物理习题中的逻辑学分析

1/4物理习题中的逻辑学分析物理习题中的逻辑学分析物理作为中学科目中逻辑较强的学科，始终扮演着培养学生物理思维和逻辑思维的角色，因为逻辑能帮助我们更迅速更深刻地去理解教材，去解答问题，去论证自己的论断，以及去严谨且前后一贯地叙述自己的思想。所以从逻辑学角度审视和科学地研究物理教学很有必要。通过物理教学培养学生的逻辑思维，在习题讲解过程中，加入逻辑学的分析，可以避免学生一些知识上的错误，在有些问题中，将定量化简为定性，简化了分析过程。例1一质量为M的木块刚好静止在倾角为的斜面上，现对木块施加一个竖直向下的恒力F，如图所示，则木块A仍处于静止状态B沿斜面加速下滑C受到的摩擦力没变D受到的合外力增大分析1开始时木块静止在斜面上，所以，木块受力平衡；沿水平和竖直方向正交分解，在水平和竖直方向上，合力分别为零；2现在对木块施加一个竖直向下的恒力F，木块要么静止，要么加速沿斜面下滑；此时木块对斜面有一个大小为N竖直向下的作用力，斜面对木块有一个大小为N竖直2/4向上的反作用力，因为作用力与反作用力大小相等，方向相反，此时竖直方向上，木块所受合力为零；水平方向上受力情况不变，木块受力平衡，所以木块仍静止在斜面上；A正确，B错。3木块受到F作用，木块始终静止在斜面上，所以沿斜面和垂直斜面受力分析，两个方向上的合力都为零，且摩擦力和下滑力始终向等如果在施加恒力F后，木块所受摩擦力不变，则下滑力也不变，木块的下滑力增大，因为木块在竖直方向上所受的力增大了，所以，木块所受摩擦力增大，C错。4木块始终静止在斜面上，所以木块所受合外力始终为零，D错。所以本题正确答案选A说明学生在解决本题时，会出现以下几种情况，错误1由于木块静止，所以合外力为零，但加上一个F后，木块不再静止，加速下滑，所以选B，排除了A，继而D也正确，由于合外力增大，所以木块的下滑力也增大，但摩擦力无法判断大小，所以C错。造成这种情况是由于犯了形式逻辑中充足理由律中“推不出”错误，主要是论题和论据没有必然联系，从论据推不出论题。学生没有认识到木块在受到竖直向下的力时，斜面也同样给木块一个竖直向上的力，仅从表象进行推理，因而错选。3/4错误2有些学生也能选出正确答案A，但过程和方法是错误的。他们认为，不加外力时，木块静止，说明沿斜面方向上MGCOSMGSIN，得TAN加竖直向下恒力F后，则有COSSIN），木块仍静止，A对，B错，不加F时木块受到的静摩擦力为MGSIN，加上F后，摩擦力变为SIN，摩擦力变大，C对；物块始终静止，所以合外力始终为零，D错。这种错误的产生，是由于学生违反了形式逻辑学中同一律的概念同一性，在物理教学过程中，学生违反同一律这一要求的主要表现就是物理概念不清，即“混淆概念”。这里，学生把静摩擦力直接用动摩擦力的公式求出大小，虽然也选对了答案，但在物理概念的角度上出现了混淆，不利于以后的学习。例2质量为M的人站在质量为M，以速度行驶的船上。若人在船上沿船行方向匀速行走，T秒内前进距离为S米，则在人行走时船速多大设人行走时船速为，由动量守恒可给出下列三式MMSTMMSTMMM说明但这三个式子都是错误的。式中，因为人站在船上，所以初始动量应该是4/4式考虑了人站在船上的对地动量为M，如果以船为参考系，则人行走前速度为0，行走速度为ST，而、则是以地为参考系计算的，所以船不是本题的参考系式中左边是开始时船的动量，右边是人走后人的末动量与船的末动量之和，因为动量守恒，所以左边应该等于右边。；在量度人的对地速度时，指的是人相对于地面的速度，所以人的末动量为M。正确的方程应当是MM分析本题中，主要考察的是学生在研究力学问题中，对参考系的选取的问题，主要是运动的船和静止的地面，得出公式的学生根本没有想到本题中涉及两个参考系，仅运用已知条件，简单套用“动量守恒”列出公式；得出公式的学生考虑到题中隐含的“人站在船上”条件，在初动能内加入了人的动能，但仍没有考虑参考系问题；得出公式的学生已经认识到人相对于船和地面的S速度是不一样的，想到了选取参考系的问题，但由于思维不严谨，有的用地面做参考系，有的用船做参考系，产生逻辑混乱，没有得出正确