施育峰

(1. 蘇州大學(xué)物理與光電能源學(xué)部,江蘇 蘇州 215006； 2. 海門市第一中學(xué), 江蘇 海門 226100)

高中物理作圖的誤區(qū)與反思

施育峰

(1. 蘇州大學(xué)物理與光電能源學(xué)部,江蘇 蘇州 215006； 2. 海門市第一中學(xué), 江蘇 海門 226100)

本文對(duì)幾道典型題的作圖誤區(qū)進(jìn)行展示,剖析由于作圖的不恰當(dāng)所導(dǎo)致的誤解，反思作圖時(shí)應(yīng)該遵循一定的原則．

作圖； 誤區(qū)； 反思

眾所周知,作圖在高中物理學(xué)習(xí)中占有極其重要的地位．作圖生動(dòng)形象,使物理題目表達(dá)的復(fù)雜情景直觀化,抽象問題具體化,降低學(xué)生的思維梯度.正確的作圖使學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過程中更容易理解物理知識(shí)．但是筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)不恰當(dāng)?shù)淖鲌D會(huì)導(dǎo)致誤解．本文試圖結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)際,對(duì)高中物理作圖存在的誤區(qū)進(jìn)行剖析．

誤區(qū)1:視角不恰當(dāng).

圖1

人教版物理選修3-2(2010年4月第3版)第17頁有這樣一題:動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)如圖1所示．線圈圓筒安放在永磁體磁極間的空隙中,能夠自由運(yùn)動(dòng)．按音頻規(guī)律變化的電流通進(jìn)線圈,安培力使線圈運(yùn)動(dòng)．紙盆與線圈連接,隨著線圈振動(dòng)而發(fā)聲．這樣的揚(yáng)聲器能不能當(dāng)做話筒使用?也就是說,如果我們對(duì)著紙盒說話,揚(yáng)聲器能不能把聲音變成相應(yīng)的電流?為什么?

解答:可以．聲音使紙盒振動(dòng),紙盒振動(dòng)帶動(dòng)線圈切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流．

圖2

從線圈切割磁感線的角度看顯然沒什么問題,但如果作出從右向左看的圖(圖2),將會(huì)產(chǎn)生這樣的疑問:線圈運(yùn)動(dòng)到任何一個(gè)位置時(shí),磁感線均與線圈平面平行,那么左右運(yùn)動(dòng)過程中穿過線圈的磁通量始終不發(fā)生變化,不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．究竟是書上所說的產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件有誤,還是答案有誤?

圖3

為了弄清楚這個(gè)問題,我們不妨做出動(dòng)圈式揚(yáng)聲器磁體磁感線分布正視圖(圖3)．由圖可知,空隙中的磁感線是一根根閉合曲線．所以當(dāng)線圈左右運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過線圈的磁感線條數(shù)在不斷變化,所以線圈的磁通量是變化的,因此線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．

反思1:本題沒有正確選擇畫圖的視角,導(dǎo)致只考慮了局部的磁感線,沒有考慮磁場的磁感線整體分布情況,因而產(chǎn)生了錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)．

誤區(qū)2:作圖不完整.

圖4

牛頓第三定律的普遍適用性對(duì)于高中學(xué)生已經(jīng)不言而喻,但有這么一題似乎與牛頓第三定律不符．題目如下:兩根通電直導(dǎo)線L1,L2在同一平面內(nèi),分別通有如圖4所示的電流．根據(jù)右手螺旋定則,L1在L2所處位置產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里,由左手定則可知L2受到的安培力方向向上．但L1在L2的延長線上,所以L2在其周圍產(chǎn)生的磁場對(duì)L1無安培力．該情景明顯說明力的作用不是相互的．乍一看說的有理有據(jù),但仔細(xì)一想他哪里能找到這個(gè)物理模型．孤立的線段電流是不存在的,他創(chuàng)設(shè)的情景在現(xiàn)實(shí)生活中是不存在的．其實(shí)L1所在的閉合回路和L2所在的閉合回路整體間有相互作用力,牛頓第三定律依然成立．

反思2:剖析錯(cuò)誤,我們不難發(fā)現(xiàn),作圖的孤立不完整是導(dǎo)致錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)的主要原因．

誤區(qū)3:缺少輔助線.

人教版物理選修3-2(2010年4月第3版)第13頁的第1題:如圖5,由于電磁感應(yīng),在超導(dǎo)圓環(huán)中產(chǎn)生了電流,電流的方向如何?

筆者發(fā)現(xiàn)本題會(huì)對(duì)哪一側(cè)才是左端(從順著條形磁鐵運(yùn)動(dòng)方向來看)產(chǎn)生誤解．

圖5

圖6

反思3:為什么會(huì)出現(xiàn)這種問題?原因是缺少必要輔助線．筆者建議最好添上輔助線,如圖6所示,這樣就可以明確左右側(cè)位置．

誤區(qū)4:誤作三角形.

如圖7所示,在三角架B點(diǎn)用一根細(xì)繩掛一個(gè)50N的重物G,求橫梁AB和斜梁BC所受力的大小．筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),相當(dāng)一部分學(xué)生會(huì)作出如圖7的示意圖．

圖7

反思4:分析圖7我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這部分學(xué)生把斜梁BC的長度誤認(rèn)為就是分力的示意圖,這樣做雖然沒錯(cuò),但事實(shí)上這個(gè)平行四邊形畫大畫小都可以, 分力長度并不局限于和斜梁BC等長．

作圖是高中階段解決物理問題的基本手段之一,一般情況下只要求學(xué)生能作出圖、解對(duì)題就行,對(duì)作圖并沒有什么特殊的要求．但是在某些特定情景下作圖的視角不能隨意,也不能從實(shí)物圖中任意取一部分作圖,否則就會(huì)出現(xiàn)思維上的誤導(dǎo),甚至得出荒謬的結(jié)論．以上就是筆者長期教育教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)積累歸納出的幾種類型的作圖誤區(qū),希望能起到拋磚引玉的效果．

2017-02-20)