安培

　　安培（Andre－Marie　Ampere，1775～1836）法國物理學家。1775年1月22日生于里昂一個富商家庭。從小受到良好的家庭教育。他父親按照盧梭的教育思想，鼓勵他走自學成才之路。12歲時就自學了微分運算和各種數(shù)學書籍，顯示出較高的數(shù)學天賦。為了能到里昂圖書館去看接閱讀歐勒、伯努利等人的拉丁文原著，他還花了幾星期時間掌握了拉丁文。14歲時就鉆研了當時狄德羅和達蘭貝爾編的《百科全書》。沒有上過任何學校，依靠自學，他掌握了各方面的知識。1793年（18歲）因其父在法國大革命時期被殺，為了糊口他做了家庭教師。在讀了一本盧梭關于植物學的書以后，又重新燃起了他對科學的熱情。1802年，在布爾讓－布雷斯中央學校任物理學及化學教授，1808年被任命為新建的大學聯(lián)合組織的總監(jiān)事，此后一直擔任此職。1814年被選為帝國學院數(shù)學部成員。1819年主持巴黎大學哲學講座。1824年任法蘭西學院實驗物理學教授，1836年6月10日在馬賽逝世。 

　　他的興趣十分廣泛，早年是在數(shù)學方面，曾研究過概率論及偏微分方程，他的一篇關于博奕機遇的數(shù)學論文曾引起達朗貝爾的矚目。后來又作了些化學研究，他只比阿伏加德羅晚三年導出阿伏加德羅定律。由于他高超的數(shù)學造詣，他成為將數(shù)學分析應用于分子物理學方面的先驅。他的研究領域還涉及植物學、光學、心理學、倫理學、哲學、科學分類學等方面。他寫出了《人類知識自然分類的分析說明》（1834～1843）這一涉及各科知識的綜合性著作。

　　他的主要科學工作是在電磁學上。1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應的消息由阿拉果帶回巴黎，他作出迅速反應，在短短的一個多月時間內(nèi)，提出了3篇論文，報告他的實驗研究結果：通電螺線管與磁體相似；兩個平行長直載流導線之間存在相互作用。進而他用實驗證明，在地球磁場中，通電螺線管猶如小磁針樣取向。一系列實驗結果，提供給他一個重大線索：磁鐵的磁性，是由閉合電流產(chǎn)生的。起先，他認為磁體中存在著一個大的環(huán)形電流，后來經(jīng)好友菲涅耳提醒（宏觀圓形電流會引起磁體中發(fā)熱），提出分子電流假說。他試圖參照牛頓力學的方法，處理電磁學問題。他認為在電磁學中與質點相對應的是電流元，所以根本問題是找出電流元之間的相互作用力。為此，自1820年10月起，他潛心研究電流間的相互作用，這期間顯示了他的高超實驗技巧。依據(jù)四個典型實驗，他終于得出了兩個電流元間的作用力公式。他把自己的理論稱作“電動力學”。安培在電磁學方面的主要著作是《電動力學現(xiàn)象的數(shù)學理論》，它是電磁學的重要經(jīng)典著作之一。

　　此外，他還提出，在螺線管中加軟鐵芯，可以增強磁性。1820年他首先提出利用電磁，現(xiàn)象傳遞電報訊號。

　　以他的姓氏安培命名的電流強度的單位，為國際單位制的基本單位之一。

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。并對物理學試題題型進行歸類、例舉和解析。學生要解好物理題，必須要有扎實的物理知識和相關學科的知識，綜合分析和解決問題的能力。因此，在物理教學過程中要注重提高學生的解題能力，加強對解題方法的教學。

關鍵詞：隱含條件　物理學　解題能力

學習在解物理習題時，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、從關鍵詞中挖掘隱含條件

在物理題中，常見的關鍵用語有：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”、“輕質杠桿”、“光滑水平面”等，扣住關鍵用語，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，這就要求學生根據(jù)題意進行發(fā)散性思維，努力挖掘相關知識，在條件不足的情況下，根據(jù)常識假設適當?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，一是中學生的體重約為50kg，二是中學生雙腳底面積約為5dm²，而這兩個條件都非常隱蔽，屬于物理學常識，只要明確了這兩點，不難得出正確答案D。

三、從物理學發(fā)展史中尋找隱含條件

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

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)是電磁感應現(xiàn)象，首先發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的是（　）

A．愛因斯坦

B．帕斯卡

C．奧斯特

D．法拉第

解析：知道這些科學家的研究成果和對社會的巨大貢獻，很快就能準確地選出正確答案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，由長江進入海洋。下列有關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

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

例6 晴天，幾位大學生在森林中迷路了，下面四種利用風向引導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，應順風走

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，應順風走

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，應迎風走

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，應迎風走

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，應順風走。

答案：A

六、數(shù)學關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)學關系找出題中的隱含條件。這種方法不僅在幾何光學中有較多的應用，而且在其它物理問題中也經(jīng)常應用。

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)學關系之中，解題的關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、圖表與曲線關系中尋找隱含條件

圖示是貯存和傳遞科學文化知識比較便捷的一條途徑，它能夠高度濃縮物理學的基本概念及原理，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多的沒有敘述和未提及的條件，解題時結合題設條件分析圖形，從圖形中挖掘隱含條件，才能正確作答，較好地培養(yǎng)學生的觀察和分析問題的能力。

例8 在如圖所示的各圖中，關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、操作過程或結果中尋找隱含條件

在理論試題中，也有相當多的題干條件看似不足，其實隱含在實驗器材、操作步驟和實驗結果之中，要求學生根據(jù)已有知識，挖掘這些隱含條件，從而得出正確答案，這有利于考查學生的實驗操作技能，有利于培養(yǎng)學生的創(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．并標出正、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，可假設將改表處斷開，凡對電路結構有影響的是電流表，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的比熱容。認真閱讀，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種物質除煤油和冰比熱相同外，其他不同。說明不同物質得比熱一般不同，這是共性。但冰和煤油不同物質比熱相同這是特殊性質。水、冰同種物質，狀態(tài)不同，比熱容也不同。且可將物質分為金屬、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，供選擇的導體規(guī)格如下表:

①要比較電阻與長度的關系應選擇導線：_______________________；

②要比較電阻與橫截面積的關系應選擇導線：_______________________；

③要比較電阻與材料的關系應選擇導線：_______________________。

解析：本題中導體的電阻與導體的長度、材料、橫截面積三個物理量有關，要探究它們之間的關系，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線，所以應選序號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