中学物理教学中的科学性错误案例及其分析

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1、中学物理教学中的科学性错误案例及其分析中学物理教学，首先应当注重的是教学的科学性。无论是对物理现象、物理概念和物理规律的描述，还是实验或练习题的内容、数据等等都应当是准确无误的。有些问题在中学阶段不可能一次讲深、讲透、讲全，但在内容和方法上不应有科学性错误。笔者从中学物理教辅材料中以及听课中发现一些科学性错误，本文就通过其中的几个科学性错误的实例来分析、讨论产生错误的原因以及如何避免错误的发生。    一、中学物理教学中常见的科学性错误    1.沿不可伸长的杆的方向的加速度相等吗？    例1　某一构件由两个菱形组成，如图1所示，AB和DE是两根硬杆，各交点都用光滑铰链连接。

2、大菱形的边长是2l，小菱形边长是l。现设法使顶点F以匀加速度a水平向右运动，求： (1)C点的加速度多大？  (2)求当两个菱形都是正方形，F点的速度为v时，A点的加速度的大小和方向。    命题者的解答如下：        上面解答中认为：A点的切向加速度和C点的加速度沿AC杆的分量相同，即认为沿不可伸长的杆的方向的加速度是相等的。笔者认为此结论仅适用于杆的平动问题，像上例是错误的，更不能推广到普遍的情况。    下面通过例子来说明。    如图2所示，长为l的杆AB沿着墙壁滑下，设OA=x，OB=y，则。        图2        此式说明杆两端点的加速度沿杆方向的

3、分量是不相等的，两者的差值为A相对于B的法向加速度。    我们可以得出这样的结论：对于轻杆在非平动的运动过程中，两端点的速度沿杆方向的分量是相等的，两端点的加速度沿杆方向的分量是不相等的，两者的差值为一个端点相对于另一端点的法向加速度。2.在串联电路中交变电流总电压的有效值等于分电压的有效值之和吗？    3.浮力F=ρVg在任何情况下都适用吗？    例3　如图5所示，天平是平衡的，放在天平两端托盘上的是两只盛水的杯子，B端杯子中有一木块，木块用线拴着，线吊在杯底上，若把线剪断，则木块受到水的浮力作用，开始匀加速上升，此时答案为（　　）。    A.天平仍保持平衡　　B.A

4、端升起    C.B端升起　　　　　D.无法判断    此题中认为木块受到水的浮力作用，开始匀加速上升，这是不准确的。首先，当木块相对于水运动时，应考虑流体动力学，对于稳定流动的理想流体，沿一流线各点的压强、速度和高度三者的关系为：。其次，假定木块匀加速向上运动成立，则同体积的水匀加速向下运动，它们的加速度大小应相等，类似阿特武德机。它们的加速度大小不可能大于重力加速度。若按照浮力F=ρVg，木块作为加速运动，则ρVg-mg=ma，，只要取，有a＞g，这是不可能的。    4.“跳环”实验能用中学物理中的电磁感应现象解析清楚吗？    例4　“跳环”实验装置如图6所示。将条形铁

5、轭竖直（磨光面向上）放在U形铁芯的一个立柱上，套上线圈及铝环。把线圈0～1600匝的两端接220伏特交流电源。演示时，接通电源，铝环立即跳起，并可悬浮在铁轭上。        图6    笔者曾在听课中发现有教师对实验作这样的解释：由于铝环中产生感应电流的磁场与通电线圈磁场方向相反，所以两者相互排斥。            5.是“单摆”还是“复摆”？    例5　一个半径为r的空心金属球壳内充满水后，用一根长为L的轻质细绳悬挂起来，形成一个单摆，如图9所示，若在摆动过程中，球壳内的水从球壳底端的小孔缓缓泄漏，则此摆周期为（摆角小于5°）（　　）。        图9    A

6、.由于摆球质量与周期无关，可知周期不变，为    B.由于摆长不断增大，可知周期由不断增大    C.由于摆长不断变化，可知周期由先逐渐增大，后又减小，最后为    D.由于水泄漏引起摆球速度变化，所以周期变化情况无法可知    命题者认为水从球壳底端的小孔缓缓泄漏的过程中，相当于摆球的重心先下降后上升到原位置，相当于单摆的摆长先增大后减小到原长，故选C。显然，命题者把“单摆”和“复摆”混在一起，考虑到摆球的大小，有时不能简单地将它作为单摆处理。 6.这些数据合理吗？        二、错误的原因分析及避免错误的对策    从以上列举的常见科学性错误的实例分析来看，产生错误的原

7、因是多方面的，现归纳如下。    1.不合理的外推导致的错误    外推在中学物理习题教学中有一定的作用。例如，“人船模型”“子弹穿木块模型”，就是利用人在静止的船上前进，船则后退以及子弹穿木块问题中得到的一些结论外推到情境相同的问题中，使问题化繁为简，化难为易。但是外推时，必须注意要合理外推，否则将出错。在学生中，不合理的外推常常表现在乱使用物理模型、乱套公式。在教师中不合理的外推就会在习题编制中出错，误导学生。例如，我们知道沿不可伸长的杆的方向的速度是相等的，不能随意外推到沿不可伸长的杆