邏輯學(xué)是從結(jié)構(gòu)方面研究思維形式及規(guī)律的科學(xué)。邏輯思維的基本規(guī)律有四個即同一律、矛盾律、排中律和充足理由律。它們是保證我們正確思維的必要條件。如果違反了它們,就像違反了其它客觀規(guī)律一樣,都要犯錯誤。
例如求勻變速直線運動的位移。因為速度是連續(xù)增加(或減?。┑摹K云鋵嵸|(zhì)上是積分問題。在高中階段必須用其他方法代替,利用速度-時間圖像是一個可行的好辦法,當(dāng)然也不能躲開極限概念。
為了求變速直線運動的位移,在講勻速直線運動時,要畫出它的速度-時間圖像,如圖1所示,論證圖中的Ov0At1面積在數(shù)值上等于v0t1,即等于時間t1內(nèi)的位移;然后利用極限思想論證,物體在做變速直線運動時,速度-時間圖像下面的面積在數(shù)值上等于時間t1內(nèi)的位移如圖2所示。在此基礎(chǔ)上求勻變速直線運動的位移等于圖3所示中的梯形面積:
S=v0t+12at2。①
如果不這樣處理教材,而是先認(rèn)為勻變速直線運動的平均速度等于初、末速度的算術(shù)平均值,即=v0+vt2。②
然后根據(jù)定義式:s=t計算位移s,結(jié)果是對的,但是所用的公式②是沒有根據(jù)的。②式是在有了位移公式①才能得出的。
還有一個與此類似的問題。如圖4所示,當(dāng)金屬棒AC以A為軸,在勻強磁場B中,勻速轉(zhuǎn)動時,求AC兩端的電勢差。已知棒長為L,旋轉(zhuǎn)的角速度為ω。
有的學(xué)生把C點的線速度vC=ωL代入法拉第電磁感應(yīng)定律的公式:E=BLv,①
得:E=BL2ω。②
顯然這是不對的,因為AC上各點的線速度是不同的,vC是最大線速度,從②得出的電動勢一定大于實際值。
而在解題當(dāng)中,有人用中點的線速度代入①計算電動勢,雖然最后的結(jié)果正確,但理由不充分。而對于高中階段,該題的正確解法應(yīng)該是
利用法拉第電磁感應(yīng)定律的一般形式:
E=ΔΦΔt。③
由桿AC繞A作勻速圓周運動,因此考慮AC在一個周期T內(nèi)掃過的磁通量為BπL2,即Δt=T,ΔΦ=BπL2,而T=2πω,則代入③得:
E=BπL22πω=12BL2ω。④
由④和①相比可看出:
v=Lω2=vc2=12Lω。
v可以叫做AC旋轉(zhuǎn)時的有效線速度,它等于端點C線速度的一半,也等于AC中點的線速度。第二種解法的“依據(jù)”到這里才得到證明。
上面求得的E只是題中所問AC的電動勢UAC的大小,根據(jù)右手定則可以判斷C點電勢高于A點,所以UAC=-12BL2ω。
(欄目編輯羅琬華)