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陷阱洞明皆学问 错题练达即高分
——高中物理易错题剖析

2020-11-13福建饶华东

教学考试(高考物理) 2020年1期
关键词:螺线管线框物块

福建 饶华东

高中阶段,一些习题学生首次答题的错误率极高,甚至一错再错,我们把这些题目称为易错题。教师研究易错题,可以精确定位教学目标,提高课堂效率。学生研究易错题则可以提高学习效率,洞明命题者设置的陷阱,在考场上做到“众人皆醉我独醒”,避免错误,提高成绩。

易错情形一 不明条件 误用定律(定理)

物理定律(定理)往往都有其适用条件,不加思考,随意套用公式,错误在所难免。

【例1】半径为r的两个完全相同的金属球,球心间的距离为3r,当它们带上等量异种电荷q时,已知静电力常量为k,两球间的库仑力F大小为

( )

【答案】B

【错因剖析】库仑定律的适用条件是真空中的点电荷,本题中的小球半径为r,球心距为3r,小球尺寸未满足远小于球心距的条件,由于相互吸引,两金属球表面电荷将不会均匀分布。

图1

【例2】如图1所示,有一方向水平向右的匀强电场,一个质量为m,带电荷量为+q的小球以初速度v0从a点竖直向上射入电场中。小球通过电场中b点时速度大小为2v0,方向与电场方向一致,忽略空气阻力,重力加速度为g,求a、b两点间的电势差。

【错因剖析】上述错误解法被许多师生认可并使用,并且被认为是最简便的做法,实际上动能是标量,不能分解为水平方向的动能和竖直方向的动能,动能定理也没有分量式,考试过程采用“动能定理分量式”解题,即使答案正确,也不得分。

易错情形二 一知半解 滥用结论

课堂上教师为学生总结了许多常用的结论,目的是为了帮助学生减少不必要的运算,达到快速解题的目的。但是学生如果没有理解结论内涵、明确结论的适用条件,滥用结论的后果就是糊里糊涂地得出错误答案,还不知道错在何处。

【例3】如图2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

( )

图2

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

【答案】BC

【错解】电流增大时,穿过圆环A的磁通量增大,根据“增缩减扩”的结论,环A具有收缩趋势,所以选项A正确;螺线管相邻的两个环形电流相当于是同向电流,同向电流相互吸引,电流增大时,吸引力增大,螺线管具有缩短趋势,选项C正确。。

【错因剖析】“增缩减扩”是楞次定律的二级结论,适用条件是闭合回路只包含单一方向的磁感线,当包含两个方向的磁感线时结论不再成立。

【正确解析】圆环A既包含螺线管内部(全部)的磁感线(向右),也包含螺线管外部(部分)的磁感线(向左),当电流增大时,增大圆环面积,可以使得包含向左的磁感线条数增加,进而达到阻碍总磁通量增加的效果,选项B正确;螺线管相邻的两个环形电流相当于是同向电流,同向电流相互吸引,电流增大时,吸引力增大,螺线管具有缩短趋势,选项C正确。

【例4】如图3所示,紧靠在一起的物块A、B静置于水平地面上,已知A、B质量均为m,与地面间的动摩擦因数均为μ,给A施加一水平向右的力F,A、B仍静止,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确是

( )

图3

D.地面对A的作用力可能竖直向上

【答案】B

【错因剖析】对于连接体问题,由牛顿第二定律,利用整体法和隔离法推导出的“动力分配原理”适用条件是连接体一起加速或减速,本题施加水平向右的力F后,A、B仍静止,不符合“动力分配原理”的适用条件。

易错情形三 过程不明 轨迹不清

物体运动过程的分析,是物理解题的关键。错误的过程分析,不正确的轨迹描写,必定会导致错误的结果。由于陷阱的隐蔽,学生如果缺乏深入分析,踩入“过程不明,轨迹不清”的“深坑”,也是“意料之中”的事情,这点尤其容易发生在功与能相关的习题里。

( )

图4

【答案】B

【错因剖析】由于思维定式,学生容易误以为物块沿斜面下滑,实际上物块的运动轨迹由其受力情况决定,物块将脱离斜面运动。

图5

图6

【例6】如图6所示,轻绳长为L一端系一质量为m的小球,另一端系在O点,小球在轻绳与水平方向成30°角位置由静止自由释放。求小球到达最低位置时,绳中张力为多大?

【答案】F=3.5mg

【错解】对于小球的运动过程,根据动能定理有

小球到达竖直位置时,由牛顿第二定律有

【错因剖析】绳子绷紧前,小球做自由落体运动,绳子绷紧后小球才做圆周运动,绳子绷紧过程中,小球机械能有损失,学生容易误以为小球始终做圆周运动,进而忽视了“隐藏”在小球运动过程中的机械能损失。

易错情形四 思维不严 多解漏答

【例7】如图7所示,物块从光滑曲面上的P点自由滑下,刚到达传送带时速率为v1,通过粗糙的静止水平传送带后落在地面上的Q点,若传送带以速率v2匀速转动起来,已知v2>v1,仍把物块放到P点自由滑下,则

( )

图7

A.物块可能仍落在Q点

B.物块可能落在Q点的右侧

C.物块不可能落在Q点的左侧

D.物块有可能落不到地面上

【答案】ABC

【错解】传送带以速率v2匀速转动起来后,物块在传送带上的运动有两种可能,先加速后匀速或全程加速,两种情况下物块都应落在Q点右侧,故选项BC正确。

【错因剖析】题目未说明传送带是逆时针旋转还是顺时针旋转,导致题目有多种可能,学生容易思维定式,主观以为传送带是顺时针转动。

【正确解析】若传送带顺时针转动,物块在传送带上的运动有两种可能,先加速后匀速或全程加速,两种情况下物块都应落在Q点右侧。若传送带逆时针转动,物块在传送带上的运动与传动带静止时相同,都是全程减速,仍落在Q点,故选项ABC正确。

易错情形五 定性分析 欲速不达

【例8】如图8所示,三个线框是用同一种材料制成的边长相同的正方形线框。a线框不闭合,b和c都闭合,b线框的导线比c粗,c线框与a线框粗细相同。将它们在竖直面内从相同高度由静止开始释放,图中水平虚线下方是方向垂直于线框所在平面的匀强磁场。下列关于三个线框的说法中正确的是

( )

图8

A.a线框最先落地

B.b线框比c线框先落地

C.b线框比c线框后落地

D.b、c线框同时落地

【答案】AD

【错解】a线框下落时不受安培力,做自由落体运动,最先落地,b、c线框进入磁场过程中受到向上的安培力作用,且b线框比c线框粗,电阻小,电流大,安培力大,所以b线框比c线框后落地,故选项AC正确。

【错因剖析】“能定性不定量”是提高解题速度的技巧之一,为广大师生所推崇,但有的题目只有经过严格演算才能确定答案,如果一味为了提高解题速度,采用定性分析,后果就是“欲速则不达”。上述错误解法只对线框的运动情况和受力情况做了定性分析,线框b比线框c粗,虽然线框b所受安培力大于线框c所受安培力,但线框b的重力也大于线框c的重力,要比较线框b、c谁先落地,需要定量计算分析。

易错情形六 极限方法 未判单调

【例9】如图9所示,一质量为m可视为质点的小球从倾角θ=45°的斜面底端A点的正上方O点水平抛出,A、O高度差为h,O点与B点等高,不计空气阻力,则

( )

图9

A.落点由A到B逐渐升高,小球落到斜面时的动能一直减小

B.落点由A到B逐渐升高,小球落到斜面时的动能一直增大

C.落点由A到B逐渐升高,小球落到斜面时的动能先减小后增大

D.落点由A到B逐渐升高,小球落到斜面时的动能变化情况无法确定

【答案】C

【错解】利用极限法解题,若抛出速度为零,小球做自由落体运动,落到斜面上A点时的动能Ek=mgh,若抛出速度无穷大,落点无限接近B点,落到斜面上时的动能Ek趋向无穷大,落点从A到B逐渐升高,小球落到斜面时的动能一直增大,故选项B正确。

【错因剖析】利用极限法判断物理量的变化趋势,必须先确定该物理量与变量的函数是否为单调递增(递减)函数,未判断单调性而用极限法,极有可能导致错误结果。本题中小球落到斜面时的动能Ek与抛出的初速度和下落高度有关,落点由A到B逐渐升高,小球落到斜面时的动能并非单调变化。

攻克高中阶段的易错题,教师层面要做好搜集易错题的工作,在课堂上做好剖析教学,此外要充分利用编制练习、命制试题等机会,针对容易误解的定义、容易混淆的概念、容易遗漏的多解(多过程)问题、容易误用的方法来巧设陷阱,在练习和考试过程中让学生提早暴露问题,并及时点破,正所谓“吃一堑,长一智”,学生平时多吃亏,才能在考场上少犯错。学生层面,要做好错题集,平时多理解消化,考前多复习回顾,对有疑问的知识点一定要想方设法理清楚,对于物理规律、定律、定理及各种解题方法务必要明确其适用条件,不能一知半解,企图侥幸过关。学生在复习过程中,完善的知识体系、清晰的逻辑思维、谨慎细心的解题习惯是物理取得高分的保证。

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