高中物理陷阱題的分類透視與對(duì)策

吳超男 沈希克

[摘要]教師在物理教學(xué)中有意識(shí)地通過設(shè)置不同形式的陷阱，誘導(dǎo)學(xué)生上當(dāng)受騙，暴露學(xué)生的思維漏洞，從而增強(qiáng)學(xué)生對(duì)錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，促使學(xué)生總結(jié)反思，提升學(xué)生的思維能力。

[關(guān)鍵詞]高中物理;習(xí)題;陷阱設(shè)置;分類透視;對(duì)策

[中圖分類號(hào)]G633.7

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

[文章編號(hào)] 1674-6058（ 2020）35-0045-03

一、用概念規(guī)律易錯(cuò)因素設(shè)置陷阱

由于對(duì)物理概念和規(guī)律的認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致理解不到位，因此應(yīng)用概念規(guī)律時(shí)，容易出錯(cuò)，為此，教師可通過陷阱引導(dǎo)學(xué)生深刻理解和把握物理概念和規(guī)律的內(nèi)涵。

[例1]如圖1，在一個(gè)絕熱氣缸里，若因氣體膨脹，活塞把重物逐漸上舉，則此過程中，氣缸中氣體（可視為理想氣體）將（ ）。

A.壓強(qiáng)不變

B.溫度升高

C.溫度降低

D.壓強(qiáng)減小

陷阱透視：可能有的學(xué)生認(rèn)為此過程中氣缸內(nèi)氣體做等壓膨脹，其壓強(qiáng)不變;又從蓋·呂薩克定律V1/V2=T1/T2可知，V增大時(shí)，T必增大。沒有認(rèn)清因氣缸絕熱，氣缸中氣體膨脹對(duì)外做功必須以減少氣體本身的內(nèi)能為代價(jià)。

正確分析：據(jù)熱力學(xué)第一定律Q+W=AE，Q=O，W為負(fù)值，AE必為負(fù)值，內(nèi)能減少。對(duì)所給的質(zhì)量一定的理想氣體，其內(nèi)能只跟溫度有關(guān)，顯然此時(shí)氣體的溫度必降低，再由pV/t=恒量可知，當(dāng)V增大、T變小時(shí)，壓強(qiáng)必減小。

二、通過題目隱藏信息設(shè)置陷阱

對(duì)解題有用的信息時(shí)常以不同的方式隱藏在物理題中，解題者需要抓住題中關(guān)鍵字詞句和圖像信息，挖掘隱藏條件，從而找到解題突破

[例2]如圖2，當(dāng)K合上后平行板電容器A、B間的一個(gè)微粒正好處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)將K斷開，然后再將A板在原來位置附近上下平行地振動(dòng)，試判斷微粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

陷阱透視：有的學(xué)生誤以為由于微粒原來靜止，且A板在原來附近平行地上下振動(dòng)，必導(dǎo)致微粒隨之上下振動(dòng)。微粒帶正電且K斷開后，A、B兩板電量不變。

正確分析：微粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于所受重力和電場(chǎng)力的合力，因重力不變，實(shí)際上也就取決于電場(chǎng)力是否變化。可設(shè)微粒帶電量為q、電場(chǎng)力為F，則F=q.E=g.u/d=q.Q/dC。式中的C跟板間距離d成反比（C=εS/4πkd），所以F不變，微粒將保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)。

三、針對(duì)不求甚解設(shè)置陷阱

不少學(xué)生讀書不求甚解、淺嘗輒止，常常鑄成大錯(cuò)。為此，教師可以有針對(duì)性地設(shè)置相應(yīng)的陷阱，讓學(xué)生出錯(cuò)，引導(dǎo)學(xué)生思考，從而增強(qiáng)學(xué)生思維的深刻性。

[例3]在離地面35 m高處以11 m/s的初速度豎直向上拋出一個(gè)物體，經(jīng)1s后到達(dá)最高點(diǎn)，求：物體自拋出后經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間落地？（g取10m/s2）

陷阱透視：學(xué)生容易由s= vot -1/2gt2得出t= 3.97s，易把題中的空氣阻力視為零。

正確分析：由vt=vo-a上f得a上=11m/s2>g，顯然可判斷出空氣阻力不能忽略。由上升階段求出阻力，和上升的最大高度h，又由下降階段mg -f= ma下，得a下=9m/s2，再通過35+h=1/2a下t2下求得t下=3s，物體從拋出到落地總共需要時(shí)間t總=t上+t下=4s。

四、針對(duì)想當(dāng)然設(shè)置陷阱

有的學(xué)生任憑直觀想象，想當(dāng)然地把問題盲目簡(jiǎn)單化，導(dǎo)致解題錯(cuò)誤。解題時(shí)一定要時(shí)時(shí)告誡自己，務(wù)必遵循物理規(guī)律的適用條件進(jìn)行嚴(yán)密推理。

[例4]如圖3所示，將一個(gè)光滑球放在AB板和BC板組成的槽內(nèi)，若AB板沿豎直方向保持不變，而讓BC板與水平面的夾角a減小時(shí)，小球?qū)C板的正壓力將如何變化？

陷阱透視：容易認(rèn)為BC受到的正壓力增大。當(dāng)BC與水平面的夾角a變小時(shí)，純粹憑直觀想象就以為BC板受到的正壓力增大，其實(shí)這樣推理的理由或依據(jù)不足。

正確分析：由圖示相關(guān)力學(xué)和數(shù)學(xué)知識(shí)可得cosa=G/FBC => F BC=G/cosa，隨著a減小、cosa增大，在G值不變的情況下，F(xiàn)BC將隨之減小，BC板受到的正壓力也就不斷變小。

五、通過題給多余條件設(shè)置陷阱

命題者故意布設(shè)過多的已知條件，實(shí)施干擾，這樣無疑會(huì)給解題者帶來一定的干擾。教師可引導(dǎo)學(xué)生通過強(qiáng)化訓(xùn)練，提升學(xué)生的應(yīng)對(duì)能力。

[例5]來自質(zhì)子源的質(zhì)子（初速度為零），經(jīng)一加速電壓為800 kV的直線加速器加速，形成電流為l mA的細(xì)柱形質(zhì)子流，已知質(zhì)子電荷e= 1.6×10^-19C，這細(xì)柱形質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為

。假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場(chǎng)是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和4L的兩處，各取一段極短的長(zhǎng)度相等的質(zhì)子流，其中質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1/n2=____。

陷阱透視：學(xué)生容易受題給多余條件“加速電壓800 kV”干擾，很可能會(huì)用這多余條件進(jìn)行過多思考，甚至走入解題歧途。

正確分析：排除加速電壓800 kV干擾，從形成電流為1 mA的細(xì)柱質(zhì)子流人手，據(jù)公式I=Q/t得出每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為I/e。由于加速電場(chǎng)是均勻的，所以質(zhì)子所受電場(chǎng)力是恒力，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L處和4L處的質(zhì)子，電場(chǎng)力做功分別EeL和4EeL，設(shè)兩處質(zhì)子速度為v1和v2，由動(dòng)能定理可求得v1/v2=1/2。另用n'表示單位長(zhǎng)度質(zhì)子流中的質(zhì)子數(shù)，由電流的微觀表達(dá)式I= n，ev可知n'與v成反比，從而得出題目要求的質(zhì)子數(shù)之比：n1/n2=n'1/n'2=v2/v1=2。

六、針對(duì)圖像信息處理能力不足設(shè)置陷阱

物理圖像及其識(shí)別或描繪一直是教與學(xué)的難點(diǎn)，有的學(xué)生甚至一提圖像就犯怵。對(duì)此，唯有堅(jiān)定信心，迎難而上，多做專門練習(xí)，方能有效提升解答相關(guān)問題的能力。

[例6]-物體由靜止開始運(yùn)動(dòng)，其加速度隨時(shí)間變化的圖像如圖4，設(shè)正東方向?yàn)檎＃?）簡(jiǎn)述4s內(nèi)物體的運(yùn)動(dòng)情況;（2）求4s末物體的速度;（3）畫出該物體0-4s內(nèi)的速度一時(shí)間圖像。

陷阱透視：不少學(xué)生沒能從題給圖像中正確讀取對(duì)解題有用的信息，自然一頭霧水，加之題目陷阱連連，也就無法下手了。物體運(yùn)動(dòng)由速度和加速度共同決定，命題者在v一t圖與a-t圖相互轉(zhuǎn)換以及圖像與實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況的互換上設(shè)置陷阱。

正確分析：物體由靜止啟動(dòng)后運(yùn)動(dòng)方向由加速度方向決定，第1秒內(nèi)加速度方向向正東，所以第1秒內(nèi)物體向正東方向加速，1秒后速度為1 m/s;在1秒末改變加速度方向，速度仍向正東，大小為1 m/s，此刻的速度方向與加速度方向相反。第2秒內(nèi)物體做減速運(yùn)動(dòng)，2秒末速度減為0。第3秒再重復(fù)第1秒的運(yùn)動(dòng)，第4秒再重復(fù)第2秒的運(yùn)動(dòng)，4秒末速度減為0。以此類推，物體將一直向正東方向運(yùn)動(dòng)，速度一時(shí)間圖像如圖5所示。

七、通過答案的開放設(shè)置陷阱

題目答案多元開放本身就是個(gè)陷阱，答題者，如果物理基礎(chǔ)不牢，則知識(shí)視野相對(duì)狹窄，又沒有立體全面的縝密思維，一不小心就會(huì)遺漏相關(guān)答案，這也是平時(shí)教學(xué)中不得不強(qiáng)調(diào)的。

[例7]一束單色平行光經(jīng)下列光學(xué)儀器后仍是平行光的有（ ）。

A.平面鏡

B.三棱鏡 C.凸透鏡

D.凹透鏡

E.兩面平行的玻璃磚

陷阱透視：學(xué)生的思維容易沿著單向單調(diào)的方向開展，有時(shí)運(yùn)用反射和折射定律選出A或B后，就以為大功告成了，因此可能會(huì)漏選了E。

正確分析：按部就班，全面分析光線通過各種光學(xué)器件的光路圖，才能正確回答此問題，不會(huì)造成漏選。

八、針對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)在物理中的應(yīng)用設(shè)置陷阱

數(shù)學(xué)是學(xué)習(xí)物理不可或缺的工具，但數(shù)學(xué)和物理知識(shí)各有特點(diǎn)，有時(shí)在數(shù)學(xué)上有意義，卻不一定符合物理規(guī)律，所以利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題時(shí)不能單純地從數(shù)學(xué)角度著手，一定要遵循物理規(guī)律和事實(shí)。

[例8]質(zhì)量為m的小球A以水平速度v與靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為3m的小球B發(fā)生正碰后，小球A的動(dòng)能損失是其原來的3/4，則小球B的速度是（ ）。

A.v/6

B.一v

C.-v/3

D.v/2

陷阱透視：雖然正確應(yīng)用了題設(shè)條件和動(dòng)量守恒定律，卻只是從純數(shù)學(xué)角度簡(jiǎn)單處理問題，沒有進(jìn)一步對(duì)兩球碰撞后的實(shí)際情況進(jìn)行分析，從而錯(cuò)選A。

九、針對(duì)估算能力不足設(shè)置陷阱

估算是人們直觀思維的集中體現(xiàn)，物理估算題又往往故意語焉不詳，確實(shí)讓人難以下手。在日常教學(xué)中，有意識(shí)地訓(xùn)練，可有效培養(yǎng)學(xué)生解題時(shí)合理估算的能力。

[例9]在太陽直射下，地球表面每平方厘米每分鐘獲得4.2 J的能量，試估算我國江河每年流人海洋的水流量（設(shè)年平均氣溫25℃，汽化熱為2.44×10⁶J/kg，取一位有效數(shù)字）。

陷阱透視：對(duì)本題，學(xué)生不容易從題給簡(jiǎn)略信息中提取對(duì)解題有用的隱藏信息，因而不知所措。解答本題，需要熟知基本的地理知識(shí)，如海洋面積占地球表面積的3/4，地球只有半邊受陽光照射以及我國的具體國土面積，等等。雖然這些數(shù)據(jù)并不要求精確，只要數(shù)量級(jí)準(zhǔn)確，結(jié)果合乎情理就行，但真正要用來解題就不太容易了。