用逻辑学理论研究物理概念定义的科学性

　　物理概念是物押^的基本元素.它构成f物埋学的就要基础物珲概念记义的科<t性直接影响蕾物理学的发展和物理学教学质的提卨“逻辑学是研究人们思维的--门科学•对概念的内涵和外延、概念的定义方法和定义规则都有科学的理论用逻辑学方法和理论来研究物理概念定义的科学性•拓宽物理概念研究视野。

　　一、物理概念的内涵和外延

　　1. 物理概念的内涵。物理概念的内涵是指物理概念所反映的物理事物的本质属性。物理概念的定义内容是物理概念内涵的重要部分•因此，要重视物理概念定义的科学性。

　　例《高级中学课本•物理》第一册（必修）人民教育出版社19H5年版，/M8•“速度不但有大小•而且有方向1、矢量•通常把速度的大小叫做速率^”。

　　分析：在物理学中•平均速度的定义式为0jr-•/_J:为位移；平均速率的定义式为r二•厶/为路程-只冇当0时.才有这说明瞬时速度的大小<或摄值）等于瞬时速率：而在一般情况下.I/J!+—定等于△/•这说明速度的大小（或讀值）不一定等于速率。因此.速度的大小（或《值>并非一定是速率物理概念“速率”的科学定义应为：“瞬时速度的大小叫做瞬时速率简称‘速率’。

　　2. 物理概念的外延。物理概念的外延是指R有物理概念所反映的本质属性的物理事物1一个物ffl概念的外延是由具有这个物理概念所反映的本质属性的那些物理事物所组成的类把握住物理概念的外延就是要搞淸物理概念的“适用范围'。

　　例1物理概念“电势”的外延是：电势这个概念适用于静电场.而4〈适用于卨变电磁场等非静电场（如涡旋电场），这是因为静电场是保守力场是有势场.才能引人电势的概念；而髙变电磁场不是保守力场不能引入电势的概念。

　　例2熔解热”这个物理概念的外延是晶体熔解；

　　例3变速运动”这个物理概念的外延是速度方向不受大小变化的运动和速度大小不变“变化的运动以及速度大小和方向都变化的运动；

　　3.物理概念的外延勺内涵的反变X系物理概念的外延与内涵之间存在着反变关系即-个物理概念的内涵增如其外延将减小；-个物理概念的内涵减小，其外延将增大。

　　例《高级中学课本（物理）》第一册•人K教育出版社1995年版•“既要由大小.义要由方向来确定的物理靖叫做“矢摄”。把“矢最”的内涵减少丫一部分（其合成要遵守平行四边形定则）.[»]时也就把“矢M”的外延增大f一部分；如电流强度虽然既有大小、乂有n向.但%合成不遵守平行四边形定则.不是矢m。学生往往根据教材中“矢w”的定义.得出*•电流强度足矢M，,的错误结论,

　　二、物理概念的几种主要定义方法

　　给物概念下矩义就足用简练概括的物利数学语宋揭示物理事物的本质厲性

　　1. 物理概念的属加种差定义法：物理概念的厲加种差定义法就是被下免义的物理概念是由它的种差和邻近的M概念组成的一种定义方法。在物理学中.记性物埋概念和定»物理概念的定忡定义大多都是用这种方法定义的.

　　2. 物理概念的关系定义法=物理概念的艾系记义法就是利用若干个已定义物理概念与被定义物理概念间的物理关系来定义物理概念的•一种定义方法<物理关系定义法义分为物理比值定义法、物理乘积定义法和物理综合关系定义法二种，

　　(1)物理比值定义法：就是利用两个巳定义物理概念的比值来定义物理概念的一种定义方法。在物理学中•很大-部分定量物理概念都是用物理比值定义法来定义的，

　　例1“放人电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电的比值叫做>电场强度其定义式为妄=Y”。

　　例2"在匀变速直线运动中•速度的变化和所用时间的比值叫做勻变速直线运动的‘加速度其定义式为

　　(2) 物理乘积定义法：就是用若干个巳定义物理概念的乘积来定义物理概念的一种定义方法。

　　例1质点的质量和它的速度的乘积叫做这个质点的动.其定义式为

　　例2质点的*重力势能’等于它的质量、重力加速度、岛度三者的乘积.其定义式为

　　(3) 物理综合关系定义法：就是用若干个已定义物理概念的综合关系（不单是比值或乘积）来定义物理概念的一种定义方法。

　　例在阻尼振动中•/时刻的振幅与（/+7')时刻振幅之比的0然对数称为‘对数减缩、其定义式为

　　3.物J1概念的外延定义法。物理概念的外延定义法就是用物理概念的外延来给物理概念下定义的一种定义方法=物理概念的外延定义法又分为物理肯定外延定义法和物理否定外延定义法两种。

　　（1)物理肯定外延定义法：对于外延边界清楚的集合物理概念•若能举出它的全部外延，就可以用肯定它的外延来定义这个物理概念。

　　例"质点在某状态时所具有的动能和势能之和称为‘机械能’，其定义为

　　(2)物理否定外延定义法：如果两个物理概念的外延相互排斥.而其外延相加之和等于它的属概念的外延，可以用否定一方来定义另一方。

　　在逻辑学的定义规则中有一个规则.就是不宜用否定式给概念下定义•给正概念下定义.-•般不要使用否定式，给否定概念下定义.可以用否定式。

　　例1把没有达到饱和状态的气叫做‘未饱和气’。

　　例2“没有做功而使物体内能改耷的物理过程叫做热传递。

　　这两个例子都是用物理否定外延定义法给物理概念下

　　定义的。

　　三、一些物理概念定义不够科学的原因及实例分析

　　在一些物理学教材中.有一些物理概念的定义不够科学.其主要原因有两个：一是没有以逻辑学的理论为指导，对物理概念的内涵揭示不明确，对物理概念的外延界定不淸晰；二是往往忽视逻辑学中一条重要定义规则广在概念定义中•定义项的外延与被定义项的外延必须是的。”

　　举例如下：

　　例1《全日制普通高级中学教科书（试验修订本•必修）物理》第一册，人民教育出版社2000年版•尸24,“‘速度’是表示运动快慢的物理量，它等于位移S跟发生这段位移所用时间/的比值。”

　　分析：速度是矢量.既表示运动的快慢.又表示运动的方向。上面“速度’’定义的定义项的外延是运动的快慢，被定义项的外延是运动的快慢和方向，这两者是不全同的，定义项的外延小于被定义项的外延，犯了“窄冬a亨”的错误.这是不够科学的。"速度”概念科学的定义•应为“‘速度’是表示运动快慢和方向的物理量，它等于位移跟发生这段位移所用时间f的比值。”

　　例2《九年义务教育三年制初级中学教科书（物理）》第一册，上海科学技术出版社2001年版，"扛广物理学中，把垂直作用在物体表面上的力叫做4压力’。

　　分析：垂直作用在物体表面上的力有两种，一是垂直压在物体表面上的力；二是垂直拉在物体表面上的力。垂直拉在物体表面上的力显然不是压力.可见上面“压力”概念定义项的外延，大于被定义项的外延，犯了“定义过宽”的错误，这是不够科学的。“压力”概念科学的定义应为“垂直压在物体表面上的力叫做‘压力’”。

　　例3《高级中学课本《物理》第一册（必修），人民教育出版社1995年版.尸25。

　　“求两个互成角度的力的合力，可以用表示这两个力的线段作邻边.作平行四边形，它的对角线就表示合力的大小和方向.这叫做‘力的平行四边形定则’。”

　　分析：如图1所示，以F,和Ft为邻边作的平行四边形有两条对角线和BD.而只有4C表示F,与尸2的合力的大小和方向.另一条对角线BD不能表示F,与&的合力的大小和方向。按该教材上的定义，这个平行四边形的对角线就表示合力的大小和方向，定义项的外延大于被定义项的外延，犯了“定义过宽”的错误。“力的平行四边形定则”的科学定义应为“求两个互成角度的力的合力，可以用表示这两个力的线段作邻边，作平行四边形，这两个邻边所夹的对角线就表示合力的大小和方向.这叫做力的平行四边形定则。

　　例4《全日制普通高级中学教科书（试验修订本•必修加选修）物理》第二册，人民教育出版社2000年版，P191.“让交流电和直流电通过相同阻值的电阻.如果它们在作If印产生的热量相等.就把这一直流电的数值叫二的‘有效值，”。

　　分析：先来看一个物理实际问题：图2表示一交流电的电流随时间而变化的图象.此交流电电流的有效值为：

　　该交流电的有效值究竟为多少？应是确定的，不应Ji多值的。交流电的“有效值”的科学定义应为“让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在字产生的热置相等•就把这一二的‘有效值，”。这样,一个交流电确定后它的“有效值”就是唯一确定的。

　　此题的正确解是：选取0〜T这段同一时间内来计算即效,•••此题应选(J)。

　　学生在解这道题时往往出现错误，其主要原因是教材中对交流电的有效值定义不够科学。因为考査的时间并不是只要在相同的时间内都可以而是要在交流电周期整数倍的同一时间内才适用。所以该教材中对交流电的“有效值”的定义、其定义项的外延大于被定义项的外延.犯了‘定义过宽”的错误，可能这样做的本意是想讲的通俗一些，学生容易接受，其实际效果是讲的含糊不清反而容易造成学生的误解。

　　物理概念定义不够科学的例子还很多.这不再一一列举。

　　物理概念在物理学教材中具有基础性和f(要件的地位.、我们既要从物理学的物理意义出发•乂要结合“研究人们思维的科学”《逻辑学》来研究如何科学的给物理概念下定义。从物理教学的角度看，教材鸣物观概念的内涵不太明确，外延不够清晰，不但不能降低物理教学的难度反而会给物理教学造成障碍，不利于物理教卞质M的提高，以逻辑学的理论为指导把物理学和逻辑嗲夂叉.来屯杏和研究物理概念的定义使得物理概念的內涵明*物观概念的外延清给分析物理概念的科学性提供新的思想和研究方法来修正现有的一些不够科学的物理概概念定义，近加科学的定义物理概念，这将对物理学的发展和物理教学有重要意义。