物理毕业论文处理矢量问题上的几种典型失误

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物理量矢量与标量误判分析

物理量矢量与标量误判分析

物理量矢量与标量误判分析作者:米志华来源:《中学物理·高中》2015年第01期在教学工作中发现,经过高中阶段的学习后,学生对物理量矢量与标量在判定和运算上仍存在一定问题.这一问题反复出现客观反映了物理量教学中存在的一些疏漏,应当引起物理教师的重视.1误判原因分析物理量是量度物体的属性或描述物体运动状态及其变化过程的各种量值,量值的大小是物理量存在的条件,没有大小的物理量就没有量度与描述的意义,所以造成物理量矢量与标量误判的关键在于对方向的认知,下面就造成误判的原因予以分析.1.1将标量误判为矢量的情况将标量误判为矢量的情况在数量上要少于将矢量误判为标量的情况,以电流强度(简称电流)为例.(1)思维定势的影响在矢量与标量概念未引入前,由于历史原因、生活经验、理解与处理问题的方便或错误认知的影响,有些物理量的方向尽管不是真实存在,但一直在长期使用,形成了一定的思维定势.这种先入为主的不正确认识经反复强化,增加了这些物理量重新建构的难度.从初中开始,学生就接触的电流,由于历史原因人为规定了电流的方向为正电荷定向移动的方向.很多同学于是认为电流是真实有方向的,是外电路中从电源的正极指向负极的方向,所以电流应该是典型的矢量.后续教学中的安培定则、楞次定律等也都有涉及电流的方向描述,无疑又加深了学生对电流确实有方向的错误认识.(2)物理量建立过程中没有注重本质因素物理量的定义是物理量建立的规范解释和一种量度方法.高中阶段常采用比值定义法,其定义式简洁的表达了物理量的产生或变化是由那些本质因素决定的.电流是由电荷的定向移动形成,其属性特征用比值法来描述即定义式:I=[SX(]qt[SX)],可以看到电流的决定因素是通过导体横截面的电量与所用的时间,电量与时间都是标量,两者的运算结果也为标量.(3)对方向理解的不明确物理学研究物质运动形式和规律,运动的过程总是在时空中发生的,矢量的方向是指空间方向,矢量可以在三维空间坐标系中用有向线段表示.矢量方向的表示方法可以用方位词表示,例如南北上下等;还可以用图形符号表示,例如“←”、“↘”、“· ”、“×”等;在同一直线(一维坐标)上还可以用量值前加数学符号表示,预先选定正方向,“+”表示方向与正方向相同的矢量,“―”表示方向与正方向相反的矢量.对于物理量中方向理解的模糊认识常见的有两种,一是无法判别是客观真实存在的空间方向,还是人为假设的虚拟方向.二是对于矢量方向的表示与标量属性状态的表达混淆不清.电流作为典型的双向标量,其方向非客观存在,表达时常使用关键词如“规定”.由于电流也可以用量值前加“+”、“―”来表示,容易与矢量方向表示方法混淆,使学生错误认为:电流也存在空间方向.需要强调的是双向标量的正负号只表示物理量可能具有的两种相反的属性、状态或变化过程,而不是空间方向,电流量值前面的正负号表示形成电流的电荷其运动状态的不同.(4)物理概念存在方向的干扰还有一种特殊情形,在物理学中物理量同时会是一个物理概念,但物理概念并不一定都是物理量,有些物理概念为了便于理解,虽人为规定了方向,但它并非物理量.例如为便于对电场的形象理解,电磁学中引入了电场线,并规定电场线上每一点的切线方向即为此处的电场强度方向,于是部分同学错误认为电场线是存在空间方向的矢量.1.2将矢量误判为标量的情况这种情况比较普遍,造成的原因也比较多样.(1)教学上重视程度不够.由于矢量与标量的教学难度不大,教师易讲授,容易忽视后续教学中对遇到矢量的方向加以描述,使很多学生形成这样的认识,教师在课堂上没有讲解方向的物理量都是没有空间方向的标量.特别是对方向不易表达或教材没有要求的矢量,如角速度,没有提示一下这样的物理量也存在方向,而有意无意回避它的方向,在后续的涉及角速度的公式中,由于是矢量乘法矢量积的运算,会使学生产生新的疑惑.(2)解题中忽视矢量完整性的表达.有些教师在讲解例题时偏重解题思路与方法,对矢量的求解变成了只重视解题过程,要求计算数值准确,却忽视了矢量的方向问题,使解答不完整,将求解的矢量人为变成了标量.(3)矢量表示符号的不显著,造成矢量与标量区分不明显.物理量多采用拉丁字母、希腊字母表示,自1855年海维塞德使用三维向量分析,并用黑体字母开始表示矢量后,矢量的表示符号先后使用字母的黑体、斜体,粗体,或字母上加箭头表示.目前多数教材用字母的普通字体表示标量,用字母的粗体或黑体表示矢量,由于二者的区分差异不显著,增加了矢量阅读识别的困难.(4)矢量方向测量的困难,由于很多矢量空间方向的不可测量性,使学生在矢量学习初期没有形成对空间方向的直观感性认识,需要更多的借助抽象思维能力,对于缺少空间想像力的学生,增加了矢量建构的难度.(5)同一直线上矢量运算和标量运算的混淆.多个矢量在求和运算时,常将矢量运算转换为代数运算,采用正交分解法,将矢量分解在同一条直线上,在这条直线上建立一维坐标系,分别用负、正号表示矢量方向与正方向的异同,将矢量的加减法转变为代数加减法,简化了运算过程.表示矢量方向的正、负号,符合数学运算的加减号运算,正是由于将矢量运算转换为标量的代数运算,运算公式中的加减号与矢量前的正、负号的运算功能相同,学生常错误的理解为就是对标量的运算.(6)数学知识不足引起的误判.高中阶段由于没有学习相应的高等数学知识,存在对矢量或标量运算过程的理解困难,从而形成矢量与标量的相互误判.例如,在匀强电场中从功与能的角度推导出:E=[SX(]Ud[SX)],由于没有学习对应的矢量微积分知识,学生无法理解标量场的梯度是一个矢量场,而根据原有的数学知识,认为是标量的运算.2教学建议2.1加强对矢量与标量教学的重视教师要本着严谨负责的教学态度,明确矢量与标量在物理学体系中的地位.矢量与标量教学体现了物理学严谨科学的思维方法,丰富了物理概念的学习背景,将物理规律中各物理量之间的关系,尤其是矢量间的空间关系清晰化.教师要从培养非逻辑思维能力,提升科学素养的角度看待矢量的方向性教学.图形符号早于文字出现,对深化理解文字起着重要作用,使用图形符号可以调动视觉思维参与,弥补感性认识方面的不足,更好的实现形象思维与抽象思维的转化,借助图形符号有意识建立数与形的对应关系,培养学生一些超越逻辑约束的想象能力,促进思维的广度和灵活性.2.2加强矢量与标量教学的方法对于矢量与标量的判定,建议应从基本定义、空间方向、表示方法、运算法则四方面综合分析,教学实践表明,注重综合分析判定对于学生提高辨析水平,减少对矢量与标量的误判有明显改善.日常教学工作中,教师要有意识的注重教学细节.如教学中接触到矢量时,无论方向是否便于描述,一定要强调其存在方向;例图或画图中矢量必须标明方向;物理量矢量的表示符号,建议统一采用字母上加箭头的表示方法,如[AKF→],以清晰的区别于标量的表示字母等.总之,物理教师对于矢量与标量教学中出现的问题要引起重视,在教学工作中探究有效的教学方法,帮助学生准确认知,减少误判,提高教学效果.。

浅谈高中(中职)物理矢量表示法存在的弊端

浅谈高中(中职)物理矢量表示法存在的弊端

技 术 物 理 教 学
T E C 硎 I c A L P H Y S I C S T E A c H I N G
V o 1 . 2 1 N o . 2
J u n . 2 0 1 3
天时间就能够做 到的,而 是需要反复的实践总结 。 任何一堂物理课 ,即使是经过精 心备案的示范课 , 也会存在或 多或 少的缺陷和不足 ,但是我们 正是在 这样 的反复 总结 中解 决 问题、寻找策略 ,让物理 课 堂教学 的有效性得 以一次次 的提高 。 参考 文献 :
但在高中中职物理教材中没有采用这些表示方法而是一律采用普通字母所以支持力表示这种一身兼三职会造成对不同列式方法上面三式子中有两种列式方法由于只不是真的混淆影响选取简便的列式方法也容易出现混乱甚至出现不符合科学性的现象下面通过一些实存在的力这三个力的合力为什么为零教材例子来分析
第2 l 卷 第 2期 2 0 1 3年 0 6 月
[ 1 ] 曾小 明. 新 课 程 背 景下 中学 物 理课 堂教 学 的有 效性 研 究 [ D ] . 华 中师 范大 学, 2 0 0 8 . I 2 3 赵 广海 . 新 课 程 背 景下 提 高 物 理课 堂教 学 有 效性 的探 索 [ J ] . 贵州广 播 电视大 学 学报 ,2 0 0 9( O 2 ) [ 3 ] 张宪 魁 . 物 理 科学 方法 教 育 [ M ] .青 岛 :青 岛海洋 大 学 出版
高中 《 物理 》( 必修加选修 2 )( 以下称教材 2 )第 6 页 中 公 式
F 一 mg 一ma= 一 ma 0
所以 支持力 F =m( g+ 1 ”
上面三式子 中有两种列 式方法 ,由于 不 是真 实存在的力 ,这三个力 的合 力为 什么为零 ,教材 1 指 出这些公式是 由第 5 7页 图 3 — 1 3 中得到 的公式 F ~G = ma ( 1 )和第 6 O页的公式 = 一 口

物理学科的常见错误与解决方法

物理学科的常见错误与解决方法

物理学科的常见错误与解决方法物理学作为一门基础学科,对于培养学生的科学思维和分析能力起着重要的作用。

然而,由于其抽象性和复杂性,学生在学习物理时常常会遇到各种各样的问题和错误。

本文将介绍物理学科中经常出现的错误,并提供相应的解决方法。

一、概念理解错误许多学生在学习物理时容易出现对概念理解错误的情况。

这类错误通常是由于对基本概念的理解不准确或不完整所致。

例如,学生常常混淆物理学中的“力”和“能量”概念,导致在解题过程中出现混淆错误。

解决方法:学生应该加强对基本概念的理解,通过课堂学习、阅读教材和参考书籍等方式澄清概念的具体含义。

此外,学生还可以通过解决一些经典题目来加深对基本概念的理解和应用。

二、计算错误物理学中的计算是学习过程中不可避免的一部分。

然而,由于物理计算的复杂性和繁琐性,学生容易在计算过程中出现各种错误。

常见的计算错误包括单位转换错误、十进制计算错误等。

解决方法:学生应该练习物理计算,多进行计算题的训练。

此外,学生还需要仔细审题,注意单位的转换和计算的精度,以免造成计算错误。

三、实验设计错误物理学中的实验设计是培养学生实践能力和观察能力的重要环节。

然而,学生在进行实验设计时常常犯下错误,如实验设计不合理、实验操作不规范等。

解决方法:学生在进行实验设计时应该提前做好实验背景的了解和资料的查阅,确保实验设计合理。

此外,学生在进行实验操作时应该注意操作规范,保证实验的准确性和可重复性。

四、推理错误物理学是一门基于逻辑推理和实验验证的科学学科。

学生在学习物理时,时常需要进行推理和解释。

然而,由于对物理原理的理解不深刻或逻辑思维能力不足,学生容易在推理过程中出现错误。

解决方法:学生应该加强对物理原理的理解和掌握,并通过解决一些复杂的物理问题来提升自己的推理能力。

此外,学生还可以参加科学学术讨论或参观科学实验室等活动,与学科专家和同学们进行交流和讨论,提高自己的思维能力。

总结:物理学科中的常见错误不仅仅是知识点的错误,更体现了学生学习和思维方法的问题。

谈“标量”与“矢量”教学中存在的问题及解决方案

谈“标量”与“矢量”教学中存在的问题及解决方案

谈“标量”与“矢量”教学中存在的问题及解决方案摘要:“标量”与“矢量”是高中物理的一个重点,也是一个难点,在高中物理教学中中占有重要地位。

本文通过分析教学过程中学生在“标量”与“矢量”学习中存在的问题及问题的成因,提出相应的解决方案。

关键词:标量、矢量、大小、方向一、“标量”与“矢量”的重要性“标量”与“矢量”是学生由初中升入高中遇到的第一个难题,对“标量”与“矢量”的学习能使学生对物理量有更进一步的认识。

同时,由于“标量”与“矢量”是初中跨入高中的第一个门槛,因此学习好“标量”与“矢量”有着更重要的意义,若能学好这部分内容,就能起到开好头、增强学生学习物理自信心的作用,反之,就会给学生留下阴影,影响后面的学习。

二、学生在学习“标量”与“矢量”的过程中存在的问题及问题成因问题一:认为能取负值的物理量就是矢量。

常见的有:功、高度、重力势能、电势、电势能等都会取负值,但它们都是标量,此时学生就会犯糊涂,认为它们能取负值,所以是矢量。

在高中所学的这些物理量中,虽然学生最后都能说出它们的标失性。

但付出了巨大的代价:多次出错以及反复花时间死记硬背。

成因分析:使学生形成“能取负值的物理量就是矢量”这种经验总结其实很容易解释。

学生一进入高中最先接触到“位移”与“速度”,而这两个物理量都是矢量。

教师就利用“只有大小,没有方向的量是标量”与“既有大小,又有方向的量是矢量”来教学生区别标量与矢量。

很显然是否有方向不是标量与矢量的唯一区别,除此之外,矢量的加减遵循平行四边形法则,而标量的加减遵循四则运算,但是,这要等学习到力后,才会遇到。

此时学生会遇到位移为负值和速度为负值的情况,教师的解释是“负号代表方向”,由此学生就形成了“矢量的负号代表方向”的概念,若教师不加以说明:“能取负值的不一定是矢量”并举出相应的例子:如温度。

学生的“矢量的负号代表方向”这一经验总结就会变成“能取负值的就是矢量”。

从而在学习功、高度、重力势能、电势、电势能等能取负值的标量时麻烦就来了,教师花很大力气才将其纠正过来,而学生也学得不轻松,最终是记住了,但是付出了沉痛的代价,而且以后一不注意就会出错。

物理实验技术数据处理的常见错误

物理实验技术数据处理的常见错误

物理实验技术数据处理的常见错误物理实验是科学研究的基础,而数据处理是实验结果的关键环节之一。

然而,由于缺乏经验或马虎大意,很多科研人员在进行物理实验技术数据处理时经常犯一些常见的错误。

下面将针对一些常见错误进行介绍和分析。

首先,有些科研人员在进行物理实验数据处理时往往没有重视数据的准确度和精确度。

准确度是指数据结果与真实值之间的偏差程度,而精确度则是指多次测量结果之间的一致性。

在实验中,准确度通常采用误差分析进行评估,而精确度则通过重复测量来判断。

然而,一些科研人员往往不重视这些因素,导致数据处理结果的可靠性大打折扣。

其次,一些科研人员在进行数据处理时过于依赖统计学方法,却忽视了物理本质。

统计学方法常用于处理大量数据,但在物理实验中,数据量往往有限,使用统计学方法的前提是数据符合一定的分布规律。

然而,一些科研人员却没有弄清楚他们所得到的数据是否满足这些前提条件,盲目使用统计学方法导致结果的不准确。

另外,一些科研人员在进行物理实验数据处理时存在误差分析不全面的问题。

误差分析是数据处理的一个重要环节,其目的是对实验误差进行定量分析。

常见的误差类型包括系统误差和随机误差。

而一些科研人员往往只关注其中一种误差,忽视了其他可能的误差来源,导致误差分析结果不准确。

此外,一些科研人员在进行数据处理时常常忽视数据异常值的处理。

异常值是指与其他数据明显不符的数据点,可能是因为仪器故障、操作失误或其他异常情况导致的。

然而,一些科研人员往往不对异常值进行剔除或修正,导致最终结果的可靠性受到了影响。

最后,一些科研人员在进行数据处理时没有进行合理的数据可视化与分析。

数据可视化是将数据以图表形式展现出来,有助于更好地理解数据分布和规律。

然而,一些科研人员往往只停留在数据的原始形式上,没有进行合理的数据分析,导致对实验结果的理解和解释不够深入。

为了避免上述常见错误,科研人员在物理实验数据处理时可以采取以下几点建议。

首先,注重数据的准确度和精确度,在实验前后进行校准和验证。

常见的错误矢量式及其分析纠正

常见的错误矢量式及其分析纠正

是 数量 . 2 ( )和 ( ) 式 的左边 均是 矢量 , 3 两 右边 均
F xF 等 的含 义 是 完全 不 同的 , 果 概念 或 规 律 掌 如
握 得不 够 , 这个 物理 教学 中的 难 点就 无 法 突破 , 4 () 式 的错 误是 非 常典 型 的矢 量 运 算 概 念错 误 , 致定 导
形 法则 . 果 在 矢 量 等 式 中将 F 写 成 F, 是 错 误 如 那 的. 面列 举 常见 矢量 式 书写错 误 的事 例. 下 1 1 将 矢量 等 式错 写成 数量 等 式 .
教 材或 教学 参考 资 料 中 , 个 别 教 师 课 堂 教 学 的 板 在 书 中 , 部 分 学 生 的 作 业 中 , 见 到 一 些 形 式 上 的 在 常 “ 等式 ”而实 际 上并 不 相 等 的违 反 矢 量 规 则 的错 误
o=V( ) ot



个 有 意 外 解 的 问 题 ( ) 大 学 物 理 ,9 5 上 . 19 ,
的情 况. 只需 将 ( ) 改 写成 7 式

1 ( ) 4 4 8 :6
( y + (d [ £ ) L )】
2 ( ) l a dr 俄 A e n e x A.P k o 著 .罗琬华译 , uhv 甲虫 和橡胶带
+Ⅳ +G三 个量 之 和 只能是 表示 其 数值 和关 系 , 并

不包 括 方 向关 系 , 三个 量 的数 量和 并不 等 于零 , 因此
以推 广到 自由端 的速 度 随 时 间 变化 的情 形 , 即推 广

参 考 文 献
1 ( ) lxn e 俄 A ea dr A.P k o 著 .罗 琬 华 译 . 虫 和 橡 胶 带 uhv 甲

高中物理的常见错题的原因分析

高中物理的常见错题的原因分析

高中物理的常见错题的原因分析1、判断两个矢量是否相等时或回答所求的矢量时不注意方向;2、求作用力和反作用力时不注意运用牛顿第三定律进行说明;3、不管题目要求g值习惯取10m/s2,在计算某星球上的平抛、落体等问题时,很容易出现把地球表面的重力加速度g=9.8m/s2当做星球表面的重力加速度处理情况;4、受力分析时不完整,运用牛顿第二定律和运动学公式解题时合外力漏掉重力;5、字母不用习惯写法或结果用未知量表示,大小写不分如l和l,求得物理量不带单位对字母表示的结果做完后可用单位制检验其是否正确;6、不按题目要求答题,画图不规范;7、求功时不注意回答正负功;8、不注意区分整体动量守恒和某方向动量守恒;9、碰撞时不注意是否有能量损失,两物体发生完全非弹性碰撞时,动能机械能损失最多,损失的动能在碰撞瞬间转变成内能;10、运用能量守恒解题时能量找不齐;11、求电路中电流时找不齐电阻,区分不清谁是电源谁是外电阻,求通过谁的电流;12、求热量时区分不清是某一电阻的还是整个回路的;13、实验器材读数时不注意有效数字的位数;14、过程分析不全面,只注意到开始阶段,而忽视对全过程的讨论;15、分析题意时,不注意是水平平面还是竖直平面,是记重力还是不计重力,计算数值错误等引起分析题意出现差错,无法求解。

不要“题海”,要有题量谈到解题必然会联系到题量。

因为,同一个问题可从不同方面给予辨析理解,或者同一个问题设置不同的陷阱,这样就得有较多的题目。

从不同角度、不同层次来体现教与学的测试要求,因而有一定的题目必是习以为常,我们也只有解答多方面的题,才得以消化和巩固基础知识。

那做多了题就一定会陷入“题海”吗?我们的回答是否定的。

对于缺乏基本要求,思维跳跃性大,质量低劣,几乎类同题目重复出现,造成学生机械模仿,思维僵化,用定势思维解题,这才是误入“题海”。

至于富有启发性、思考性、灵活性的题,百解不厌,真是一种学习享受。

这样的题解得越多,收获越大。

物理解题失误分析

物理解题失误分析

物理解题失误分析
《物理解题失误分析》
物理是一门让人们深深热爱的学科,但是解题的过程中也会出现一些失误。

首先,学生们在解题的过程中可能会因为过于着急而没有耐心思考,导致把问题搞乱或者忽略掉一些关键细节。

其次,学生们可能会因为缺乏对物理基础知识的理解而影响解题正确性。

此外,学生们也可能因为过分相信自己的解题思路而忽视掉其他可能的解题思路,从而导致解题失误。

为了避免出现这种情况,学生们在解题的过程中需要做到耐心思考,仔细阅读题目,理解物理基本概念,掌握解题步骤,并且积极思考,勇于尝试不同的解题思路。

只有这样,学生们才能够准确无误地解决物理问题,提高物理解题能力。

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处理矢量问题上的几种典型失误
高中学生在处理矢量问题上的几种典型失误•••••• ••••
由于高中学生在初中阶段没有接触过有方向的物理量,高中数学
中也没有涉及矢量问题,因而他们在处理矢量问题上存在着种种
失误,今举几例如下。

••••一.忘记了矢量的方向性
[例] 一质点分别沿同高度但倾斜角不同的光滑斜面滑
到斜面底端时,关于质点,下列物理量相同的是:
••••A 动量 B 动能 C 加速度 D 位移
••••[分析] 对于该题,相当多的学生在选答案B•的同时也
选了答案A,他们认为,由于机械能守恒,滑到底端时速度大小是一
样的,因而动量也是相同的。

其实,•他们忘记了动量是一个矢量,仅仅大小相同是不行的。

很明显两者方向是不同的,因而选A是
错误的。

••••二.习惯用标量的眼光看待矢量问题
••••[例] 一质量为m的物体,以速度V做半径为R•的匀
速圆周运动,在1/4个周期内,其动量变化量为:
••••A 0 B mv C πmv D 2mv
••••[分析] 对于该题,相当多的同学错选了答案A,分析其
原因,是因为他们认为,匀速圆周运动过程中,•速度大小是不
变的,因而动量的变化量为零。

事实上,由于动量是矢量,其变
化量不能简单的用大小去相减,•而应按矢量法则去运算。

正确
的答案应选B。

他们之所以犯错误,主要是矢量“意识”不浓,
习惯用“标量”的眼光看待“矢量”问题.
••••三.不善于用符号来进行矢量的运算
••••[例] 一质量为m的小球,以水平速度v垂直撞击墙壁,
结果以原速率弹回,则其在此过程中受到的冲量为:(选原速度方
向为正方向)
••••A 0 B mv C 2mv D -2mv
••••[分析] 很多的学生错选了答案A,•原因是他们在使用
动量定理求冲量的时候,忘记了用负号表达反弹后的动量。

正确
的解式应是:(-mv)-mv=-2mv,而不是:mv-mv=0。

本题的正确答案
应是D而不是A。

•••••四.不能正确理解矢量负号的意义
•••• [例]有两个质点A和B分别作S=3+2t-5t和S=4+5t-3t
的匀变速直线运动,则两者加速度的关系为:
•••• A A的大于B的 B A的小于B的
•••• C A的等于B的 D 无法确定
•••• [分析] 对于本题,不少学生错选了B,他们认为,从各自的解析式可得:A的加速度为-10,B的加速度-6,而-6>-10,
故而选B。

他们之所以产生上述错误观念,•主要是对矢量中的负号的意义没有理解透。

在矢量中,正负号只代表方向,不代表大小,这正是矢量与标量不同的地方,因而本题应选 A。

••••五.平均速率是平均速度的大小吗
••••[例] 一质量为m的物体,以速度V做半径为R•的匀
速圆周运动,在一个周期内,其平均速率为:
•• A 0 B V C 2V D V/2
••• [分析]•由于许多学生误认为平均速率是平均速度的大小,因而误选答案A。

实际上,即时速率虽然是即时速度的大小,但平均速率却不是平均速度的大小,平均速率应是质点经历的路程与
时间的比,因而正确答案应是B。

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