高中生物理學習中易犯錯誤例析

　　“知己知彼，百戰不殆”。只有深入了解學生在物理學習中常犯的錯誤，在備課中才能對癥下藥，有的放矢，收到事半功倍的效果。對高一新生來說，如果能及早建立良好的物理思維習慣，將為整個高中物理的學習打下堅實的基礎。現把常見的典型錯誤歸納如下。
　　一、錯誤的生活經驗對物理概念與規律的負遷移
　　在生活中人推車時車就運動，人不推車時車就不動，因而就很容易形成“力是產生速度、維持物體運動的原因”這樣一個錯誤概念，這一錯誤生活經驗有礙于對牛頓第一定律的深刻理解。高一物理課本在總結牛頓第一定律之前先講“歷史的回顧”，就是為了糾正這一錯誤觀點。“先破后立”的方法是辯證唯物最基本的方法，也是學好物理的有效方法之一。
　　在學習自由落體運動之前，學生看到雞毛、紙片等比石頭下落得慢，就會得出錯誤的結論：物體越重，就下落得越快；在學習功的概念之前，就有這樣的錯誤生活經驗：只要出力流汗，就一定做了功，因而對人提重物在水平公路上運動一段距離后，雖然累得滿頭大汗而做功為零的事實感到無法接受。在學習摩擦力時，我們的日常生活經驗是：如果力小就推不動物體，故而總認為是推力小于摩擦力的緣故，而不知這是因為推力小于最大靜摩擦力，從而給概念的建立造成了障礙。在學習力學時，類似以上的錯誤的生活經驗特別多，錯誤的生活經驗先入為主，直接影響著對物理概念和規律的學習。顯然，在教學中采取“先破后立”的方法，用實驗排除錯誤的生活經驗，是教好物理的有效途徑。
　　二、單純從數學角度來分析討論物理問題
　　物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，任意一條物理規律，都是在一定的條件下用大量的實驗事實歸納總結出來的，所以在學習物理定律時就必須了解它的適用條件，熟知它所表達的物理內容，而不能單純從數學角度去討論物理問題。例如：對于位移、速度等矢量在確定正方向后，就會有-5m與-8m/s等帶負號的物理量出現，在這里負號的物理意義是表示該物理量與規定的正方向相反，但是有些（尤其是基礎較差的）學生單純從數學角度去分析，就得出了3m比-5m大，4m/s比-8m/s大的錯誤結論。再如，學習了萬有定律后，有同學誤以為“當R→0時，F→∞”這一數學分析完全拋開了萬有引力定律的適用條件：兩物體可視為質點，而單純從數學角度去分析，從而得到了錯誤的結果。同樣的，在學習庫侖定律后，也會有類似的錯誤，以為當兩電荷距離很近時，它們之間的相互作用力相當大，而忽略了庫侖定律的適用條件是在真空中的兩個點電荷。
　　三、單純從字面去理解注釋物理概念
　　對于物理概念的理解，應當深入理解物理概念的物理意義，而不能用學習語文的方法從字面去注釋名詞，顧名思義。例如：對平均速度這一概念來說，它指的是質點在這一段時間內的總位移與所用時間的比值，體現了質點在這一段時間內的運動的快慢。而有的學生卻認為平均速度就是速度的平均值。當然，對于勻加速直線運動而言平均速度的值就等于初末速度的平均值，但這僅僅是一種特殊情況，對于一般的變速運動，平均速度絕不是速度的平均。再如，對加速度的概念來說，它指的是物體速度變化的快慢。它與物體速度沒有直接的關系，并且當加速度的方向與速度的方向相同時，物體就加速；反之物體就減速。而對于高一初學者來說，他們總認為從字面上看加速度就是速度的增加，物體的加速度減小了物體的速度也將隨之減小。而且這種認識非常頑固，以至于他們非常難以理解物體會做加速度減小的加速運動。這也是高一物理教學的難點之一，這就要求物理教師耐心細致地加以糾正。
　　四、忽略物理公式的適用范圍及適用條件，亂套公式解題
　　物理公式是對物理規律的定量描述，都有一定的適用范圍或成立條件，如果忽略這一點而亂套公式，必然會得出錯誤結果。下面舉兩例加以說明。
　　例一：一輛在高速公路上以30m/s的速度行駛的汽車，由于前方出現險情，司機采取緊急剎車，剎車時的加速度的大小是5m/s，求汽車剎車后20s內滑行的距離。
　　這是高一物理中典型的“剎車陷阱”問題，常見的錯誤解法如下：由于汽車剎車后立即做勻減速運動，由勻變速直線運動公式有：
　　X=Vt+at=30×20-×5×20m=-400m
　　其中“-”表示位移與初速度方向相反，即剎車20s后汽車出現在開始剎車時的后方400m處。這無疑是個可笑的結果。錯誤的原因在于汽車剎車后到停下前的確是勻加速運動，勻變速直線運動的位移公式可以用，但如果汽車停下后它的加速度就將變化為零，就不能對全過程用這一公式了。
　　本題的正解應是先判斷汽車多長時間停下：停下時間t=V/a=6s，顯然t﹤t，在剩下的14s內汽車并沒運動，所以剎車后20s的位移是：X=Vt+at=30×6-×5×6m=90m。
　　例二：一臺電動機的線圈內阻是2歐姆，將這臺電動機接在220伏的電源上，正常運轉時通過線圈的電流是10安培。問：電動機的輸出功率是多少？
　　對于這樣一道題，亂套公式有下列3種結果。（1）P=UI=220×10=2200W；（2）P=IR=200W；（3）P=U/R=24200W。這3種結果都不是電動機的輸出功率。P是電源對電動機的輸入電功率；P是電流經過線圈時的電熱率；P是短路（如電動機因負載過重而被卡住不轉或轉速非常緩慢）時的電熱率，顯然這是一種燒毀電動機的現象。而電動機的輸出功率應是P-P=2000W。
　　五、不善于利用各種方法尋找替換方案
　　分析解決物理問題的方法要靈活多樣，在長期的實踐中，人們總結出分析解決物理問題的方法有：物理模型法、等效法、假設法、補償法、逆向思維法、正交分解法、圖像法、整體法、隔離法等，對于不同的問題要用不同的方法。對同一道物理題，這種方法不行，可以用另一種方法求解;正向思維解決問題有困難時，可用逆向思維法;用方程求解有困難時，可用圖像法分析求解。要掌握各種方法的特點和技巧，善于利用各種方法尋求替換方案，這樣才能學好物理。下面舉一例說明。
　　例：（2009年北京理綜）圖示為一個內、外半徑分別為R和R的圓環狀均勻帶電平面，其單位面積帶電量為σ。取環面中心O為原點，以垂直于環面的軸線為x軸。設軸上任意點P到O點的的距離為x，P點電場強度的大小為E。下面給出E的四個表達式（式中k為靜電力常量），其中只有一個是合理的。你可能不會求解此處的場強E，但是你可以通過一定的物理分析，對下列表達式的合理性做出判斷。根據你的判斷，E的合理表達式應為（?搖?搖）。
　　A. E=2πkσ（-）
　　B. E=2πkσ（-）
　　C. E=2πkσ（+）
　　D. E=2πkσ（+）
　　本題如果用常規的方法來解，在高中階段是不行的。但可以采用一些特殊的方法來判斷：首先可從單位上判斷場強的單位是N/C，而A選項的單位是N·m/C，故排除A。再從特殊位置看O點的場強E=0，從而可以排除C。最后用極限的思維去思考，如果R=R，那么所求場強E應該為0，從而可以排除選項D。
　　以上列舉的幾種錯誤僅是常見的典型錯誤，在物理學習中還有很多的易犯錯誤。但是只要我們認真研究學生，不只備課，也備學生，提前對學生可能出現的錯誤作出預判，并采取相應的對策，有的放矢，就能從根本上解決物理難學難教的問題。