王思越

摘 要：本文通过求解一道关于“扬场机能把谷粒、谷糠和小石块分开，为什么落地点的远近不同”的物理题，针对新东方在线题库网站和题谷教育-视频答案网站给出的答案，提出质疑、设问和解答，并从空气阻力计算公式和动量守恒定律的角度出发，进行公式推导，给出了求解该物理题的思路和方法。最后，根据求解该物理题提出了在中学物理学习中，建立批判性思维的几点体会。

关键词：物理题；扬场机；空气阻力；动量守恒定律；批判性思维

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）1-0033-3

一道众所周知的物理题，针对网络上不同名师的讲法，使笔者体会到建立批判性思维在物理学习中的重要性。

1 一道物理题及两个网站的解析

如图1所示是农用扬场机示意图，谷物脱粒后，谷物、糠皮及少量碎石砂粒的混合物在转动的轮和皮带P的带动下被抛出。谷物、糠皮、碎石砂粒落地的远近不同形成三堆，从而达到分离的目的，其分离的原因是 ，A堆是 ，C堆是 。

对于这道物理题，网络、辅导教材、各种老师的讲法不一，答案不一。新东方在线网站（http：//www.koolearn.com/shiti/st-1-702838.html）[1]给出的答案是：飞出时速度相同，质量大小不同的三种物体动能大小不同，飞出的距离不同；糠皮；碎石砂粒。

从题谷网站（http：//www.tigu.cn/question_200

38060.htm）[2]中给出的解释较为全面：

【思路分析】

①动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。

②扬场机能把谷粒、谷糠和小石块一同扬出，虽然它们扬起的速度是相同的，但是同样大小的谷粒和小石块，小石块的质量大，小石块具有的动能大，飞得更远一些。

【答案】

谷糠的落地点距扬场机最近，小石块最远。因为同样大小的谷粒和小石块，虽然飞出时的速度相同，但是由于质量不同，所以动能不同，小石块的质量较大，动能也比较大，所以能够克服空气的阻力飞到更远的地方。

【总结】

本题利用生活中的一个具体实例，考查了学生对问题的分析能力以及物理知识的应用。

2 笔者解析

以上网上的讲法，多为名校名师提供。笔者在解题中，发现一些讲法运用的物理概念不准确，分析问题不深入、不全面，应该在今后的教学中进行改进。以答题比较全面的“题谷网站”页面为例，理由如下：

1. 分析此题，应该运用动量守恒定律更为准确；

2.思路分析中只谈质量、速度和动能，没有谈到空气阻力问题；

3.答案只谈到“能够克服空气阻力飞到更远的地方”，而没有涉及阻力大小与三种物体的影响关系。

下面以设问说明。

设问1 如果将谷糠压缩成与小石子相同质量的块状谷糠，再将块状谷糠与小石子从扬场机里一同扬出，是否会得到“由于质量相同，所以动能相同，小石块的质量与块状谷糠的质量相同，动能也相同，所以能够克服空气的阻力飞到相同的地方”这样的结果呢？

通过实验证明，结论应该是：尽管质量相同、速度相同、动能相同，但是，由于块状谷糠和小石子体积不同，迎风面的面积不同，块状谷糠将会抛射得近一些，小石子将被抛射得远一些。如题目中描述的那样，小石子因为体积小，在扬场机的抛出速度下，空气阻力对小石子的冲量施加影响小，小石子的运动轨迹将接近抛物线的运行轨迹，在最远处落地。相比之下，块状谷糠的体积非常大，在扬场机的抛出速度下，空气阻力对块状谷糠冲量相对施加影响大，块状谷糠的运行轨迹，就远离抛物线轨迹，在最近处落地。

设问2 如果将谷糠压缩成与小石子相同质量的块状谷糠，再将小石子填充到与块状谷糠同样体积的泡沫制品中，泡沫质量远远小于小石子的质量，可以忽略不计，再将块状谷糠与小石子泡沫制品从扬场机里一同扬出，将会得到什么结果呢？

实验结论是：块状谷糠和小石子泡沫块将会抛到同一地点。因为，只要质量相同，迎风面积相同，两种物体将具备同样的物理特性。

3 试题核心

笔者认为，回答本问题的核心关键是：应该应用动量守恒定律和空气阻力公式，而不是仅仅用动能定理分析问题。应考虑谷物、糠皮、碎石砂粒这三种物体，当它们被抛出时，它们之中的每个物体的动量与它们每个个体遇到的空气阻力产生的冲量的大小之比的问题。对于这个物体，当它的空气阻力冲量远远小于被抛出物体的动量时，物体的运行轨迹将接近抛物线。反之，当这个物体被抛出时，它遇到的空气阻力冲量相对被抛出物体的动量较大时，物体的运行轨迹将远离抛物线。

动量定理是动力学的普遍定理之一。内容为物体动量的增量等于它所受合外力的冲量，即Ft=mΔv，即所有外力的冲量的矢量和。其定义为：如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零，那么这个系统的总动量保持不变，这个结论叫做动量守恒定律。

4 试题拓展

由此，笔者想到一个“村妇误入博士群”的笑话，一个村妇误加入一个博士群里，有人提问：“一滴水从很高很高的地方自由下落，会不会砸伤人或砸死人？”群里一下就热闹起来，各种公式，各种假设，各种阻力、重力、加速度的计算，足足讨论了近一个小时。这时，村妇默默问了一句：“你们没有淋过雨吗？”群里突然死一般的寂静，然后村妇就被踢出群了。

这个笑话说明了一个问题：生活实际的问题，不同于单纯的物理习题，它反映的是真实情况。我们的物理课程教育，为了阐述理论教学，往往忽略了生活中的假设。然而，在生活中解决问题却需要我们必须考虑曾经被忽略的假设及其外部条件。如果不考虑这些实实在在的真实环境和外部条件，我们在解题中，就会出现与事实相背离的错误结论，就会出现 “雨滴砸死人”的笑话，成为众人的笑柄。水滴刚刚滴下时，由于速度不快，在忽略空气阻力的条件下，可以用自由落体公式求解，但是，随着水滴下落的速度加快，所遇到的空气阻力也就越大，自由落体公式中原来的假设条件将会消失，因此，就不能仅仅用单一的自由落体公式求解。

通过这些实例，笔者认为在物理题中，往往存在一些不落在纸上的、一般常识性的假设，这些假设，如果我们在解题中不考虑，甚至忽略掉，往往会让我们在解题中出错。

5 教学启示

通过思考这道物理题，使笔者得到以下启示：

1.学习物理学，要培养锻炼自己的批判性思维，对物理题中任何一种答案，都要经过严密的推理和实验验证，不可人云亦云、不假思索地记忆和接受。

2.在分析求解时，应该大胆质疑、思考，并运用物理学中的定理、定律，进行逻辑推理、演算和论证，举一反三，以求融会贯通、全面掌握，切不可仅仅凭着日常观察的现象给出结论。

3.求解物理习题时，应用的物理公式往往都是有假设前提和条件的，有些条件并沒有在试题中提到，我们在分析题目时，一定要找到适应的条件、隐含的条件，根据不同的条件，加以甄别、讨论，求解答案。如果忽视这些潜在的条件，往往会闹出“水滴砸死人”的笑话来。

4.很多物理题目都是生活实践中的题目，在分析求解习题时，要学会分清主次，抓住主要矛盾。物体在运动的全过程中，影响其运动受力的相关因素很多，需要细分过程段，每个过程段的主要影响因素不同，条件也有所不同，要做到具体问题具体分析。

参考文献：

[1]新东方在线题库[Z].[2016-10-12].http：//www.koolearn.com/

shiti/st-1-702838.html.

[2]题谷教育-视频答案[Z].[2016-10-15].http：//www.tigu.cn/question_20038060.htm.

[3]王小兰，王婧.浅议新课程理念下物理有效课堂教学设计——以“动量定理”为例[J].物理教学探讨，2009，27（10）：15-18.

[4]谭俊贤.适时适度追问，提高思维品质[J].物理教学探讨，2016，34（8）：11-13.

（栏目编辑 邓 磊）