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1、自编习题中容易产生的问题及对策探讨浙江省教育厅教研室 梁旭(310012)自编物理习题是物理教学的需要.自编物理习题的目的通常有以下几个:(1)针对学生的学习情况，将课本中的物理知识、物理现象、物理实验、物理概念、物理规律等用另一种叙述方式或不同角度进行呈现，以检测学生是否真正理解和掌握；（2）根据学生学习中存在的问题，结合学生常见的错误认识和错误方法编写物理习题，以矫正学生学习中存在的常见错误；（3）针对学生常见的套用物理模型和结论这种情况，通过改变典型物理问题呈现的条件和情景，以破除“定势”，从而培养学生良好的分析和思考习惯；（4）将典型的物理问题进行组合和变式，训练学生知识和方法的迁移能
2、力和综合分析能力；（5）将身边的生活现象和现代科技知识改编为习题，既提高了学生求解物理习题的兴趣，又强化了学生运用物理知识解决实际问题的意识。自编物理习题的质量高低不仅能够反映教师对学生认知结构的了解程度，体现教师创造力水平，还能折射教师思考问题的深度和广度,是一个教师是否成熟的重要标志.当然,了解自编物理习题时容易产生的问题及原因,会提高教师在编写习题时对这些问题的察觉和监控,提高防范意识. 1、知识结构的局限（1）对近现代物理知识中细节知识的欠缺题1在光电效应实验中，测得光电流为3.210-6A，则每秒钟光电管阴极发出的光电子数为_；若入射光子的能量为8.0eV，光电管阴极每秒钟接收到的光
3、能为_。分析：因为必须认为光电子数与照射的光子数相等才能计算第二问,所以教师在命题中其实有一个隐含的物理模型“每一个入射光子都能打出一个光电子”，虽然从宏观统计规律角度讲，入射光强度增加一倍，发射的光电子数也将增加一倍,但逻辑上并不能推出“每一个入射光子都能打出一个光电子”，从近代物理我们知道，微观粒子之间的碰撞概率是很小的，故引入“碰撞截面”的概念。这样上述命题就违背了科学性要求。 题2、关于卢瑟福的粒子散射实验，以下判断中正确的是（ ）A如用铝箔代替金箔，则粒子不会发生散射现象B如用铝箔代替金箔，则粒子仍会发生散射现象C如用质子代替粒子，则质子不会发生散射现象D如用阴极射线代替原实验中的粒
4、子，则阴极射线不会发生散射现象分析：教师试图进行情景“变式”的意识值得肯定，但教师可能不了解当年卢瑟福为什么会在那么多的材料中选择金这种材料。因为粒子经过“单层”核的散射现象是最易观察和分析的，而金的延展性特别好，能够做得最薄。了解了这一背景知识，就知道“用铝箔代替金箔”的想法是不妥的。建议用“各种不同的粒子轰击金箔”对本题进行“变式”为好。题3、关于电磁波的产生，下列说法正确的是（ ）A.伦琴射线是由原子的内层电子受激发而发生的 B.红外线与无线电波的产生机理相同 C.射线与伦琴射线的产生机理相同 D.所有的电磁波都是由原子的内、外层电子受到激发产生的分析：原子的内层电子受激发可以产生伦琴射
5、线（课本中说法），但伦琴射线也可由高速电子打到对阴极使电子突然减速产生（课本中有示意图）。如果综合上述两种产生机制，A选项的表述就显得不够精确。 （2）对相近学科知识有关知识的欠缺题4、某航空公司的一架客机在航线上正常水平飞行时，由于突然受到强大垂直气流的作用，使飞机在10s内高度下降了1700m，造成众多乘客和机组人员的伤害事故，如果只研究飞机在竖直方向上的运动，且假设这一运动是匀变速直线运动。试求： （1）飞机在竖直方向上产生的加速度多大？方向怎样？ （2）若某一乘客的质量为60kg，则他所系的安全带必须提供多大的竖直拉力，才能使乘客不脱离座椅？（g10m/s2）分析：这是一道与大气动力学
6、知识相关的题，由于教师对其它学科背景知识的缺乏，常常缺少对问题的合理性进行思考。下面我们从物理学的角度进行一些分析，从题目条件可知，飞机在垂直方向的平均速度有170m/s，10s末的瞬时速度将有340 m/s，即气流向下的速度不会小于这个值（1224km/h），但自然界有这样大的气流速度吗？生活常识告诉我们最强大的龙卷风在水平方向的速度也仅是30m/s.对策：随着高中新课程改革的全面推开，会有更多的新内容进入教材，需要教师，特别是已经熟悉原有教材的教师克服定势，加强学习。应该说目前网上信息比较丰富,一般的问题基本上能够找到答案.关键是教师要具有从网上获取知识的意识和能力.例如前面关于大气中垂直
7、气流的速度问题,我们经过网上搜寻,得到了以下资料.(海洋科学导论中给出的大气垂直运动的数据,表中各符号表示水平尺度(L)、垂直尺度(H)、水平速度(U)、垂直速度(W)和生命史().表8-1大气运动分类及特征量从上述资料，我们可以看出前面命题是不附合实际情况的。 2、思考不够严谨（1）引用科学史实不够严谨题5、已知通电直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流大小成正比，奥斯特在演示电流的磁效应实验时的做法是：在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一长直导线，当该导线中通有电流时，小磁针将发生偏转，当导线通以电流I1时，小磁针偏转了30角，当导线通以电流I2时，小磁针偏转了
8、45角，则电流I1与I2的关系为（ ）A、I2=I1 B、I2=I1 C、I2=I D、I2=I1分析：奥斯特是怎样做这一实验的？不是教师可以自己随意想象的，需要经过考证。物理教师手册中介绍：“1820年4月的一天晚上，奥斯特在讲课中突然出现了一个想法，讲课快结束时，他说：让我把导线与磁针平行放置来试试看。当他接通电源时，他发现小磁针微微动了一下。这一现象使奥斯特又惊又喜，他紧紧抓住这一现象，连续进行了3个月的实验研究，终于在1820年7月21日发表了题为关于磁针上的电流碰撞的实验的论文。这篇仅用了4页纸的论文，是一篇极其简洁的实验报告。奥斯特在报告中讲述了他的实验装置和60多个实验的结果，从
9、实验总结出：电流的作用仅存在于载流导线的周围；沿着螺纹方向垂直于导线；电流对磁针的作用可以穿过各种不同的介质；作用的强弱决定于介质，也决定于导线到磁针的距离和电流的强弱；铜和其他一些材料做的针不受电流作用；通电的环形导体相当于一个磁针，具有两个磁极，等等。”从上述介绍内容，笔者认为题5的叙述是不符合科学史实的。（2）对问题的认识不够完整和深刻题6、根据量子理论，光子具有动量，光子的动量等于光子的能量除以光速，即。光照到物体表面并被反射时，会对物体产生压强，这就是“光压”。 已知在地球绕日轨道上，每平方米面积上得到的太阳辐射功率为P0=1.35kW，若利用太阳帆为处于该位置的质量为M=50kg的
10、某太空探测器加速，设计所用薄膜的面积为S=4104m2，设照到薄膜上的光子全部被吸收，那么探测器得到的加速度将是多大？分析：题目中“光照到物体表面并被反射时，会对物体产生压强，这就是光压”这种表述给学生的感觉是，如果光照到物体表面后被物体吸收就不会产生光压，这与实际不符，也与光压产生的物理原理不符。题7图题7、高温超导限流器被公认为目前最好的，且唯一行之有效的短路故障电流限制装置，中国科学院电工研究所完成了一种具有自主知识产权的高温超导限流器样机的研制工作，并于2005年初在湖南进行并网挂机试验。超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成（如图所示），超导部件有一个超导临界电流Ic，当通过限流器的
11、电流IIc时，将造成超导失超，从超导态（可认为电阻为零）转变为正常态（可认为是一个纯电阻），以此来限制电力系统的故障电流。已知超导部件的正常态电阻为R1=3,超导临界电流Ic=1.2A，限流电阻R2=6，小灯泡L上标有“6V，6W”，电源电动势E=8V，内阻r=2，原来电路正常工作，现L突然发生短路，则（ ）A、短路前通过R1的电流为2/3A B、超导部件将不会由超导态转为正常态 C、短路后通过R1的电流为4/3AD、短路后通过R1的电流为2A分析：无论是电路图还是数据，提供的均是实验室用于演示用的装置，而题目给人的感觉好像是一个实际样机。教师在题目编写时已经“自编”了一个学生可以理解与求解的
12、“模型”了，但题目没有加以说明。对策：当教师自编习题时，其实是进入了一个开放的问题空间，教师在这种时候应该对习题中的每一句话保持“警惕”，需要反复推敲语句表达的意思。3、对实际情况不够了解（1）没有进行实际观察，凭主观想像题8、下面列举的几种速度，其中不是瞬时速度的是 ( )A某同学百米赛跑速度为9m/sB某同学百米冲线时的速度为11m/sC汽车速度计指示的速度为40m/sD铅球投出时的速度为6m/s分析：生活中，人们对不同的速度常常有不同的的单位进行表示。这里教师用了“汽车速度计指示的速度为40m/s”，这与实际的汽车速度计是有以km/h为单位表示速度值的情况不符。（2）缺乏实验或估算，随意
13、设定数据题9、古时有“守株待兔”的寓言，设兔子的头部受到大小等于自身体重的打击力时即可致死，并设兔子与树桩相碰时，作用的时间为0.2s，则被撞死的兔子其奔跑的速度可能为(g=10 m/s2)（ ）A1 m/s B1.5 m/s C2 m/s D2.5 m/s题10、机枪每分钟向活动的靶发射120颗质量为0.20kg的子弹，设子弹进入靶以前的速度为100m/s，在靶中运动了1.0s而停止，为了使活动靶不后退，至少要用多大的力抵住靶？分析：题9是一个很有意思的题，但在兔子撞树作用时间的设定上肯定存在问题，碰撞时间不可能达到0.2s.同理,题10中“子弹在靶中运动了1.0s而停止”更是十分荒谬的，我
14、们可以用平均速度估算一下，子弹能够在靶中前进的距离大概有50m！ 对策：部分教师对自己不熟悉的情景可能会凭直觉进行假设，我们注意到教师对自己不熟悉的情景（如短暂的碰撞过程中的时间和微小空间）的估计常常会产生很大的偏离。建议教师进行实验和估算。例如，打点计时器的打点间隔与手与桌面的碰撞（模拟兔子撞树）时间相比，可知兔子撞树的时间比0.02s还少。 4、缺少用学生眼光审视问题（1）对学生来说，问题设置不够明确题11、正电子发射计算机断层显像技术（PET）的基本原理为：将放射性同位素O注入人体，参与人体代谢过程。O在人体内衰变放出正电子，与人体内的负电子相遇发生“湮灭”转化为一对光子，被探测器探测到
15、并经计算机处理后产生清晰图像，问：PET技术所选的放射性同位素的半衰期应（ ）A极短 B较长 C很长 D长短均可题12图分析：这里的长短相对于什么而言，学生很难把握。建议能否具体为几天或几小时。（2）对学生来说，问题设置不够安全题12、吸管的中间有一堵塞物，为使堵塞物离开吸管，可以用嘴吹管子，也可以用嘴吸管子，如图12-7试解释这两种方法的原理分析：学生如果采用这种方法进行实验，存在一定的危险性。（3）对学生来说，情景叙述不符合他们的阅读水平和习惯题13、阅读下面材料，你认为主要应用了超声波的什么特性？当超声波照射到浸泡在水里的种子时,激烈的超声振动会对种子产生一种类似摩擦的作用,因而使得种皮的透水性和透气性大大增强。这样,种子吸着水“发胖”,呼吸也加快了,种子就能提早发芽。同时,超声波还能促使种子内贮藏的淀粉、脂肪和蛋白质更好地溶解于水,变成易被种胚吸收的养料,苗儿就使劲地长个儿,此外,超声波还具有杀菌作用。能杀死潜伏在种子身上的某些病菌和虫卵,不让它们到大田里
