悖论在高中物理教学中的应用

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  1 悖论的概念
  悖论(在物理学中也称为佯谬)是逻辑学名词,希腊文的意思是“无路可走”,转意为“四处碰壁,无法解决”.它在各种语言中都是一个多义词.广而言之,凡似是而非或似非而是的论点,与通常见解相对立的论证,思维中出现的各种各样的疑难,乃至普通的自相矛盾的话语,都曾被人们称为“悖论”.现在它的公认的定义是:如果某一理论的公理和推理,原则上是合理的,但在这个理论中却推出了两个互相矛盾的命题;或者证明了这样一个复合命题,它表现为两个互相矛盾的命题的等价式.那么,我们就说这个理论包含了一个悖论.
  例如,由于语义学方面的原因造成的“说谎者悖论”——“某人说:‘我说的这句话是慌话.’问这句话是真话还慌话?”第一种情况,如果你认为他说的是真话,那么就肯定了他说的是谎话.第二种情况,如果你认为他说的是谎话,那么就又肯定了他这句话是真话.因此,不论怎么办,都将导致矛盾.这方面的悖论还有“鳄鱼悖论”,大家所熟悉的《唐·吉诃德》中的“过桥人悖论”.
  2 悖论在物理学发展中的作用
  错误看法 学生认为重的物体比轻的物体下落得快.
  导致悖论 假设落体运动的情况正如学生所说,即重的物体比轻的物体下落得快.那么一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大.假定大石头的下落速度为8,小石头的下落速度为4,当我们把两块石头拴在一起时,下落快的会被下落慢的拖着而减慢,下落慢的会被下落快的拖着而加快,结果整个系统的下落速度应该小于8.但是两块石头拴在一起,加起来比大石头还要重,因此整个系统下落的速度要比8还大.这就从重物体比轻物体下落得快的结论前提推断出了互相矛盾的结论.这就是落体悖论.
  正确解法 学生根据生活经验的习惯看法及教师的有限实验就得出重的物体比轻的物体下落得快,这是不可靠的.这只要把纸揉搓成团,再与铁片一起下落,两者几乎同时落地,学生也能幡然醒悟是空气阻力的原因.再用牛顿管演示在真空状态下铁片与羽毛下落一样快.
  学生在学楞次定律时,总认为感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反(即把阻碍理解为阻止),教师也可采用此法进行教学.另外在光和原子物理中,这方面的内容是非常丰富的.
  本题中,把两个场叠加成一个等效的场,前提条件是两个力做功都与路径无关.学生抛开前提,抓住非本质因素是几何意义上的最高点.“最高点”应是重力与电场力的合力方向上小球运动的轨迹的最高点即物理意义上的“最高点”.
  4 导致悖论教学法的教学功能及心理学基础
  根据建构主义的观点,知识是不能传递的,教师传递的只是信息,信息只有通过学生的主动建构才能变成其认知结构中的知识.根据心理学理论,知觉具有恒常性,在知觉中由于人们在已有知识和经验的影响下表现为相对的稳定性.导致悖论教学法恰好利用这一点,使学生原有知识与经验不能同化新知识,让学生“上当”而警觉,从而激发学生的学习兴[HJ1.25mm]趣和内驱力并能深该理解物理概念和规律的内涵和外延,在顺应中实现认知结构的质变,达到新的平衡.从引起注意的角度看,新奇的刺激会成为注意的对象.导致悖论教学法适当改换教学程序,克服物理教学过程中千篇一律、死板空洞的说教,造成新异性,并加强了刺激作用,有意识地引起学生的注意,使知识易被学生接受.导致悖论教学法在课堂上充分调动了学生的学习主动性,体现了新课程的探究式教学,有意识地造成悖论,通过正误的对比,使学生记忆深刻.进一步培养学生的物理思维品质的全面性和探索创新的能力,使学生在同化与顺应相互交替、循环往复的过程中完善并发展了认知水平.
  总之,“导致悖论”教学法是清除学生错误概念的一种行之有效的教学方法,教师有意识地设置悖论,不但能使教学效果事半功倍,而且还能使学生的科学素养在不知不觉中得到锻炼和提高.
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