物理学中的物理学中的 形式逻辑形式逻辑秦笑春秦笑春先说个古老的问题：先有鸡，还是先有蛋。先说个古老的问题：先有鸡，还是先有蛋。 传统的思维方式，解决这个问题的思路是：是就是是，传统的思维方式，解决这个问题的思路是：是就是是，非就是非，所以，这个世界上如果不是先有鸡，就是先有蛋。非就是非，所以，这个世界上如果不是先有鸡，就是先有蛋。然而，这种思维方式在这里陷入了窘迫之境：如果先有鸡，然而，这种思维方式在这里陷入了窘迫之境：如果先有鸡，那么这只鸡是怎么孵出来的呢？如果先有蛋，那么这个蛋是那么这只鸡是怎么孵出来的呢？如果先有蛋，那么这个蛋是怎么生出来的呢？怎么生出来的呢？ 逻辑的起点逻辑的起点 科学的回答是：这个世界上，鸡不是从来就是这样的鸡，科学的回答是：这个世界上，鸡不是从来就是这样的鸡，蛋，也不是从来就是这样的蛋。而是在生物漫长的进化过程蛋，也不是从来就是这样的蛋。而是在生物漫长的进化过程中，逐渐形成这样的形态的。这就跳出了非此即彼的思维怪中，逐渐形成这样的形态的。这就跳出了非此即彼的思维怪圈，完成了一个圈，完成了一个“对立统一对立统一”，解决了这个问题。，解决了这个问题。 传统的那种思维方式，叫做传统的那种思维方式，叫做“知性思维知性思维”，也可以叫做，也可以叫做“形式逻辑思维形式逻辑思维”。而科学的回答使用了辩证法。而科学的回答使用了辩证法。 形式是逻辑的核心形式是逻辑的核心形式逻辑是关于思维的逻辑形式及其规律的科学，形式逻辑是关于思维的逻辑形式及其规律的科学，同时也研究一些认识现实的简单的逻辑方法。同时也研究一些认识现实的简单的逻辑方法。 是认识客观世界，表达与论证思想的重要工具。是认识客观世界，表达与论证思想的重要工具。形式逻辑形式逻辑说的是说的是怎样建造逻辑怎样建造逻辑我们所接触的我们所接触的逻辑逻辑有三大类：有三大类：数理数理逻辑逻辑：代表学科数学，物理：代表学科数学，物理形式逻辑：代表学科物理形式逻辑：代表学科物理辩证逻辑辩证逻辑：代表学科政治中的马列哲学：代表学科政治中的马列哲学逻辑是什么？逻辑是什么？概念：概念：概念是反映一类事物特有属性的思维形式。概念是反映一类事物特有属性的思维形式。判断：判断：判断是对思维对象有所断定的思维形式判断是对思维对象有所断定的思维形式推理：推理：推理是从某个（或某些）判断得出推理是从某个（或某些）判断得出 另一个判断的思维形式另一个判断的思维形式推理由前提、结论和推理形式三个部分组成。前提是推理由前提、结论和推理形式三个部分组成。前提是作为推理根据的判断，结论是由前提得出的判断。作为推理根据的判断，结论是由前提得出的判断。 推推理形式是前提与结论的联结方式。理形式是前提与结论的联结方式。推理的形式：归纳，演绎与类比推理的形式：归纳，演绎与类比形式逻辑的结构形式逻辑的结构所有的金属都具有光泽。所有的金属都具有光泽。所有的铁都是金属。所有的铁都是金属。所以，所有的铁都具有光泽所以，所有的铁都具有光泽如果金属遇热，那么就会膨胀如果金属遇热，那么就会膨胀形式逻辑的例子形式逻辑的例子金属金属：一种具有光泽（即对可见光强烈反射）、一种具有光泽（即对可见光强烈反射）、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质富有延展性、容易导电、导热等性质的物质概概念念判判断断推推理理思考思考下我们物理教材的章节的安排下我们物理教材的章节的安排物理思维的基本形式：物理思维的基本形式：形象思维：形象思维：是物理表象为思维材料解决问题的思维。是物理表象为思维材料解决问题的思维。 抽象思维：抽象思维：抽象思维是运用概念、判断、推理等思维形式，抽象思维是运用概念、判断、推理等思维形式，对客观现实进行间接的、概括的、反映的过程。对客观现实进行间接的、概括的、反映的过程。直觉思维：直觉思维：突然对问题有突然对问题有“灵感灵感”和和“顿悟顿悟”，甚至对未，甚至对未来事物的结果有来事物的结果有“预感预感”“预言预言”等等物理思维的基本方法：物理思维的基本方法：分析与综合：分析与综合：分析是把事物分解为各个部分、侧面、属性，分别加以研究。分析是把事物分解为各个部分、侧面、属性，分别加以研究。是认识事物整体的必要阶段。综合是把事物各个部分、侧面、是认识事物整体的必要阶段。综合是把事物各个部分、侧面、属性按内在联系有机地统一为整体，以掌握事物的本质和规律。属性按内在联系有机地统一为整体，以掌握事物的本质和规律。比较与分类：比较与分类：确定事物间差异点和共同点的思维方式叫比较。确定事物间差异点和共同点的思维方式叫比较。抽象与概括：抽象与概括：抽象，理想模型、理想过程、理想实验都是抽象的结果抽象，理想模型、理想过程、理想实验都是抽象的结果归纳，演绎与类比的推理方法归纳，演绎与类比的推理方法具体到一般的推理叫归纳具体到一般的推理叫归纳一般性的结论应用到具体的问题中，其为演绎。一般性的结论应用到具体的问题中，其为演绎。具体到具体的相似性推理。具体到具体的相似性推理。等效替代：等效替代：关于运动的描述是伽利略关于运动的描述是伽利略建立建立，速度，加速度，平均，速度，加速度，平均速度等概念。对于运动现象背后的原因，当时人们没速度等概念。对于运动现象背后的原因，当时人们没有一个明确的说法。关键是没有有一个明确的说法。关键是没有“力力”的科学概念。的科学概念。而牛顿第一定律讲述了物体不受力、物体受力时运动而牛顿第一定律讲述了物体不受力、物体受力时运动状态的变化。不受力的情景是伽利略的证明的思想，状态的变化。不受力的情景是伽利略的证明的思想，而物体受力后运动状态的改变了是牛顿力学的核心思而物体受力后运动状态的改变了是牛顿力学的核心思想。在牛顿第一定律中又包含了惯性的概念，由此牛想。在牛顿第一定律中又包含了惯性的概念，由此牛顿建立了质量的概念。牛顿第一定律描述的角度是从顿建立了质量的概念。牛顿第一定律描述的角度是从物体不受力的情况下分析运动（动者恒动，静者恒静）物体不受力的情况下分析运动（动者恒动，静者恒静），而后分析物体受力时的运动情景。分析问题的思路，而后分析物体受力时的运动情景。分析问题的思路是由简单到复杂，由静到动！是由简单到复杂，由静到动！伽利略的传承者伽利略的传承者牛顿牛顿牛顿第一定律是力学第一定律。质量（惯性）和力牛顿第一定律是力学第一定律。质量（惯性）和力是其中的两个基本概念，是逻辑的起点。此类概念是其中的两个基本概念，是逻辑的起点。此类概念是无法用逻辑来严格定义的。而质量（惯性）和力是无法用逻辑来严格定义的。而质量（惯性）和力之间的关系即是一个判断，之间的关系即是一个判断，分别从物体受力时和物分别从物体受力时和物体不受力时来做出判断！体不受力时来做出判断！当然在惯性的描述上，当当然在惯性的描述上，当时牛顿用的是运动量（动量）来描述的！时牛顿用的是运动量（动量）来描述的！牛顿第二定律是力学的核心定律。展示了力和运动牛顿第二定律是力学的核心定律。展示了力和运动的定量描述。是从加速度，合外力以及质量三个物的定量描述。是从加速度，合外力以及质量三个物理量间的关系式来表述的（理量间的关系式来表述的（F=ma）。其中最为核）。其中最为核心的是力和运动间的因果关系，即一个运动现象背心的是力和运动间的因果关系，即一个运动现象背后力的原因！后力的原因！牛顿运动定律牛顿运动定律牛顿第三定律讲述的是两个物体间相互作用是大小牛顿第三定律讲述的是两个物体间相互作用是大小相等，方向相反，作用在一条直线上！此定律讲述相等，方向相反，作用在一条直线上！此定律讲述的是两个物体间的相互作用是通过作用力和反作用的是两个物体间的相互作用是通过作用力和反作用力来实现相互影响的，实质是对力的概念的进一步力来实现相互影响的，实质是对力的概念的进一步阐述，反映的是作用力和反作用力的关系：作用力阐述，反映的是作用力和反作用力的关系：作用力和反作用力是性质相同、作用在不同物体上的两个和反作用力是性质相同、作用在不同物体上的两个力，大小相等，反向相反，作用在同一直线上。力，大小相等，反向相反，作用在同一直线上。牛顿运动定律牛顿运动定律概念反应事物的特有属性（固有属性，本质属性）的概念反应事物的特有属性（固有属性，本质属性）的思维形态。是思维的起点，但是新的判断与推理又会思维形态。是思维的起点，但是新的判断与推理又会发展出新的深刻概念，是思维发展的新起点。发展出新的深刻概念，是思维发展的新起点。创新与学习的过程创新与学习的过程创新是在一些旧有的概念不能反映现实事物的本质，创新是在一些旧有的概念不能反映现实事物的本质，旧有的规律不能反映出新的自然过程，旧有的推理旧有的规律不能反映出新的自然过程，旧有的推理方法不再适用时。人们为了正确的描述自然过程而方法不再适用时。人们为了正确的描述自然过程而建立了新的概念，规律与推理，此过程就是一类创建立了新的概念，规律与推理，此过程就是一类创新！新！创新也好，学习也好，必须对现有的知识内容有足够的了解创新也好，学习也好，必须对现有的知识内容有足够的了解后才能突破。而个人的学习就是发现自身认识与新知识间的后才能突破。而个人的学习就是发现自身认识与新知识间的矛盾，矛盾表现为我们学习中的问题。解决了学习中的问题，矛盾，矛盾表现为我们学习中的问题。解决了学习中的问题，我们就能实现自身的进步，对自己来书就是创新。我们就能实现自身的进步，对自己来书就是创新。解题必须的规范性。此对问题的思考具有促进作用。也能体现解题必须的规范性。此对问题的思考具有促进作用。也能体现个人的思维能力。克服方式：个人的思维能力。克服方式：聆听聆听他人意见！他人意见！解题过程必须做到解题过程必须做到下笔有据下笔有据，了解每个公式步骤背后的知识要，了解每个公式步骤背后的知识要点，更重要的是体会其中所包含的点，更重要的是体会其中所包含的思维过程思维过程。克服方式：克服方式：思考思考！发现我们学习中的错误发现我们学习中的错误省视自己省视自己 在概念的学习，存在混淆。特别是在应用中，往往会抛弃我们在概念的学习，存在混淆。特别是在应用中，往往会抛弃我们已学的知识，常用用本身已有的错误认识来分析问题。已学的知识，常用用本身已有的错误认识来分析问题。克服方式：克服方式：比较比较！规律的理解并不难，难点在于如何应用。首先要明确规律描规律的理解并不难，难点在于如何应用。首先要明确规律描述的是概念间的联系，在规律的应用时一定要做到与物理过述的是概念间的联系，在规律的应用时一定要做到与物理过程的对应，理解程的对应，理解等效描述等效描述的含义。克服方式：的含义。克服方式：符号对应物理符号对应物理过程！过程！推理是很多同学存在的推理是很多同学存在的问题问题。问题有以下几类：。问题有以下几类：（1）推理的起点不清楚。推理是有一个开始的地方，这个）推理的起点不清楚。推理是有一个开始的地方，这个地方就是题目中的信息，在题目中起点之前的内容就不需地方就是题目中的信息，在题目中起点之前的内容就不需要我们去关注。克服：不钻牛角尖。要我们去关注。克服：不钻牛角尖。（2）复杂的推理中，必然包含多个规律。而规律的使用都）复杂的推理中，必然包含多个规律。而规律的使用都是从一些大是从一些大“源泉源泉”，需体会这些大源泉。同时改变我们，需体会这些大源泉。同时改变我们线性思维的习惯，建立用线性思维的习惯，建立用“方程组方程组”来描述物理过程的系来描述物理过程的系统思维。大多数情况下，也要明确各个规律描述的物理过统思维。大多数情况下，也要明确各个规律描述的物理过程的差异。克服：体会规律，建立推理的思维过程。程的差异。克服：体会规律，建立推理的思维过程。 （3）推理过程中，概念、规律的混淆，推理不够整的遗漏。）推理过程中，概念、规律的混淆，推理不够整的遗漏。会将类似规律的使用混在一起，会将概念的使用混杂在不对应会将类似规律的使用混在一起，会将概念的使用混杂在不对应的规律中。从一个大前提下得推理而发生了遗漏。的规律中。从一个大前提下得推理而发生了遗漏。克服：对比，比较。循环。克服：对比，比较。循环。（4）缺乏对推理步骤间联系的思考。表现为对解题过程很少）缺乏对推理步骤间联系的思考。表现为对解题过程很少问自己为什么！解题中，步骤的选择或者说思考的方向性是问自己为什么！解题中，步骤的选择或者说思考的方向性是很强的。此法有助于理解解题的过程，有助于体会思维过程。很强的。此法有助于理解解题的过程，有助于体会思维过程。AB在外力F作用下，一起匀速运动，判断动摩擦因数且只有该加速度时，物体才能静止且只有该加速度时，物体才能静止斜面光滑，其在外力作用下，斜面光滑，其在外力作用下，与物与物体一起向右做加速运动，体一起向右做加速运动，物体相对物体相对斜面静止。斜面静止。(1)请问物体所受请问物体所受合力合力朝那个方向？朝那个方向？F(2)求解此时的加速度大小求解此时的加速度大小?说明：说明：合力合力与与分力分力之间是之间是等效替代！等效替代！支持力在支持力在y轴上的分力与重力平衡，水平分力即物体所受的合力轴上的分力与重力平衡，水平分力即物体所受的合力如右图所示，小车上固定一弯折硬杆如右图所示，小车上固定一弯折硬杆ABC，杆，杆C端固定一端固定一质量为质量为m的小球已知的小球已知ABC=.（1）小车静止或匀速运动时杆）小车静止或匀速运动时杆C端对小球的作用力大小为端对小球的作用力大小为多少？（多少？（2）当小车以加速度）当小车以加速度a向左做匀加速直线运动时，向左做匀加速直线运动时，杆杆C端对小球的作用力大小为多少？端对小球的作用力大小为多少？AF质量为m的物体与水平面的动摩擦因数为，求在力F的作用下，加速度a的表达式二力平衡二力平衡滑动摩擦力与正压力关系滑动摩擦力与正压力关系思考：思考：牛顿第一定律牛顿第一定律在每条轴的在每条轴的力与运动力与运动的关系！的关系！牛二定律牛二定律有问题我们继续交流！有问题我们继续交流！