歷史上用類似圖所示實驗對物體不受力將會怎樣運動進行開創(chuàng)性分析和研究的科學(xué)家是

摘要：本文分析了如何挖掘物理題中隱含條件的途徑和方法。并對物理學(xué)試題題型進行歸類、例舉和解析。學(xué)生要解好物理題，必須要有扎實的物理知識和相關(guān)學(xué)科的知識，綜合分析和解決問題的能力。因此，在物理教學(xué)過程中要注重提高學(xué)生的解題能力，加強對解題方法的教學(xué)。

關(guān)鍵詞：隱含條件　物理學(xué)　解題能力

學(xué)習(xí)在解物理習(xí)題時，經(jīng)常會遇到這種情況，有些解題的必要條件，題中并為明確給出，而是隱含在字里行間。充分挖掘隱含條件，明確題目要求，采用合適方法，選擇正確答案，是解好這類題的關(guān)鍵。本文就如何挖掘試題中的隱含條件，提高解題能力作一例析。

一、從關(guān)鍵詞中挖掘隱含條件

在物理題中，常見的關(guān)鍵用語有：表現(xiàn)為極值條件的用語，如“最大”、“最小”、“至少”、“剛好”等，它們均隱含著某些物理量可取特殊值；表現(xiàn)為理想化模型的用語，如“理想滑輪”、“輕質(zhì)杠桿”、“光滑水平面”等，扣住關(guān)鍵用語，挖掘隱含條件，能使解題靈感頓生。

例1 一個物體在平衡力的作用下，在光滑水平面上做勻速直線運動，當(dāng)這對平衡力突然消失，則物體將（　）

A．立刻停止運動

B．運動速度越來越快

C．速度減慢，最后停止

D．仍作勻速直線運動

解析：題中“光滑水平面”為關(guān)鍵詞。光滑水平面意味著物體不受摩擦力的作用。題目中的物體待平衡力消失后，將不再受力的作用，因此仍要保持勻速直線運動（牛頓第一定律）。

答案：D

二、從物理學(xué)常識中找隱含條件

有些題目幾乎沒有條件，但仔細研究就會發(fā)現(xiàn)條件其實全部隱含于物理常識中，這就要求學(xué)生根據(jù)題意進行發(fā)散性思維，努力挖掘相關(guān)知識，在條件不足的情況下，根據(jù)常識假設(shè)適當(dāng)?shù)臈l件和數(shù)據(jù)以彌補題中明確給出的已知條件的不足。

例2 一個中學(xué)生對地面的壓強大約是（　）

A．10Pa   B．100Pa   C．1000Pa     D．10000Pa

解析：此題隱含條件有兩個，一是中學(xué)生的體重約為50kg，二是中學(xué)生雙腳底面積約為5dm²，而這兩個條件都非常隱蔽，屬于物理學(xué)常識，只要明確了這兩點，不難得出正確答案D。

三、從物理學(xué)發(fā)展史中尋找隱含條件

這類試題一般涉及對物理學(xué)研究有貢獻的科學(xué)家、科研成果和歷史進程等，增加了學(xué)生的愛國情感，有利于培養(yǎng)學(xué)生的高尚情操，激起學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)知識的遠大理想。

例3 發(fā)電機和電動機的發(fā)明使人類步入電氣化時代，制造發(fā)電機的主要依據(jù)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，首先發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是（�。�

A．愛因斯坦

B．帕斯卡

C．奧斯特

D．法拉第

解析：知道這些科學(xué)家的研究成果和對社會的巨大貢獻，很快就能準(zhǔn)確地選出正確答案D。

四、從物理現(xiàn)象的出現(xiàn)條件中尋找隱含條件

一定的物理現(xiàn)象的出現(xiàn)，是以具備一定的條件為前提的，當(dāng)知道什么條件具備時可出現(xiàn)什么現(xiàn)象后，一旦題目給出某種現(xiàn)象，馬上可以找出相應(yīng)的隱含條件。

例4 我國“遠望號”衛(wèi)星測控船從江陰出發(fā)執(zhí)行任務(wù)，由長江進入海洋。下列有關(guān)測控船所受浮力的說法正確的是（　）

A．由于海水的密度大，所以船在海洋力受到的浮力大

B．由于船排開海水的體積小，所以它在海洋里受到的浮力小

C．由于船排開的海水的體積大，所以它在海洋力受到的浮力大

D．由于船始終漂浮在水面上，所以它受到的浮力不變

解析：“一個物體漂浮在液面上……”，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的條件是物體所受浮力等于物重，所以隱含條件是物體受到的浮力等于重力。

答案：D

例5 放在水平常木板上重10N的木塊，受到水平向右，大小為5N的拉力作用，沿水平方向做勻速直線運動，這時木板水平方向受的合力為_______N。當(dāng)拉力增大到8N時，木塊受到的合力為_______N。

解析：“一個物體勻速運動……”要出現(xiàn)這種現(xiàn)象，前提條件是物體必須不受力或受平衡力作用，所以隱含條件為：物體不受力或受平衡力作用。

答案：0；3

五、從物理概念、物理原理中尋找隱含條件

有些物理學(xué)問題、現(xiàn)象、判斷等條件隱含于相關(guān)的概念和原理中，或是命題時有意混淆概念，偷換概念，要求學(xué)生對概念掌握準(zhǔn)確，理解要透徹。

例6 晴天，幾位大學(xué)生在森林中迷路了，下面四種利用風(fēng)向引導(dǎo)他們走出森林的說法中，正確的是_______（圖中虛線為空氣流動形成風(fēng)的路徑示意圖）

A．森林吸熱，溫度升高慢，空氣溫度低、密度大，地面空氣從森林流向外界，應(yīng)順風(fēng)走

B．土地吸熱，溫度升高快，空氣溫度高、密度小，地面空氣從外界流向森林，應(yīng)順風(fēng)走

C．森林吸熱，溫度升高慢，空氣溫度低、密度大，地面空氣從森林流向外界，應(yīng)迎風(fēng)走

D．土地吸熱，溫度升高快，空氣溫度高、密度小，地面空氣從外界流向森林，應(yīng)迎風(fēng)走

解析：本題中隱含了比熱容的概念。物體的比熱容越大，吸收熱量后溫度變化越小。

土地的比熱容大，吸熱后溫度升高較快，空氣溫度高。熱空氣因密度小而向上升，地面空氣從森林流向外界，應(yīng)順風(fēng)走。

答案：A

六、數(shù)學(xué)關(guān)系之中尋找隱含條件

正確的示意圖不僅能幫助我們理解題意、啟發(fā)思路，而且還能通過數(shù)學(xué)關(guān)系找出題中的隱含條件。這種方法不僅在幾何光學(xué)中有較多的應(yīng)用，而且在其它物理問題中也經(jīng)常應(yīng)用。

例7 有一均勻正方體對水平地面的壓力是F，壓強是P，如下圖所示。若切去陰影部分，則剩余部分對地面的壓力是原來的_______倍，壓強是原來的_______倍。

解析：該題的條件隱含在數(shù)學(xué)關(guān)系之中，解題的關(guān)鍵要建立物理模型的空間想象力。切去部分的正方體邊長為a/2，體積為V/8。切去陰影部分后，其質(zhì)量為7/8m，底部受力面積為3/4S，剩余部分壓強為P’＝m/S＝7/6P，壓力為F’＝Ps＝7/8F。

答案：7/8；7/6

七、從圖形、圖表與曲線關(guān)系中尋找隱含條件

圖示是貯存和傳遞科學(xué)文化知識比較便捷的一條途徑，它能夠高度濃縮物理學(xué)的基本概念及原理，使之更加形象、直觀。試題圖文并茂，生動活潑，但圖表曲線中隱含了相當(dāng)多的沒有敘述和未提及的條件，解題時結(jié)合題設(shè)條件分析圖形，從圖形中挖掘隱含條件，才能正確作答，較好地培養(yǎng)學(xué)生的觀察和分析問題的能力。

例8 在如圖所示的各圖中，關(guān)于磁場的描述和小磁針表示正確的是（　）

解析：這是一道集概念、實驗和理論于一體的圖形選擇題，要求學(xué)生明確磁場的概念、磁場方向及磁場方向的規(guī)定等情況，這樣才可選出正確答案為B。

八、從實驗的器材、操作過程或結(jié)果中尋找隱含條件

在理論試題中，也有相當(dāng)多的題干條件看似不足，其實隱含在實驗器材、操作步驟和實驗結(jié)果之中，要求學(xué)生根據(jù)已有知識，挖掘這些隱含條件，從而得出正確答案，這有利于考查學(xué)生的實驗操作技能，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

例9 如圖所示電路，圖中1、2、3表示電流表或電壓表，請?zhí)钌细鞅黼娐贩�號．并�?biāo)出正、負接線柱的位置。

解析：判斷電表的類型，需了解器材的使用規(guī)則。電流表要串聯(lián)接入電路，電壓表要并聯(lián)接入電路。判斷時，可假設(shè)將改表處斷開，凡對電路結(jié)構(gòu)有影響的是電流表，沒有影響的是電壓表。答案如上圖。

九、選擇合適的方法

確定解題思路，根據(jù)題型特點，充分理解題意。采用合適方法，能很好地提高解題能力，常用的物理方法有控制變量法、等效法、轉(zhuǎn)換法、數(shù)據(jù)歸納法等。

例10 下表列出由實驗測定的幾種物質(zhì)的比熱容。認(rèn)真閱讀，你一定會有所發(fā)現(xiàn)，請?zhí)畛鋈我馊龡l：

（1）________________________________________；

（2）________________________________________；

（3）________________________________________。

解析：給表找規(guī)律時一般采用比較分析，綜合分析的方法，即可找一般規(guī)律如某種變大或變小的趨勢，共性等，也可找特殊規(guī)律。此表中12種物質(zhì)除煤油和冰比熱相同外，其他不同。說明不同物質(zhì)得比熱一般不同，這是共性。但冰和煤油不同物質(zhì)比熱相同這是特殊性質(zhì)。水、冰同種物質(zhì)，狀態(tài)不同，比熱容也不同。且可將物質(zhì)分為金屬、非金屬進行比較。還可找比熱容最大的、最小的。

例11 用實驗研究決定電阻大小的因素，供選擇的導(dǎo)體規(guī)格如下表:

①要比較電阻與長度的關(guān)系應(yīng)選擇導(dǎo)線：_______________________；

②要比較電阻與橫截面積的關(guān)系應(yīng)選擇導(dǎo)線：_______________________；

③要比較電阻與材料的關(guān)系應(yīng)選擇導(dǎo)線：_______________________。

解析：本題中導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度、材料、橫截面積三個物理量有關(guān)，要探究它們之間的關(guān)系，要采用“控制變量法”。要驗證猜想一，就要取不同的長度，相同材料和橫截面積的導(dǎo)線，所以應(yīng)選序號1、2，同理可選出另兩個猜想的序號。

答案：（1）1、2；（2）3、4；（3）1、3

沈括

　　沈括（約1031～1095）中國古代科學(xué)技術(shù)鼎盛時期（北宋）最博學(xué)的科學(xué)家，字存中，錢塘（今浙江杭州）人。小時勤奮好學(xué)，14歲就讀完家中藏書，他隨父母到過許多地方，廣聞博見，知識豐富。歷任沭陽縣主簿（縣令助理）、太史令，參與過整理鹽政，考察水利及任司天監(jiān)、翰林學(xué)士等技術(shù)性官職，幾乎包辦了當(dāng)時朝廷中的科學(xué)事務(wù)，如修歷法，改良觀象儀器，興水利，制地圖，監(jiān)造軍器等。他十分虛心求教，勤于思考，能向一切內(nèi)行學(xué)習(xí)，“歷訪鏡工”，“問教坊老樂工”，“問老醫(yī)”，“凡所到之處，山林隱者，無不求訪，及一藥一術(shù)，皆至誠懇切而得之”，“發(fā)明考證，洞悉源流”。例如他三十多歲開始研習(xí)數(shù)學(xué)天文時，就常請教當(dāng)時的女?dāng)?shù)學(xué)家胡淑修。沈括比她及其丈夫年長十余歲，仍能如此虛心下問，并屢嘆曰：“得為男子，吾益友也�！彼�在天文、歷法、數(shù)學(xué)、物理、地學(xué)、生物、化學(xué)、醫(yī)藥、水利、兵工、治金、建筑、文史、樂律等多學(xué)科領(lǐng)域，都有很高造詣。有《夢溪筆談》、《長興集》、《蘇沈良方》等著名（據(jù)《宋史·藝文志》記載他的著述有22種155卷，但不少已散失）。研究中國科學(xué)史的專家李約瑟譽他為“中國通”。

　　沈括十分重視調(diào)查、觀察、實測、實驗，并且要“原其理”，“以理推之”。他倡導(dǎo)“見簡即用，見繁即變，不膠一法”，這也是他取得天文、物理等方面獨創(chuàng)性成就的原因之一，他的科學(xué)思想受儒、道、元氣說等的影響，同時注意核查他人在實測中的數(shù)據(jù)。例如在天文學(xué)方面，他詳細觀察五星運行軌跡（“如柳葉邊緣”）和隕石墜落時的情景；為測量北極星與北天極的真實距離設(shè)計了窺管，每夜3次，連續(xù)三月，得200余圖，得出當(dāng)時極星“離天極三度有余”的粗測結(jié)論；作晷漏實驗十余年，首次推出冬至日晝夜“百刻有余”，夏至日“不及百刻”的結(jié)果。他還設(shè)計了“一彈丸，以粉涂其半，側(cè)視之則粉處如鉤，對視之則正圓”（《夢溪筆談》卷七）的演示實驗，證明了“月本無光，日耀之乃光耳”，以及月相變的道理。對歷代歷法的積弊改進，推行了比較合理的“奉元歷”，在此基礎(chǔ)上又提出了更科學(xué)的“十二氣歷”設(shè)想：即以節(jié)氣定月份，大小月相間的純陽歷。 

　　沈括對指南針進行了深入研究，他把“方家以磁石磨針鋒”而得的人工磁化針用來作試驗，提出四種裝置方法（水浮法，碗沿法，指甲法和單絲懸掛法）并分別評論，指出懸絲法“最善”及具體辦法（“獨絲、”“粘蠟”），還記載與驗證了磁針“常微偏東、不全南也”的磁偏角現(xiàn)象，比西歐記錄早400年。

　　在光學(xué)方面，沈括對小孔成像、凹鏡成像等成倒影（像）的諸種現(xiàn)象進行比較，得出“礙”（焦點）的概念（參見“中國古代對光的認(rèn)識”），并具體描述了焦點處“大如麻菽著物則火發(fā)”的現(xiàn)象，他稱光通過“孔”“礙”成象為“本末相格”之術(shù)。他親自查看了虹的成因而得出“虹兩頭都垂洞中”的記錄，并說當(dāng)時“自西望東則見”。通過“紅光驗尸”記錄了民間利用新赤油傘濾光驗出尸身上的青紫傷痕的方法。對透光鏡將背面花紋字跡透現(xiàn)在鏡面上的原因也從鑄造工藝作了考察：“鑄時薄處先冷，唯背文（紋）上差厚（厚度有差別），后冷而銅縮多，文雖在背，而鑒面隱然有跡”。

　　在聲學(xué)上沈括用紙人來放大琴弦上的共振，以便形象地觀察（英國人諾布爾和皮戈特在500年后才有類似的琴弦上紙游碼試驗），還記錄了兵土用皮革箭袋作枕時“虛能納聲”的空穴效應(yīng)，并深入分析了各種樂器制作、制鐘等音樂聲學(xué)問題。

　　在《夢溪筆談》中，他還記錄了許多寶貴科技資料如《木經(jīng)》（喻皓）、活字印刷（畢異），水利施工（合龍方法）等等。

　　沈括在政治、軍事、外交上亦展示了才能。他積極參與王安石變法運動，1075年曾出使契丹，駁斥其爭地要求，1080年抗擊西夏侵略時受連累遭貶，1087年退居潤州（鎮(zhèn)江）夢溪園寫出《筆談》巨著。

選自：《物理教師手冊》