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高中物理教师常犯知识性错误及其辨析(二)           ★★★ 【字体:
高中物理教师常犯知识性错误及其辨析(二)
作者:佚名    文章来源:网络    点击数:143    更新时间:2018-3-20    

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                                高中物理教师常犯知识性错误及其辨析(二)

 

21、以为液体分子排列是无规则的

[辨析]液体微观结构,与非晶体类似,所谓近程有序,远程无序。也就是说,小范围内,临近分子间还是规则排列的,不过是,其大范围内不像晶体那样被严格重复,甚至由于部分分子会在耦合振动中出现动能较大而离开原来的平衡位置转移到新的平衡位置振动(流动性的本质),但是,液体分子在平衡位置处振动时间远长于自由转移的时间。

 

22、以为绝对零度时分子是静止的

[辨析]按量子力学中的不确定度原理可知,分子的位置和动量不可能同时为确定值,两者的不确定度乘积总大于一个常数;因此,按经典物理学预言绝对零度时分子不动,分子位置和动量都完全确定,实际上是不可能的。实际情况是,分子能量会趋于一个确定的最小值,即零点能量,分子还在按波函数确定的方式运动,并不停下来。

 

23、以为角速度是没有方向的

[辨析]角速度是矢量,其方向由右手螺旋定则来确定,物体的转动惯量乘以角速度矢量,就是物体的角动量矢量。这类似于物体质量(平动惯量)与线速度的乘积为(线)动量一样。

 

24、以为磁场变化时,电动势只分布在磁场所在区域,并在此基础上还去计算路端电压

[辨析]实际上,磁场变化时,将在整个空间产生涡旋电场,因此,凡是有导体材料处就有电动势分布,也就是说,认为电动势只分布于磁场所在周边(或一侧)的导体中,是明显错误的。而这类感生现象中,计算恒定电场电势差实际上很麻烦,所以高考明确要求不得计算感应电源内电路上的电势差。

 

25、以为游标卡尺不需要估读

[辨析]游标卡尺读数的前提是有刻度线对齐,然而,这实际上是不可能的,我们不过是选择了最接近对齐的刻度线在读数;实际上会存在没有一条线接近对齐的情况,尤其是十分度,这就需要估读。游标尺的精度(主尺最小分度与游标尺最小分度的差值)越小,接近对齐的可能性越大,但是,我们仍然是依估计而确定的最佳对齐刻度线来读数的。也就是说,即便没有估读,也实际上是估读!

 

26、以为能量是物体对外做功的本领

[辨析]能量是物体的一个状态参量,因其守恒而重要的一个参量,与做功与否、能否做功之间没有关系,比如,氢原子基态能量为-13.6eV,然而这个值并不是氢原子对外做功能力的标志。另一方面,能量变化的量度,有多种方式,功不过是力学过程中能量变化的量度,热学过程中,能量变化的量度是热量,还有许多问题中,只谈能量变化,不谈功、热量这类量度物理量。另外,功能关系只是确定能量的变化量,无法确定能量的具体数值,能量的具体数值,还需要先选定能量零点,然后依据功能关系或能量守恒去确定确定状态下物体的能量数值。

 

27、以为核反应中质量不守恒

[辨析]核反应过程中有质量亏损,这个质量亏损,是指反应体系静止质量有增加或减少;我们知道,E=mc²,能量守恒,就是质量守恒,因此,任何反应过程中,系统质量都是守恒的,不过,这里质量是包含辐射光子的质量,以及所有粒子的动质量(相对论性质量)。

 

28、以为真空是真的空的

[辨析]量子场论指出,每一种粒子对应于一种量子场,粒子就是对应的场量子化的场量子。当空间存在某种粒子时,表明那种量子场处于激发态;反之不存在粒子时,就意味着场处于基态。因此,真空是没有任何场量子被激发的状态,或者说真空是量子场系统的基态。氢原子能级的兰姆移位和电子的反常磁矩,实验上已经以非常高的精度证实了真空极化的效应;高能正负电子对撞湮没为高能光子,反之高能光子可使真空激发出大量的正负粒子。

 

29、以为共振条件是驱动力频率等于物体固有频率

[辨析]无阻尼受迫振动,在驱动力频率等于振动系统固有频率时,振幅趋于无穷大;实际振动都是阻尼振动,当驱动力频率略小于固有频率时,振动系统振幅可达最大值,这就是共振;阻尼越小,则共振频率越接近振动系统固有频率。

 

30、以为滑动摩擦因数与物体间相对速度无关

[辨析]动摩擦因数是与物体间相对速度有关的,尤其是相对速度较大时,摩擦因数会随速度增加明显增加。不过,低速情况下,在速度变化范围不大时,动摩擦因数可近似当做一个定值。

 

31、以为方波形交变电场中,带电粒子仅受电场力作用不受磁场力作用;同理,以为磁感应强度随时间方波形规律变化的磁场中,带电粒子只受磁场力而不受电场力

[辨析]比如方波形变化的电场,在电场方向突变瞬间,电场强度变化率极大,会引起感应磁场并造成电磁辐射;同样的,磁场变化时也会产生涡旋电场这个感应产生的新场必将对粒子运动产生影响。

 

32、以为温度真的只与分子有关,而与原子核、中子、质子等无关,以为原子核稳定性与温度无关

[辨析]绝对温度与物质粒子平均动能成正比,确定温度下,物质粒子平均动能等于ikT/2,其中i即物质粒子的自由度个数。在温度较低时,物质热性质粒子为分子,当温度升高到分子裂解成原子,或者温度进一步升高,电子和原子核就会剥离,即等离子体,成为热的载体的粒子就是电子和原子核;若温度进一步升高,原子核可能进一步拆解为中子质子,这时,热的载体即中子、质子通常温度下,物质粒子(分子)吸收能量往往小于粒子发生能级跃迁所需要的能量,即有些自由度被冻结;温度越高,自由度解冻越来越厉害,更微观、粒子动能更大因此,可以认为通常温度下,原子核衰变快慢(半衰期)与温度无关。

 

33、以为相互作用势能是储存于相互作用的物体上的

[辨析]相互作用势能,实际上时储存于相应的场中的,比如电容器储存的电势能,实际上是储存在两极板间的电场中的,线圈中的能量是储存在线圈中的磁场中的,场的能量(体积)密度与电场强度、磁感应强度的平方成正比。相互作用势能,只是场能的一部分——互能部分,另一部分叫做带电粒子或磁体的自能。

 

34、以为机车恒定功率启动、雨滴受与速度成正比空气阻力由静止下落、导体棒在导轨上由静止释放后在切割磁感线时,都可以在有限时间(或有限距离)内即可达到最大速度做匀速运动

[辨析]实际上,这些情况下速度随时间是增加越来越慢,图像上,v_t图线以最大速度水平线为渐近线,方程上,时间积分上限取做最大速度时,为发散积分,即要经历无穷长时间才能达到最大速度状态。

 

35、以为原子只能吸收等于两个能级之差的光子的能量,不满足能级差的光子能量无法被原子吸收[来源:&&]

[辨析]原子分子可以吸收任意频率光子(电磁波)的能量,光子能量等于原子分子能级差时,发生共振吸收,原子分子即发生能级跃迁;不等于能级差时,吸收能量无法引起原子分子能级跃迁,但是会引起原子分子内电子、原子的振动,振动频率等于入射光的频率,吸收的能量又会被辐射出来,这就是物体反射、折射、散射光波的实质,物体的颜色,天空的颜色,都是基于这种吸收与发射。

 

36、以为光(电磁?。┰诮橹手械拇ニ俣刃∮谡婵罩泄馑?/FONT>

[辨析]其实,电磁场在任何时候任何介质中传播速度都等于真空中光速,光速与介质是无关的!那么,折射率是怎么回事呢?需要明白的是,电磁波进入介质后,会被介质分子吸收,介质分子中的电荷就会因为同频率振动而辐射电磁波,原来的电磁波与感应电磁波(两者都是以真空中光速在介质中传播)叠加的结果,将表现的相位出现滞后,如同光速减小了一样,但实际上,叠加波仍然是以真空中光速在传播,不过是光的表观速度(相速)减小了而已。稍稍思考一下就明白:原子分子中,除了实物粒子在,就是真空,光子要么与实物粒子相互作用,要么就走过真空,其速度不就是真空中的光速么!

 

37、以为库仑定律只适用于真空

[辨析]电荷处于介质中时,由于电荷的电场作用,介质会被电极化,产生极化电荷,原电荷与极化电荷共同作用于另一电荷,合力的确不能用真空中两原电荷间的库仑定律计算了。然而,无论是原电荷还是极化电荷,对另一个电荷的作用力都是由真空中的库仑定律来确定。也就是说,电荷间的静电力,无论真空中还是介质中,表达式是一样的,并不需要在介质中在分母上再乘以介质的相对介电常数。

 

另外:

1、无法给学生解释清楚干涉现象中两列波相消叠加时两列波的能量去向

[辨析]其实,在干涉发生时,能量在波源处就已经按叠加原理的结果不均匀发出了,即从波源处就把能量更多的分配到振动加强的区域去了,从波源处就没有或只有极少能量分配到振动相消的区域并不存在能量先各个方向均匀辐射,然后在相消处凭空消失那么回事。比如薄膜干涉,在空气薄膜两个表面反射时,光波能量即已经按干涉结果重新分配了那么,叠加原理怎么理解?可以说,那不过是一个分析手段,而不是真的有两列波(包括能量)先各自独立的发射过来后再叠加。

 

2、无法解释光电效应方程中为什么没有电子热运动动能

[辨析]光电效应中所需光子能量必须超过物质的逸出功,而逸出功的数量级为几到十几电子伏特,然而,通常温度下,金属中自由电子的热运动动能只有零点零几电子伏特,远小于逸出功,因此完全不必考虑电子热运动动能;但是,当金属温度达到1000摄氏度以上时,电子热运动动能就会超过逸出功而逸出金属表面,这就是热电子枪的基础

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