来自课堂的物理学“悖论”问题.pdfVIP

34卷第 1期 物 理 教 学 Vo1．34No．1 2012年 1月 PHYSICSTEACHING Jan．2012 来 自课堂的物理学 “悖论问题 范小辉 (华东师范大学第二附属中学 上海 201203) 对于一个正确 的理论结果或物理表述 ，当用带 以后碰到的第一个拦路虎。因而在对这一知识点的 有偏见的传统观念来理解时，或者不恰 当地用只是 理解上出现各种各样的悖论是十分正常的。 局部正确 的理论来诠释时，往往会得 出相悖或荒谬 以下两个悖论都是 由往届学生提出的，印象一 的结论 ，即产生矛盾 ，通常称为佯谬 。 直十分深刻 。 佯谬 的产生 意味着产生新概念和新理论 的契 其一，静摩擦力的方 向应该和物体的相对运动 机 ，而佯谬的解决则标志着物理概念 的深化和物理 趋势方 向相反，而判断相对运动趋势则是假想物体 理论 向更高境界 的提升，可以说佯谬对推动物理学 和接触面间突然变成光滑后确定物体的运动方 向。 的前进功不可没 。经典佯谬莫过于伽利略对亚里士 这一个重要的分析方法一般学生都能掌握 。但在 以 多德观点的否定 。 后讲向心力 问题时，学生必然会遇到水平 圆盘上随 而在学生的学习过程 中，由于概念模糊或前提 盘匀速转动的物体所受 向心力方向的判断，如果从 不当，或定律应用范围不明，或分析时的逻辑混乱， 力的作用效果分析，物体随盘做匀速圆周运动的向 或由于 已有知识的欠缺 ，均会 出现种种佯谬 (由于还 心力只能由盘对物体的静摩擦力提供，所 以，物体所 不是特别经典 ，这里把 中学生提出的佯谬姑且称作 受静摩擦力 的方 向应该沿半径指向圆心 。但如果按 悖论)，形成各种理不清的疑惑和解不开 的结 ，这是 静力学 中的分析方法 ，可以设想盘和物体间突然变 十分正常和合理 的情况 ，老师恰当地引导和释疑 ，对 成光滑接触 ，则物体 由于惯性将沿 圆周的切线方 向 于学生建立正确的物理概念和提高分析 问题、解决 飞出，这表明静摩擦力的方向应该和这个速度 的方 问题的能力，无疑具有十分重要的意义。 向相反 ，即垂直于半径方向。 “悖论”问题一般都颇具特点，在 同一 问题 中往 其二 ，在讲到功和能关系时老师都会说像重力、 往包含两种不 同的结论 。它们 的推导似乎逻辑严 弹簧弹力等力做功只与物体 的始末位置有关 ，而与 密 ，论据充分 ，但结论又互不相容 ，或者根本就是对 物体运动的具体运动路径无关 (即为保守力)，而摩 立的，由于在比较中必然会产生疑问，从而可以使学 擦力做功则会与运动的路径有关 (即为耗散力)。不 生产生迫切解决思维矛盾 的求知动力 。 过同时老师一定也会讲 以下的例题 (绝大多数老师 经常性地介绍一些有意义的 “悖论”，如果 同时 还会让学生记住这个结论 ，这样处理很多的选择 、填 也使学生由此养成 了喜欢质疑 、善于提问的良好学 空题时能迅速方便地得出结果)。 习习惯 ，无疑会对他 日后成为大师级 的人才奠定 了 如图 1所示 ，物体 坚实的基础 。因而我们的物理教学如果仅仅是给予 从高为 h的A 点沿倾 学生知识这是远远不够 的，更重要 的则是培养他们 角不 同的斜面下滑，最 的学习能力和良好的思维习惯 。下面实录一些我在 终都会停在水平面上的 课堂教学中碰到的典型悖论，