导致悖论教学法

第五节　导致悖论教学法

不少学生之所以感到物理难学，很重要的一点就是被物理学中的佯谬（悖论）所困扰，被搞得似是而非、无所适从。一些佯谬问题，对一个初学物理的学生来说，十有八九都会误入歧途。但是，如果教者能正确地进行引导、妥善地处理这些佯谬，就会化消极因素为积极因素，促进物理教学。

1．佯谬对中学物理教学的作用

（1）有利于认清物理内涵。对一个物理佯谬的提出、分析和解决过程，往往是对一个物理概念或物理规律从表面到本质、从片面到全面、从错误到正确的认识过程。

学生可以从佯谬的分桶和解决中加深对物理问题的理解。例如，对公式R＝U／I的讨论，根据欧姆定律得到的上式，从数学的角度看，电阻R与加在导体两端电压U成正比，与通过导体的电流强度，成反比。但这是与事实不相符的，因为导体的电阻是反映导体导电性能的物理量，与加在导体上的电压及通过导体的电流强度无关。

又如，对万有引力定律的理解，有这样一道题目：如果在地球中心测量物体受的重力，会得到怎样的结果？根据万有引力定律F＝Gm₁m₂／r²，从纯数学的分析，当r—0时，F—∞，所以在地球中心处物体受的重力为无穷大；但从物理角度看，当r—0时，万有引力定律已不再适用了，在地球中心处，地球的各个方向对物体都有引力作用，结果各个方向对物体的引力相互抵消，所以，物体在地球中心处受的重力为零。

再看这样一道题目：汽车在平直的公路上以15米／秒的速度行驶，现在遇到特殊情况紧急刹车，汽车做匀减速直线运动，加速度为5．0米／秒2，求汽车在刹车后4．0秒内的位移。从纯数学的角度来解此题，已知条件代入匀变速直线运动的位移公式s＝v₀t＋at²／2，得s＝20米，但从物理过程的分析不难看出，汽车经过3．0秒就已停下了，故上述解法显然是错误的，正确答案应为s＝22．5米。

利用这些佯谬的分析与解决，都会有助于加深对这些公式的认识与理解。

（2）有利于激发学习兴趣。妥善利用物理学中的佯谬，可以克服物理教学中千篇一律、死板空洞的说教，使学生在“上当”过程中感受物理天地的乐趣，起到一波三折的效果；佯谬的解决，又使学生进入“柳暗花明”的境界。从而启发学生的思维，激发学生强烈的求知欲望。

（3）有利于掌握学习方法。在物理学中有不少佯谬是由于思维方法不当所造成的。例如，亚里士多德对力和运动的关系的错误认识，就是因为犯了想当然的错误。它告诫人们，看物理问题不能受表面现象的迷惑，要透过现象看本质。而原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾，则说明任何物理规律都有一定的适用范围，在物理学习中要对号入座，不能张冠李戴。

可以这么说，佯谬对物理学的发展起了不可低估的推动作用，学生从佯谬中也会得到启迪。在物理教学中，若充分利用佯谬，则可使学生在“上当”中反思，在“上当”中学到知识，掌握方法，培养能力。

为了利用悖论的作用，在总结多年教学经验的基础上，我们提出一种行之有效的教学方法导致悖论教学法。