別被圖像的“假象”迷惑

物理圖象能直觀形象地表達(dá)物理狀態(tài)和物理過程，也能描述抽象的物理概念和物理規(guī)律，因而從圖象中獲取有用信息能為我們分析和解決問題帶來許多方便。反過來，如果獲取的是錯(cuò)誤信息，那么它將把我們的思路引入歧途。下面通過對(duì)幾個(gè)具體例子的分析來談?wù)勅绾伪苊膺@方面的錯(cuò)誤。

1 由于受生活經(jīng)驗(yàn)的影響而產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷

例1 如圖1所示，容器中盛滿水，一木球用細(xì)線系于容器底部，當(dāng)容器靜止時(shí)，細(xì)線繃直且豎直。現(xiàn)使容器以某一加速度a勻加速向右運(yùn)動(dòng)，則此時(shí)木球相對(duì)容器（ ）

A.向左偏移。B.保持不變。

C.向右偏移。D.無法判斷。

分析 由于在日常生活中，當(dāng)汽車加速時(shí)，車上人相對(duì)汽車要后移，那么根據(jù)日常乘車的經(jīng)驗(yàn)或推動(dòng)物體的經(jīng)驗(yàn)，很容易得出選項(xiàng)A這個(gè)結(jié)論。產(chǎn)生這種錯(cuò)誤的原因是：認(rèn)為木球的加速度是靠細(xì)線拉力的水平分力提供的，而實(shí)際上木球的加速度是水的水平壓力和細(xì)線拉力的水平分力的合力提供的。讓我們假設(shè)把木球拿掉，用同樣體積的水球來替代，很顯然，當(dāng)這個(gè)水球隨容器以加速度a作勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，水球受到的水平合力為F水=m水a(chǎn)，且水球相對(duì)于容器的原來位置不會(huì)改變。我們知道，同樣體積的木球質(zhì)量要比水球質(zhì)量小，即m木

2 由于受直觀思維影響而產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷

例2 如圖2所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩，一端用輕環(huán)套在光滑的水平直桿上，另一端連接一質(zhì)量為m的小球。開始時(shí)，將系球的輕繩拉直并轉(zhuǎn)到與桿平行的位置，然后放手，試問輕繩豎直前小球的運(yùn)動(dòng)軌跡（相對(duì)直桿）（ ）

A.圓周運(yùn)動(dòng)。

B.普通的曲線運(yùn)動(dòng)。

C.自由落體。

D.以上說法都不對(duì)。

分析 由于受直觀思維影響，許多同學(xué)選擇選項(xiàng)A或選項(xiàng)B。產(chǎn)生這種錯(cuò)誤的原因是：認(rèn)為小球受到了繩子的拉力作用。而實(shí)際上輕環(huán)和輕繩的質(zhì)量都可以不計(jì)，且水平直桿是光滑的，因而繩子對(duì)小球的拉力為零，故放手后小球的運(yùn)動(dòng)軌跡是自由落體，即選項(xiàng)C正確。

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3 由于生搬硬套結(jié)論而產(chǎn)生錯(cuò)誤

例3 如圖3所示，導(dǎo)體M和N在點(diǎn)電荷電場(chǎng)中處于靜電平衡狀態(tài)。①如果在b、c間用導(dǎo)線連接，瞬間電流的方向（b→c、c→b）。②如果在a、d間用導(dǎo)線連接，瞬間電流的方向________（a→d、d→a）。

分析 第一空很容易得出正確結(jié)論，其瞬間電流的方向應(yīng)b→c。對(duì)于第二空許多同學(xué)會(huì)在第一空的基礎(chǔ)上得出瞬間電流的方向應(yīng)是d→a，產(chǎn)生這種錯(cuò)誤的原因是：對(duì)電荷定向移動(dòng)的原因理解不清。正確的理解是：根據(jù)圖示，在正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中，兩導(dǎo)體靜電平衡時(shí)，M的電勢(shì)比N高，因而當(dāng)a、d兩點(diǎn)用導(dǎo)線連接時(shí)，瞬間電流的方向應(yīng)該是a→d。

4 由于圖像本身缺陷而產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷

例4 在全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書中（必修加選修）物理第三冊(cè)中有這樣一幅插圖，書上是這樣描述的，在偏振片P的后面再放置另一個(gè)偏振片Q，當(dāng)Q的偏振化方向與P的偏振化方向平行時(shí)，透射光的強(qiáng)度最大，當(dāng)Q與P的偏振化方向垂直時(shí)，透射光的強(qiáng)度最弱，幾乎為零。書上對(duì)偏振片的特點(diǎn)描述是非常清楚的，但書上偏振片的圖像卻容易讓人產(chǎn)生誤解。如圖4中的第三個(gè)圖所示讓偏振片Q繞中心軸旋轉(zhuǎn)30°，則屏上明暗情況如何變化？



A.屏上透射光強(qiáng)度不變。

B.屏上透射光強(qiáng)度減弱。

C.屏上透射光強(qiáng)度幾乎為零。

D.無法確定。

由于圖4中偏振片表達(dá)不太完整，很容易讓學(xué)生認(rèn)為，只要起偏片P和檢偏片Q的透振方向不平行，那么屏上的透射光強(qiáng)度就應(yīng)該是幾乎為零，故而認(rèn)為選項(xiàng)C正確。其產(chǎn)生這種錯(cuò)誤的原因是：對(duì)偏振片透光的真正原理理解不清，而題中偏振片Q其偏振化方向從與P平行開始，慢慢旋轉(zhuǎn)到與P垂直的過程中，屏上透射光的強(qiáng)度應(yīng)該是慢慢地減弱，直到屏上透射光強(qiáng)度幾乎為零，所以選項(xiàng)B正確。

5 由于思維定勢(shì)而產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷

例5 如圖5所示，物體M與m用繩相連，繩通過定滑輪，M靜止在傾角為θ的斜面上，則關(guān)于M與斜面間的靜摩擦力的大小和方向的說法中，正確的是：（ ）

A.Mgsinθ-mg，沿斜面向上。

B.Mgsinθ-mg，沿斜面向下。

C.mg-Mgsinθ，沿斜面向下。

D.條件不足，無法判斷。

在大多數(shù)題目中會(huì)說明M表示質(zhì)量大的物體，m表示質(zhì)量小的物體，所以在這個(gè)習(xí)慣思維定勢(shì)影響下，許多同學(xué)會(huì)選擇A和B。而M和m的質(zhì)量關(guān)系本題目沒有說明，因而正確的選項(xiàng)應(yīng)該是D。

6 由于受平面圖意識(shí)限制而產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷

例6 如圖6所示，在某一空間固定著兩個(gè)等量同種電荷，另一帶負(fù)電微粒在這兩電荷間運(yùn)動(dòng)，如果該微粒只受電場(chǎng)力作用且不影響兩等量同種電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)，那么該微粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能是：（ ）

A.勻變速直線運(yùn)動(dòng)。

B.勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。

C.勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

D.上面三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都不可能。

絕大多數(shù)學(xué)生會(huì)選擇D選項(xiàng)，學(xué)生是這樣想的：該電場(chǎng)不是勻強(qiáng)電場(chǎng)，而選項(xiàng)A、B需要一個(gè)恒力，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，而選項(xiàng)C雖然需要一個(gè)變力，但其大小要不變，故選項(xiàng)C也錯(cuò)誤，所以選擇選項(xiàng)D。產(chǎn)生這種錯(cuò)誤的原因是：平常學(xué)生接觸的圖像都是一些平面圖，因而對(duì)等量同種電荷所產(chǎn)生電場(chǎng)認(rèn)識(shí)只停留在平面上，其實(shí)該電場(chǎng)應(yīng)布滿整個(gè)空間，那么該帶負(fù)電微粒就可以在過中垂線兩電荷連線的平面上作勻速圓周運(yùn)動(dòng)如圖7所示，所以選項(xiàng)C的正確的。

通過上面分析，筆者認(rèn)為在分析物理圖像時(shí)要注意這樣幾個(gè)方面：第1、要注意題目中關(guān)鍵詞，如“輕桿”、“輕彈簧”、“相對(duì)靜止”等，我們要從這些關(guān)鍵詞中獲得一些隱含條件的信息；第2、要注意一些相關(guān)物理量的大小或方向有沒有明確？如質(zhì)量M、m哪個(gè)大？角度α、β哪大？長(zhǎng)度L、l哪個(gè)長(zhǎng)？外力F和摩擦力f是否同方向？等等；第3、圖像中的一些邊界是否與題中條件相符？第4、對(duì)干涉、電場(chǎng)、磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)的圖像我們要習(xí)慣從平面圖聯(lián)想到立體圖。不管怎樣，解決上述問題的關(guān)鍵是要把看圖和讀題有機(jī)結(jié)合起來，要弄清產(chǎn)生這些物理現(xiàn)象的原因是什么？而不是光通過看圖就草率地得出結(jié)論。

(欄目編輯陳 潔)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。