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电视剧《便衣警察》的主题曲中有“危难之处显身手”这样一句歌词,在日常教学中,我发现学生的一个能力缺失,把它叫作“细小问题显身手”,就是在平时练习的一些小题中,学生会经常出现同样的思维障碍,由以下题目来分析这一问题.
例1 如图1所示,质量m=1 kg、长L=0.8 m的均匀矩形薄板静止在水平桌面上,其右端与桌子边缘相平.板与桌面间的动摩擦因数为μ=0.4,现用F=5 N的水平力向右推薄板,使它翻下桌子,力F做的功至少为(g=10 m/s2)
A.1 J B.4 J C.2 J D.1.6 J
错误解法及原因分析 错误①:根据做功的计算公式,W=FL=4 J,错选B,错误的原因是没有考虑到推力比摩擦力大,物体做加速运动,到一定程度时撤去推力,物体可以减速运动直到翻下桌子;错误②:推力克服摩擦力做功即可,则W =μmgL=3.2 J,认为无正确答案,错误的原因是,虽然考虑到了刚才的问题,但没有想到,在推的过程中,只要重心的位置到达桌子边缘,即可自行翻下桌子.综合上述两种错误情况,其根本的错误原因在于,没有分析清薄板的运动经过什么样的运动过程,在不同的过程中,所对应的物理量(位移大小)应该是多少.
正确解析 分析运动过程,过程一:力F作用一段距离,此时板已获得向右的速度;过程二:撤去推力后,板在摩擦力作用下继续向右滑行,当板的重心刚好滑到桌子边缘时速度为零,板即将翻下桌子,即过程一中板的位移大小为L/2,这样力F所做的功最少,列式时利用全过程动能定理:W-μmg·L2=0,得力F所做的功最小值为W=1.6 J,选D.
例2 如图2,合上开关,用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K,发现电流表读数不为零.调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.60 V时,电流表读数仍不为零,当电压表读数大于或等于0.60 V时,电流表读数为零.把电路改为图3,当电压表读数为2 V时,而照射光的强度增到原来的三倍,此时电子到达阳极时的最大动能是
A.0.6 eV B.1.9 eV C.2.6 eV D.4.5 eV
学情分析 许多学生遇到这样的题目感到无从下手,不知道该怎样去想,结果猜一个答案填上.
思路引导 首先看两个电路的区别,图2给光电管加的是反向电压(光电子从金属逸出后向电势低的极板运动),图3加的是正向电压(光电子从金属逸出后向电势高的极板运动),无论是哪种情况,由分析运动过程的方法去理解光电效应,就可以使思路达到非常清晰.过程一:在大于极限频率的入射光的照射下(本题用的是光子能量为2.5eV的光),金属中的电子吸收光子的能量,从而克服原子核的吸引而逸出,逸出的过程吸引力对电子做负功,电子的动能减小,由动能定理得hν-w=Ek(①式);过程二:如图2,在加反向电压的情况下,由动能定理得-eU=0-Ek (②式),如图3,在加正向电压的情况下,由动能定理得eU′=Ek′-Ek (③式).该题中,只涉及过程二的两个表达式,由②式可知光电子的最大初动能为0.6 eV,再由③式得Ek′=2.6 eV,答案选C.由于光的强度只影响光电流的大小,而逸出光电子的最大初动能与光的强度无关,则不用考虑该因素的影响.该题把①式与②式联立,可以求出该金属的逸出功为1.9 eV.
例3 (2010年新课标)用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子,在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线,且ν3>ν2>ν1,则
A.ν0<ν1 B.ν3=ν2 ν1
C.ν0=ν1 ν2 ν3D.1ν1=1ν2 1ν3
学情分析 与例2情况类似,许多学生都是猜一个答案胡乱应付.
思路引导 照样可以由分析运动过程的方法来理解原子的能级跃迁问题.过程一:原来处于基态的氢原子,在吸收入射光的能量后,会从基态跃迁到某一激发态;由于处在激发态的原子其稳定程度低于基态,则原子会从能量较高的能级向能量较低的能级跃迁,从而发出某些频率的光,这就是过程二.由跃迁的能量关系可知,hν3=hν0,得ν3=ν0,又从发光的种类可知,从基态跃迁后会到达n=3的能级,从n=3的能级向n=1的能级跃迁发光的频率为ν3,从n=2的能级向n=1的能级跃迁发光的频率为ν2,从n=3的能级向n=2的能级跃迁发光的频率为ν1,则有关系ν0=ν3=ν1 ν2.
以上三个小题从三个不同的知识点出发,实际上是同样的思维障碍,暴露出了同一个能力缺陷——————遇到问题之后不会分析运动过程.
所谓的分析运动过程,就是把一个复杂问题分解为若干较简单的问题,找出它们之间的联系,再运用有关的物理知识解决遇到的问题.这种能力要求的题目有较好的区分度,高考中每年必有.分析运动过程不仅可以很好地解决物理问题,我们在生活中办理事情、思考问题也都应该有这样一个条理的过程,所以学生具备这一能力不仅是高考的需要,也是生活的需要,更是培养学生终生学习能力的需要.
我认为,要想具备这一能力,教师在教的过程中,就要从起始阶段开始,精心设置不同的问题,通过练习、讲评、讨论、总结等不同的方式,由易到难逐步升级,让学生体会在不同的物理情境下物体的受力与运动过程的联系,受力与特殊状态的联系,也可以结合生活中的多步骤问题让学生设计解决问题的方法,使学生逐步认识分析过程的重要性,要想做到“危难之处显身手”,就应该在细小之处提升能力.
例1 如图1所示,质量m=1 kg、长L=0.8 m的均匀矩形薄板静止在水平桌面上,其右端与桌子边缘相平.板与桌面间的动摩擦因数为μ=0.4,现用F=5 N的水平力向右推薄板,使它翻下桌子,力F做的功至少为(g=10 m/s2)
A.1 J B.4 J C.2 J D.1.6 J
![](http://img1.qikan.com/qkimages/zxwl/zxwl201509/zxwl20150954-1-l.jpg)
错误解法及原因分析 错误①:根据做功的计算公式,W=FL=4 J,错选B,错误的原因是没有考虑到推力比摩擦力大,物体做加速运动,到一定程度时撤去推力,物体可以减速运动直到翻下桌子;错误②:推力克服摩擦力做功即可,则W =μmgL=3.2 J,认为无正确答案,错误的原因是,虽然考虑到了刚才的问题,但没有想到,在推的过程中,只要重心的位置到达桌子边缘,即可自行翻下桌子.综合上述两种错误情况,其根本的错误原因在于,没有分析清薄板的运动经过什么样的运动过程,在不同的过程中,所对应的物理量(位移大小)应该是多少.
正确解析 分析运动过程,过程一:力F作用一段距离,此时板已获得向右的速度;过程二:撤去推力后,板在摩擦力作用下继续向右滑行,当板的重心刚好滑到桌子边缘时速度为零,板即将翻下桌子,即过程一中板的位移大小为L/2,这样力F所做的功最少,列式时利用全过程动能定理:W-μmg·L2=0,得力F所做的功最小值为W=1.6 J,选D.
例2 如图2,合上开关,用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K,发现电流表读数不为零.调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.60 V时,电流表读数仍不为零,当电压表读数大于或等于0.60 V时,电流表读数为零.把电路改为图3,当电压表读数为2 V时,而照射光的强度增到原来的三倍,此时电子到达阳极时的最大动能是
A.0.6 eV B.1.9 eV C.2.6 eV D.4.5 eV
学情分析 许多学生遇到这样的题目感到无从下手,不知道该怎样去想,结果猜一个答案填上.
思路引导 首先看两个电路的区别,图2给光电管加的是反向电压(光电子从金属逸出后向电势低的极板运动),图3加的是正向电压(光电子从金属逸出后向电势高的极板运动),无论是哪种情况,由分析运动过程的方法去理解光电效应,就可以使思路达到非常清晰.过程一:在大于极限频率的入射光的照射下(本题用的是光子能量为2.5eV的光),金属中的电子吸收光子的能量,从而克服原子核的吸引而逸出,逸出的过程吸引力对电子做负功,电子的动能减小,由动能定理得hν-w=Ek(①式);过程二:如图2,在加反向电压的情况下,由动能定理得-eU=0-Ek (②式),如图3,在加正向电压的情况下,由动能定理得eU′=Ek′-Ek (③式).该题中,只涉及过程二的两个表达式,由②式可知光电子的最大初动能为0.6 eV,再由③式得Ek′=2.6 eV,答案选C.由于光的强度只影响光电流的大小,而逸出光电子的最大初动能与光的强度无关,则不用考虑该因素的影响.该题把①式与②式联立,可以求出该金属的逸出功为1.9 eV.
例3 (2010年新课标)用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子,在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线,且ν3>ν2>ν1,则
A.ν0<ν1 B.ν3=ν2 ν1
C.ν0=ν1 ν2 ν3D.1ν1=1ν2 1ν3
学情分析 与例2情况类似,许多学生都是猜一个答案胡乱应付.
思路引导 照样可以由分析运动过程的方法来理解原子的能级跃迁问题.过程一:原来处于基态的氢原子,在吸收入射光的能量后,会从基态跃迁到某一激发态;由于处在激发态的原子其稳定程度低于基态,则原子会从能量较高的能级向能量较低的能级跃迁,从而发出某些频率的光,这就是过程二.由跃迁的能量关系可知,hν3=hν0,得ν3=ν0,又从发光的种类可知,从基态跃迁后会到达n=3的能级,从n=3的能级向n=1的能级跃迁发光的频率为ν3,从n=2的能级向n=1的能级跃迁发光的频率为ν2,从n=3的能级向n=2的能级跃迁发光的频率为ν1,则有关系ν0=ν3=ν1 ν2.
以上三个小题从三个不同的知识点出发,实际上是同样的思维障碍,暴露出了同一个能力缺陷——————遇到问题之后不会分析运动过程.
所谓的分析运动过程,就是把一个复杂问题分解为若干较简单的问题,找出它们之间的联系,再运用有关的物理知识解决遇到的问题.这种能力要求的题目有较好的区分度,高考中每年必有.分析运动过程不仅可以很好地解决物理问题,我们在生活中办理事情、思考问题也都应该有这样一个条理的过程,所以学生具备这一能力不仅是高考的需要,也是生活的需要,更是培养学生终生学习能力的需要.
我认为,要想具备这一能力,教师在教的过程中,就要从起始阶段开始,精心设置不同的问题,通过练习、讲评、讨论、总结等不同的方式,由易到难逐步升级,让学生体会在不同的物理情境下物体的受力与运动过程的联系,受力与特殊状态的联系,也可以结合生活中的多步骤问题让学生设计解决问题的方法,使学生逐步认识分析过程的重要性,要想做到“危难之处显身手”,就应该在细小之处提升能力.