但是在使用结论的时候一定要注意条件的限制，例如下面的例题，如果直接应用就会出现错误。

【例2】如图所示，螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上，当B中通过的电流I增大时

( )

A.环A有缩小的趋势

B.环A有扩张的趋势

C.螺线管B有缩短的趋势

D.螺线管B有伸长的趋势

【错解】B中的电流增大，穿过A线圈的磁通量变大，根据“增缩减扩”，可以得到A线圈有缩小的趋势，故A正确。同时B线圈各匝线圈之间的作用力变大，螺线管缩短，故C正确。

【正解】A线圈面积有增大或者收缩趋势的原因是磁通量变化产生感应电流，受到安培力使线圈有面积变化的趋势，所以我们先从本质分析，磁通量增加，感应电流的方向与B电流方向相反，根据“同向电流吸引，反向电流排斥”可得，A线圈受到排斥力，所以环A有扩张的趋势。故BC正确。

【错因分析】错误产生的原因是A线圈的合磁通量是由螺线管的内部和外部双向磁场决定的，最终的合磁通量为内部的磁通量减去外部的磁通量，方向和内部磁感线的方向相同。B中的电流增大，螺线管内部磁通量增大，只有A扩张才能增加外部磁通量，多抵消内部磁通量才能使磁通量有减少的趋势，这才符合楞次定律的本质。所以在使用本结论时要注意，限制条件为磁通量是单方向的。

二、关于弹簧瞬时突变问题的分析

在讲到轻弹簧、轻绳和轻杆的瞬时突变时，同学们经常会记忆这样的结论：轻绳和轻杆上的力可以瞬时突变，轻弹簧上的力不能瞬时突变。

【例3】如图所示，质量为m的小球被水平绳AO和与竖直方向成θ角的轻弹簧系着处于静止状态，现用火将绳AO烧断，在绳AO烧断的瞬间，下列说法正确的是

( )

B.弹簧的拉力F=mgsinθ

C.小球的加速度为零

D.小球的加速度a=gtanθ

【答案】AD

【解析】绳AO烧断瞬间，小球所受重力不变，弹簧弹力不变，小球合力方向为水平方向，根据平行四边形定则可得AD正确。

【例4】如图所示，质量相同的两个小球用相同的两个轻弹簧K1K2连接，K1上端用细线固定在天花板上，开始处于静止状态，则下列说法正确的是

( )

A.K1和K2的伸长量之比为1∶1

B.K1和K2的伸长量之比为2∶1

C.突然剪断K1上的细线瞬间，A球的加速度为零

D.突然剪断K1上的细线瞬间，A球的加速度为2g

【错解】对B进行受力分析得kx1=mg，对AB整体进行受力分析得kx2=2mg，可得K1、K2伸长量之比为2∶1，B正确，剪断细绳瞬间，弹簧K1、K2不能突变，弹力不变，AB小球的加速度为零，C正确。

【正解】对B进行受力分析得kx1=mg，对AB整体进行受力分析得kx2=2mg，可得伸长量之比为2∶1，B正确；将弹簧K1上端的细绳剪断，弹簧K1上端没有约束，弹力突然变为零，但是K2两端被AB球束缚不能突变，所以B球受力不变，合力为零，加速度为零；而A球合力为mg+kx1=ma，所以A球的加速度为2g，D正确。

【错因分析】没有正确理解弹簧突变的问题，只有两端均被物体约束的情况下，弹簧瞬间不能突变，当一端不被束缚时，弹簧瞬间是可以突变的。所以我们在应用一些结论时一定要注意其适用条件，或者一些不能用的特殊情况，防止机械记忆导致错误的应用。