王秀華

摘要：學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中經(jīng)常會(huì)遇到對(duì)物理概念或是物理規(guī)律理解不徹底，或者是對(duì)知識(shí)的理解產(chǎn)生偏差，從而在做題或是在運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題中出現(xiàn)錯(cuò)誤。如果能認(rèn)真分析錯(cuò)解的原因，切實(shí)加以改進(jìn)，有助于提高自身水平和解決問(wèn)題的能力。應(yīng)用物理概念或規(guī)律解決物理問(wèn)題時(shí)，學(xué)生只有對(duì)所學(xué)物理知識(shí)認(rèn)真思考理解掌握后，才能在實(shí)際學(xué)習(xí)和生活中很好地運(yùn)用它。

關(guān)鍵詞：空氣阻力的方向 洛倫茲力 不做功 帶電粒子的速度

學(xué)生由于對(duì)物理概念和規(guī)律理解不完善，或者對(duì)某個(gè)知識(shí)的理解發(fā)生了偏差，因而在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤。認(rèn)真分析錯(cuò)解的原因，切實(shí)加以改進(jìn)，有助于提高自身水平和解決問(wèn)題的能力。下面我們來(lái)分析幾個(gè)容易出錯(cuò)的問(wèn)題。

一、空氣阻力的方向問(wèn)題

物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)，要受到流體的阻力作用，阻力的方向與物體相對(duì)于流體運(yùn)動(dòng)的方向相反。但是許多學(xué)生認(rèn)為空氣阻力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向總是相反的，從而導(dǎo)致許多錯(cuò)誤。

例1：當(dāng)物體在重力和風(fēng)力的作用下，與豎直方向成30度角沿直線勻速下降時(shí)，所受空氣阻力方向如何？

風(fēng)力和空氣阻力的產(chǎn)生必須是物體與空氣發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣阻力的方向與物體相對(duì)空氣運(yùn)動(dòng)的方向相反。當(dāng)物體水平方向的分速度與風(fēng)速相等時(shí)，在水平方向上，物體與空氣發(fā)生不相對(duì)運(yùn)動(dòng)，水平方向上的空氣阻力就等于零。此時(shí)物體所受空氣阻力是豎直方向的。此題中，物體勻速運(yùn)動(dòng)，受力平衡，所以，空氣阻力的方向不和速度的方向相反，而是豎直向上的。

二、在洛倫茲力作用下，帶電粒子的速度是否改變

洛倫茲力不做功，學(xué)生對(duì)這個(gè)結(jié)論的認(rèn)識(shí)是根深蒂固的，甚至不用分析就能得出結(jié)論：由于洛倫茲力不做功，所以在洛倫茲力的作用下，帶電粒子的速率保持不變。因此在分析下列問(wèn)題時(shí)，學(xué)生很容易出錯(cuò)。

例2：甲、乙兩個(gè)帶電粒子，以相同動(dòng)能在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。甲粒子從B1 區(qū)域運(yùn)動(dòng)到B2 區(qū)域，且B2 >B1 ，如圖a所示；乙粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)， 且在t 時(shí)間內(nèi)，該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度從B1增大到B2 ，如圖b所示；則當(dāng)磁場(chǎng)從B1 增加到 B2 時(shí)，甲乙兩粒子的動(dòng)能變化情況是（ ）

A.甲、乙都保持不變

B.甲不變，乙增大

C.甲增大，乙不變

D.甲不變，乙減小

對(duì)此題大多數(shù)學(xué)生都認(rèn)為甲、乙的動(dòng)能都不變，因?yàn)榧?、乙兩個(gè)帶電粒子都只在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，而根據(jù)洛倫茲力不做功，因此不會(huì)改變粒子的動(dòng)能。所以認(rèn)為此題應(yīng)選A。

其實(shí)此題的兩種情況是不一樣的，在a圖中，甲粒子在磁場(chǎng)B1中受到的洛倫茲力的方向始終和速度垂直；進(jìn)入磁場(chǎng)B2 后雖然所受的洛倫茲力變大，但它的方向還是始終和速度方向垂直，洛倫茲力不做功，只是運(yùn)動(dòng)的軌道半徑變大了。所以在a圖中粒子的動(dòng)能保持不變。在b圖中，乙?guī)щ娏Ｗ釉诼鍌惼澚Φ淖饔孟伦鰣A周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力的方向與速度方向垂直， 洛倫茲力還是不做功。那是不是粒子的動(dòng)能也保持不變呢？實(shí)際上，由于b圖中的磁場(chǎng)從B1 增大到B2 的過(guò)程中，磁場(chǎng)發(fā)生了變化，而變化的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)，由楞次定律可以判斷得出，感應(yīng)電場(chǎng)的方向是逆時(shí)針的，無(wú)論乙粒子是帶正電還是帶負(fù)電，可判定電場(chǎng)力對(duì)乙粒子做正功，乙粒子的動(dòng)能增大。因此，正確答案為B。

此題表面看起來(lái)只有磁場(chǎng)，只有洛倫茲力的作用，學(xué)生往往想不到磁場(chǎng)的變化還會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，從而將問(wèn)題解錯(cuò)。洛倫茲力不做功，是正確的，但是若有電場(chǎng)力，電場(chǎng)力可能對(duì)帶電粒子做功了。

例3：有一根長(zhǎng)L 的光滑非絕緣空細(xì)管MN ，管內(nèi)N 端有一個(gè)質(zhì)量為m 、帶電量為+q 的小球P。細(xì)管帶著小球沿垂直于管的方向以速度V 做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，小球的重力不計(jì)。求小球從細(xì)管的另一端M 離開(kāi)時(shí)的速度的大小。

一種觀點(diǎn)認(rèn)為因?yàn)槁鍌惼澚Σ蛔龉?，因此，小球離開(kāi)管口時(shí)的速度大小為V 。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，細(xì)管做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，在細(xì)管中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這樣在細(xì)管中就有電場(chǎng)存在，電場(chǎng)力就會(huì)對(duì)小球做功，使小球的速度增大。所以小球離開(kāi)管子時(shí)的合速度就會(huì)大于V。洛倫茲力與合速度垂直，因此，洛倫茲力不做功是正確的。但細(xì)管中有電勢(shì)差的存在，小球在管子中受到電場(chǎng)力作用，電場(chǎng)力要做功。因此，小球從M端離開(kāi)細(xì)管時(shí)的速度會(huì)變大，所以第二種觀點(diǎn)是正確的。

總而言之，在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過(guò)程中，學(xué)生一定要重視對(duì)物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)，夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)，從而有利于提高學(xué)生對(duì)物理知識(shí)理解和運(yùn)用的能力，只有這樣學(xué)生才能在學(xué)習(xí)和實(shí)際生活中游刃有余地運(yùn)用物理知識(shí)。若學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律理解掌握不牢固，就會(huì)發(fā)生偏差，出現(xiàn)這樣或那樣的問(wèn)題。因此，在今后的學(xué)習(xí)當(dāng)中要注意這些問(wèn)題。這是本人在教學(xué)工作中總結(jié)出的一點(diǎn)體會(huì)，望廣大同仁多提寶貴意見(jiàn)。

（責(zé)編 田彩霞）