由一道电磁感应题目引发的思考

陈文敏

(浙江省仙居中学 317300)

1 原题呈现，感知物理情境

近年来，浙江省的物理高考题型相对稳定，最后两个大题目基本都是放在电磁感应以及带电粒子在电场、磁场中的运动问题情境中加以考查.浙江省内各市地在联考、模拟考以及期末统考中，对这两个知识点的考查也是非常常见的.

图1

(1)求AB棒运动的最大速度vm；

(3)发生碰撞后，CD棒最终将停在离MN多远的地方？

本题主要从运动与相互作用观的角度考查了导体棒的运动过程以及最后的平衡状态问题；从能量观的角度考查了导体棒切割磁感线过程中机械能与内能之间的相互转换，并且需要综合运用电路串并联知识、热量分配规律以及动量定理.该题是一个典型的多过程问题，考查知识面广、思维要求高、综合性强，可以有效的促使学生物理观念的养成、科学思维的发展.本题的详细解答过程在此不再赘述，有需要的读者可以上网自行查阅.

2 学生视角，暴露认知冲突

对于本题给出的解答过程，学生基本能够理解，但是对于第二问求解CD棒上产生的热量Q的求解过程，学生存在疑惑.有学生给出解释：因为AB棒下滑过程，对于AB棒而言遵守动量定律，得出：

mgsinθ·t-B1IL·t=mv，B1IL·t=B1Lq=2.25kgm/s

3 教师视角，追踪冲突根源

如果没有这位学生提出的问题，笔者包括很多其他教师可能都会理所当然的认为：学生会从电量出发求解位移，利用能量守恒定律解决问题.殊不知学生的思维是活跃的、想法是不可预设的.那么学生的解法到底哪里出现问题了呢？

我们对学生的思路加以梳理会发现，学生实际上是利用相同的冲量创设了另外一个情境：在这一情境当中，学生把重力沿斜面方向分力的冲量等效成一个水平的初动量.我们暂时不评价此类等效处理是否可行，我们先来看一个简单例子：一个质量为1kg的物体放在水平面上，物体与水平面间的摩擦因数μ=0.2，物体受到一个F=10N的水平恒力作用从静止开始运动，经过时间t=1s，物体获得的速度为8m/s.现在我们是否可以把它等效为：一个质量为1kg的物体放在水平面上，物体与水平面间的摩擦因数μ=0.2，物体受到一个F=6N的水平恒力作用从静止开始运动，经过时间t=2s，物体获得的速度为8m/s.

从以上两个实例我们可以发现，两种情况动量的变换量是一致的，但是引起F力的冲量，以及F所做的功都是不一样的，所以单纯的利用动量变化量一致作等效处理是不合适的.

对问题深入分析可知，主要的问题出在冲量是力在时间上的累积，而功是力在空间上的累积.保证动量变化量一致的前提下是否能够保证各个力所做的功也是一致的值得商榷.

4 条件挖掘，情境数据不自洽

根据导体棒AB的运动规律：作加速度减小的加速运动，最后达到最大速度8m/s.由此作出v-t图像如图2所示.

图2 图3

根据I-t图像所包围的面积代表流过AB导体棒的电量可得：

5 提升自我，拨开云雾见明月

以上分析，我们都是基于导体棒经过一段时间加速，当mgsinθ=B1IL时出现最大速度，而后导体棒匀速运动.我们作出这样的判断是否是合理的？这个“自然前提条件”本身是否有问题？此处笔者认为科学推理的严谨性有所欠缺.

图4

类似的问题不单在此处存在，比如在机车启动问题中也同样存在，汽车保持功率不变，作加速度不断减小的加速运动，当加速度a=0时达到最大速度,如图4所示.问题还是因为汽车运动过程只能是无限趋向于某一最大速度而永远不可能达到最大速度，而命题时总是把最大速度认为是“过程必然结果”，导致物理过程不可实现.

在新高考的背景下，物理情境的创设尤为重要，情境的创设不但可以让学生学到知识，而且还能激发学生学习的热情和兴趣，发展学生思维的高度.

物理情境的创设，一定要用“心”用“情”，切不可为了创设而创设.在创设物理情境过程中，不但要能够激发学生的兴趣、发展学生的思维，所创设的物理情境应该是真实可靠的，要能够经得起反复推敲的.