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浅谈如何利用物理悖论对高中物理教学进行优化

作者:佚名   时间:  2014-05-11 10:58:51   浏览:  1427次

 

董克锋   江苏省徐州市第七中学邮编221011

摘要:素质教育要求学生要自主去学习,要有一定的探求精神,物理一向被认为死板的科目,如何让学习体会物理的乐趣就是摆在物理教育者的难题,本文就利用物理悖论如何对高中物理教学进行优化提出了几点想法。

关键词:物理悖论 乐趣 物理内涵 科学精神

悖论是在逻辑学上也称佯谬,是一个逻辑学名词,意思是,一种命题利用现有的公理、定理,经过严格的推理,深思的想法,得出错误的命题,又从错误的命题,经过大胆的求证得出正确的命题。

1.物理学中悖论的解释

在物理科学的发展离不开悖论的贡献,促进了物理科学的进步,有了一种公式,物理学家就去验证,同时也提出一种另一种公式定理来推翻以前的错误的想法,得出与原命题相矛盾的结论,正是由于物理科学家们的悖论思想,才有了今天物理科学的繁荣,正是基于对前人命题的怀疑,不断前人多么伟大,通过自己的假设,验证,不断地提出自己见解,从而也预示着新的理论的出现,这就是悖论伟大。例如众所周知的“两个铁球同时着地”[1] 伽利略是17世纪意大利伟大的科学家。那时候,研究科学的人都信奉亚里士多德,把这位两千多年前的希腊哲学家的话当作不容许更改的真理。谁要是怀疑亚里士多德,人们就会责备他:“你是什么意思?难道要违背人类的真理吗?”亚里士多德曾经说过:“两个铁球,一个10磅重,一个1磅重,同时从高处落下来,10磅重的一定先着地,速度是1磅重的10倍。”这句话使伽利略产生了疑问。他想:如果这句话是正确的,那么把这两个铁球拴在一起,落得慢的就会拖住落得快的,落下的速度应当比10磅重的铁球慢;但是,如果把拴在一起的两个铁球看作一个整体,就有11磅重,落下的速度应当比10磅重的铁球快。这样从一个事实中却可以得出两个相反的结论,这怎么解释呢?伽利略带着这个疑问反复做了许多次试验,结果都证明亚里士多德的这句话的确说错了。两个不同重量的铁球同时从高处落下来,总是同时着地,铁球往下落的速度跟铁球的轻重没有关系。伽利略那时候才25岁,已经当了数学教授。他向学生们宣布了试验的结果,同时宣布要在比萨城的斜塔上做一次公开试验。消息很快传开了。到了那一天,很多人来到斜塔周围,都要看看在这个问题上谁是胜利者:是古代的哲学家亚里士多德呢,还是这位年轻的数学教授伽利略?有的说:“这个青年真是胆大妄为,竟想找亚里士多德的错处!”有的说:“等会儿他就固执不了啦,事实是无情的,会让他丢尽了脸!” 他右手拿着一个10磅重的铁球,左手拿着一个1磅重的铁球。两个铁球同时脱手,从空中落下来。一会儿,斜塔周围的人都忍不住惊讶地呼喊起来,因为大家看见两个铁球同时着地了,正跟伽利略说的一个样。这时大家才明白,原来像亚里士多德这样的大哲学家,说的话也不是全都对的[2]
2.利用物理悖论,启发学生的物理思维

学生在中学时期对新事物、新公式对充满着极大的兴趣,对知识有着很大的好奇心,尤其是在物理中一些具有 “陷阱”的物理公式中,会激发学生才生很大的乐趣,有人说物理学很死板,千篇一律的公式,空洞的说教,老师难教,学生难学,学生只能被动的接受传统“填鸭式的教学方式”。其实这是一种错误的说法,物理学中也有有意思的一面,合理的利用利用物理悖论来解决物理学中一些问题,改变物理学的构建,让学生掉进“物理学的陷阱”,使学生在“上当”过程中感受物理学的博大精生,如同在汪洋的大海上,有了利用物理悖论,的存在,才能激起朵朵浪花,学生就如同开着小舟在海洋中前进,才能越过一道道的波浪,而不是被浪花拍到掉进海里,在物理海洋的一波三折,,既可以进入“柳暗花明又一村的境界,也可以让学生体会到自己成功的喜悦,从而可以极大地激起学生学习物理的乐趣。只有有了兴趣。喜欢上了物理,才能更好地学习物理,才会有去挑战物理的信心。当所面临的问题与自己的认知水平不符合时,自己原有的认知系统就开始排斥所面临的问题,产生“排斥感”或“焦虑感”,自己的认知系统就会失去平衡,也不愿意去改变这种认知结构,主要原因是学习者对所接触陌生知识没有兴趣,自己的认知系统中更本不主动去接受她,更不要说有求知欲望了。此时应该让学生学会利用悖论去看待物理学习,让学习者感受到原来物理公式有着它独特的另一面,一旦学生心理的包袱放下后就会主动去接受新的知识,同时也可以激发其强烈的对知识的渴望,自己的认知系统也会得到平衡,让学习者产生一种愉悦的,轻松的心情,有着极大的满足感。因此悖论可以启发学生的思维,让学生对物理产生兴趣,从而有助于更好的学习物理知识[3.4]

3.利用物理悖论,充分理解物理内涵

学习物理不仅仅是对物理公式的应用,应该是对物理知识的内涵的理解应用方式,了解物理公式内涵,适用条件,适用哪些方面等等。利用物理悖论可以解决物理问题的本质,认识事物发展的规律,从片面到全面,从低级到高级,从简单到复杂,从片面到全面,从错误到正确的发展,从而可以让学生充分的了解物理量知识的理解,加深体会。比如:

如何去推到此公式在电场力的作用下去研究做匀速圆周运动,“匀速”是指做圆周运动的大小事相等的,方向是不等的,而不是去用研究直线时的牛顿定律去推到公式的由来,直线匀速运动指的是大小方向都是不变的,是一种假象的、理想的,为了问题的方便才来研究的,也是牛顿定理问题最简单的一种方式,匀速圆周运动的加速度是指圆指向圆心的变化快慢。

作为中学生正是对新知识的渴望时期,要利用好物理悖论,要活学活用物理知识,而不是去死板的学习,没有一点自己见解,这样不利用自己去运用物理知识的简答习题,有些物理知识有一定的试用范围脱离了范围此公式结出来的答案就是错误的,不能依靠自己学习的经验去写习题,要结合新知识去构建自己的知识体系。比如:比如针对牛顿第二定律这一内容在为学生进行讲解时,可以相关习题为例:1kg质量物理,于103N外力作用下加速运动,求其6*105s未速度。利用牛顿第二定律算出速度等于6*108m/s,比真空中光速还高一倍呢。显然这个答案是错误的,但是检查公式、运算没有错啊,怎么可能出现如此大的速度呢,那错在哪了,此时的牛顿定律出现了解决不了的问题,应该利用物理悖论去想象,任何公式都有它们的适用范围的,在范围内是正确的,但是超出范围就不能拿来用了,此时的经验也没有发挥的作用了,只有低速的宏观物体运动才适用牛顿定律的,对于题中如此高的速度,就不能去使用了,这才体现了物理悖论的精髓。

4.利用物理悖论,培养学生的科学精神

科学研究应该持有科学、严谨的态度,要理性去接受新知识、新事物、追求知识要注重知识的价值,实事求是的、要敢于去研究探索、也要敢于去怀疑,权威不一定是对,随着科学的进步,大型检测手段的出现,极大的促进了物理及科学的发展,也提出了不少新的理论,如量子力学,光学理论等等,知识在不断地更新中,一些错误的理论被怀疑,并得到了重新的定义,作为一名学生有道理去追求新的知识,学习新的理论,同时也要痛恨一切错误的理论,阻碍科学发展的虚假理论,要积极的探索,不懈的追求,体现出可贵的对科学追求渴望的精神[5.6]

 

 

参考文献:

[1]陈华.浅淡物理悖论及其在教学中的应用[J].北京电力高等专科学校学报(自然科学版),2010,27(7):208-209.

[2]李鹂,钱小陵.利用物理悖论及其思想优化高中物理教学[J].首都师范大学学报(自然科学版),2006,27(6):28-30,37.

[3]吴兆丰,张迪.浅论物理悖论的教学价值[J].考试周刊,2009,(2):203.

[4]孙连军.中学物理素质教育中的悖论思维及其教学[J].中国校外教育(理论),2008,(12):91.

[5]章静.悖论思维与物理教学[D].辽宁师范大学,1999.12-14

[6]张焕强.悖论的物理教育功能探析[D].北京师范大学,1998.:55-57

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