物理学源于对客观世界的观测,其目的就是为了解释客观现象,发掘现象背后的客观规律。因此,物理学中的最基本的概念及相应物理量的引入,都是需要实验作为支撑的,不是凭空产生的。
人们一般把牛顿力学分为3块内容:运动学、动力学、静力学。运动学只涉及位矢、速度、加速度的问题,即只谈运动现象,不涉及背后的原因。动力学则要揭示物体间相互作用(牛顿将之归结为力)对运动的影响,动力学问题涉及力和质量,重要的动力学量:力、动量、力矩、角动量、动能或机械能。静力学则是动力学的特例,研究物体静力平衡问题。
下面就单纯从运动学角度介绍速度概念和速度这个物理量的引入。
在运动学范畴建立速度概念和相应物理量,只需有空间和时间概念就可以,这时物体就是几何形体,不涉及质量。
基于这样的实验事实:(1)物体都在运动,即运动是物质的本性之一,(2)物体运动有不同方向,且有快有慢。需要引入什么概念表征物体的运动特性?首先可以引入位矢概念并定义相应的物理量:矢量r,物体的位矢r变了,则表明物体运动了。但只有位矢不够,它只能表征物体动了,不能准确地表征物体运动有不同方向和快慢。进一步引入速度概念解决运动方向及快慢问题。那相应的物理量怎么定义,考虑到位矢随时间变化就表明物体在运动,则相应物理量的定义应该用到位矢和时间。通常以最最简单的关系下定义:线性或反比关系。则定义矢量v表示速度,规定它等于位矢对时间求导(大小是路程对时间求导,匀速直线运动下就是路程除以时间)。这样定义的矢量v能不能准确的反映运动方向即快慢,还需把该量用到其它涉及到运动的问题中进行检验,历经大量实践的检验,好使,就表明这样引入的物理量合适,正确。
物理学很多基本概念和相应物理量都是以上述类似方式建立的,如力、惯性质量、温度、理想气体温标、电荷、电场等。
物理学最终目的是解释客观现象,发掘客观规律。这意味着需要依据实验,建立能反映客观规律的物理量之间的定量关系式。物理量之间的定量关系式表明物理量之间存在逻辑关系,所以可以把数学和逻辑学当做方法用到物理问题研究中。但这些也是物理学(自然科学)和数学、逻辑学、诡辩、迷信的分水岭。数学是有了基本公理,就可以依据逻辑推演出一个理论体系,它可以不依赖客观世界,只存在于脑袋中,所以数学是科学,但不是自然科学。逻辑学、诡辩、迷信就更不是自然科学。近现代物理学史上,很多物理学家数学并不太出色,但却做出了惊人的发现,就在于他在不停地思索猜测实验现象背后的东西,这些思考过程中很多时候是没有什么逻辑可言的。
目前中学物理中的主要问题是把数学、逻辑等和物理混到一块,甚至混为一谈。的确,物理需要用到数学、逻辑等,但这些不是物理。举个例子,不少高中教材中把牛顿力学中的相对运动变换—伽利略速度变换说成是速度合成与分解。“速度合成与分解”这种说法极易是学生造成错觉,伽利略速度变换就是数学矢量合成或分解公式而已,完全忽视了参考系的重要性。忽视各个速度是在那个系中测量的,忽视为什么不同系的速度可以直接以矢量叠加(使用了绝对空间和绝对时间)。
该题的问题在于,对一个没有学过任何物理的人来说,竟然可以只依靠(1)语文的阅读理解得到正确答案,(2)情商高得到正确答案(听出题人的话)(2)依靠数学或逻辑学得到正确答案。这是在考查学生的物理知识吗?
建议出题的老师去知名大学物理系去进修,以提高物理品味。
既然是物理题,就要有物理味,而不是搞成数学或逻辑概念那套东西,这种东西多了,会使人走向诡辩。看看回帖中那些说风凉话的得意者,基本是这一类,这类人可能与之讨论毫无意义,那些被动的反倒是认真思考的。
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