黑龍江

(作者單位：黑龍江省佳木斯市第一中學(xué))

透過現(xiàn)象看到事物的本質(zhì)

在物理解題過程中，有一些二級結(jié)論，對解題有很大的幫助，但是一些結(jié)論的應(yīng)用是有條件限制的，并不具有普遍意義，所以如果學(xué)生不注重對物理過程本質(zhì)的理解，一味機(jī)械地應(yīng)用就會出現(xiàn)很多錯誤。對于易錯二級結(jié)論的應(yīng)用，筆者從教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)如下：

一、楞次定律推論的應(yīng)用

在很多輔導(dǎo)資料中，經(jīng)常能看到這樣一個(gè)結(jié)論：在電磁感應(yīng)中感應(yīng)電流變化引起安培力變化使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢，即“增縮減擴(kuò)”。下面通過一道例題分析此結(jié)論在使用過程中的注意事項(xiàng)。

【例1】如圖甲所示，兩個(gè)閉合圓形線圈A、B的圓心重合，放在同一水平面內(nèi)，線圈A中通以如乙圖所示的變化電流，電流方向?yàn)轫槙r(shí)針(如圖中箭頭所示)。對于線圈B，下列說法中正確的是

( )

甲

乙

A.線圈B內(nèi)有順時(shí)針方向的電流，線圈有擴(kuò)張的趨勢

B.線圈B內(nèi)有順時(shí)針方向的電流，線圈有收縮的趨勢

C.線圈B內(nèi)有逆時(shí)針方向的電流，線圈有擴(kuò)張的趨勢

D.線圈B內(nèi)有逆時(shí)針方向的電流，線圈有收縮的趨勢

【答案】D

【解析】通過線圈A的電流增大，則穿過B線圈的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可得B中電流為逆時(shí)針，再根據(jù)“增縮減擴(kuò)”的原理，B線圈有收縮的趨勢。D正確。

通過對此結(jié)論的應(yīng)用，我們很快就能得到正確答案，非常方便。但是在使用結(jié)論的時(shí)候一定要注意條件的限制，例如下面的例題，如果直接應(yīng)用就會出現(xiàn)錯誤。

【例2】如圖所示，螺線管B置于閉合金屬圓環(huán)A的軸線上，當(dāng)B中通過的電流I增大時(shí)

( )

A.環(huán)A有縮小的趨勢

B.環(huán)A有擴(kuò)張的趨勢

C.螺線管B有縮短的趨勢

D.螺線管B有伸長的趨勢

【錯解】B中的電流增大，穿過A線圈的磁通量變大，根據(jù)“增縮減擴(kuò)”，可以得到A線圈有縮小的趨勢，故A正確。同時(shí)B線圈各匝線圈之間的作用力變大，螺線管縮短，故C正確。

【正解】A線圈面積有增大或者收縮趨勢的原因是磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力使線圈有面積變化的趨勢，所以我們先從本質(zhì)分析，磁通量增加，感應(yīng)電流的方向與B電流方向相反，根據(jù)“同向電流吸引，反向電流排斥”可得，A線圈受到排斥力，所以環(huán)A有擴(kuò)張的趨勢。故BC正確。

【錯因分析】錯誤產(chǎn)生的原因是A線圈的合磁通量是由螺線管的內(nèi)部和外部雙向磁場決定的，最終的合磁通量為內(nèi)部的磁通量減去外部的磁通量，方向和內(nèi)部磁感線的方向相同。B中的電流增大，螺線管內(nèi)部磁通量增大，只有A擴(kuò)張才能增加外部磁通量，多抵消內(nèi)部磁通量才能使磁通量有減少的趨勢，這才符合楞次定律的本質(zhì)。所以在使用本結(jié)論時(shí)要注意，限制條件為磁通量是單方向的。

二、關(guān)于彈簧瞬時(shí)突變問題的分析

在講到輕彈簧、輕繩和輕桿的瞬時(shí)突變時(shí)，同學(xué)們經(jīng)常會記憶這樣的結(jié)論：輕繩和輕桿上的力可以瞬時(shí)突變，輕彈簧上的力不能瞬時(shí)突變。

【例3】如圖所示，質(zhì)量為m的小球被水平繩AO和與豎直方向成θ角的輕彈簧系著處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)用火將繩AO燒斷，在繩AO燒斷的瞬間，下列說法正確的是

( )

B.彈簧的拉力F=mgsinθ

C.小球的加速度為零

D.小球的加速度a=gtanθ

【答案】AD

【解析】繩AO燒斷瞬間，小球所受重力不變，彈簧彈力不變，小球合力方向?yàn)樗椒较?，根?jù)平行四邊形定則可得AD正確。

【例4】如圖所示，質(zhì)量相同的兩個(gè)小球用相同的兩個(gè)輕彈簧K1K2連接，K1上端用細(xì)線固定在天花板上，開始處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法正確的是

( )

A.K1和K2的伸長量之比為1∶1

B.K1和K2的伸長量之比為2∶1

C.突然剪斷K1上的細(xì)線瞬間，A球的加速度為零

D.突然剪斷K1上的細(xì)線瞬間，A球的加速度為2g

【錯解】對B進(jìn)行受力分析得kx1=mg，對AB整體進(jìn)行受力分析得kx2=2mg，可得K1、K2伸長量之比為2∶1，B正確，剪斷細(xì)繩瞬間，彈簧K1、K2不能突變，彈力不變，AB小球的加速度為零，C正確。

【正解】對B進(jìn)行受力分析得kx1=mg，對AB整體進(jìn)行受力分析得kx2=2mg，可得伸長量之比為2∶1，B正確；將彈簧K1上端的細(xì)繩剪斷，彈簧K1上端沒有約束，彈力突然變?yōu)榱?，但是K2兩端被AB球束縛不能突變，所以B球受力不變，合力為零，加速度為零；而A球合力為mg+kx1=ma，所以A球的加速度為2g，D正確。

【錯因分析】沒有正確理解彈簧突變的問題，只有兩端均被物體約束的情況下，彈簧瞬間不能突變，當(dāng)一端不被束縛時(shí)，彈簧瞬間是可以突變的。所以我們在應(yīng)用一些結(jié)論時(shí)一定要注意其適用條件，或者一些不能用的特殊情況，防止機(jī)械記憶導(dǎo)致錯誤的應(yīng)用。

三、電容器動態(tài)分析的推論

電容器的兩種動態(tài)分析

1.充電后與電源斷開，電容器所帶的電量不變。

2.充電后與電源連接，電容器兩端的電壓不變。

【例5】(2016年天津卷)如圖所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計(jì)相連，靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地。在兩極板間有一個(gè)固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷，以E表示兩板間的電場強(qiáng)度，Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢能，θ表示靜電計(jì)指針的偏角。若保持下極板不動，將上極板向下移動一小段距離至圖中虛線位置，則

( )

A.θ增大，E增大 B.θ增大，Ep不變

C.θ減小，Ep增大 D.θ減小，E不變

【答案】D

【例6】(改編)如圖所示，直流電源、平行板電容器與理想二極管(正向電阻為0，反向電阻為∞)連接，電源負(fù)極接地。開始時(shí)電容器不帶電，閉合開關(guān)S，穩(wěn)定后，一帶電油滴恰能靜止在電容器中P點(diǎn)。在開關(guān)S保持接通的狀態(tài)下，下列說法正確的是

( )

A.當(dāng)電容器的上極板向上移動時(shí)，帶電油滴會向下運(yùn)動

B.當(dāng)電容器的上極板向上移動時(shí)，帶電油滴靜止不動

C.當(dāng)電容器的上極板向上移動時(shí)，P點(diǎn)的電勢降低

D.當(dāng)電容器的上極板向下移動時(shí)，P點(diǎn)的電勢不變

【錯因分析】錯解的原因是因?yàn)闆]有注意二極管的特性，單向?qū)щ娦?，只能正向給電容器充電，不能反向放電。所以在電容器的上極板向上移動時(shí)，電荷量Q并未減少，而是電勢差變大，所以導(dǎo)致錯誤答案的出現(xiàn)。