類比教學法在中學物理教學中的應用

摘 要：本文通過“重力勢能”類比“電勢能”；“高度差”類比“電勢差”；“高度”類比“電勢”；“水位差”類比“電位差（電壓）”；“萬有引力”類比“庫侖定律”；“電路歐姆定律”類比“磁路歐姆定律”等幾個例子說明類比教學法在中學物理教學中的應用。把難于理解的知識變得容易理解，把難于記憶的知識變得容易記憶，把容易混淆的知識變得清晰，收到事半功倍的學習效果。

關鍵詞：類比；教學法；中學物理；應用

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-010X（2008）02-0053-02

在中學物理教學中常用的教學方法有講授法、實驗法、討論法、探索發現法。每一種方法都有自己的特點、適用條件和適用范圍，都有各自的局限性。

類比教學法應屬于講授法中的一種常用方法，類比教學法就是把學生不容易理解的問題通過類比變得容易理解，把學生容易混淆的知識點通過類比變得清晰，把學生難于記憶的知識通過類比變得容易記憶，通過比較、分析、綜合、概括、推理等思維過程和形式，把科學的客觀性、邏輯性與一些藝術手法結合起來，使學生在學習知識的過程中，提高發現問題、處理問題和解決問題的能力。

在中學物理的教學中，能夠應用類比方法教學的地方很多，如講靜電力學的問題時，我們就可以用類比的方法，通過學生已知的“重力勢能”來類比“電勢能”。在重力場中，物體因受重力作用而相對于某點（參考點）具有重力勢能，而在電場中，電荷因受電場力作用而相對于某點（參考點）具有電勢能；在重力場中，物體在重力作用下從高處向低處移動時，重力做功，對同一物體，高度差越大，重力做功越多。與此類似，電荷在電場中移動時，電場力做功，同一個電荷從一點移動到另一點時，電場力做功越多，就說這兩點間的電勢差越大，從而講清楚“電勢差”（即電壓）的概念；另外，說“電勢”和說“高度”一樣，得選一個起點，即電勢零點和高度的起點是可類比的，選定了電勢零點即可用電勢差定義電場中各點的電勢了。

在學生剛接觸“電壓”這一概念時是比較抽象和難于理解的，電壓即“電位差”，如果用“水位差”來類比不就可以把抽象的問題變得形象化了嗎？以U形管為例，當兩端水位高度一致時，U形管中的水是不會流動的，只有當兩端的水位高度不一致時，即有水位差時，U形管中的水才會流動，且水流方向是從高水位端流向低水位端。同理，在電路中，沒有電位差就不會形成電流，在電阻電路中，電流方向也總是從高電位端流向低電位端；在特殊情況下，水流可以從低水位端流向高水位端，如抽水機抽水時，那是外力對水做了功。類似的，電流也可以從低電位端流向高電位端，如電源內部，那是非靜電力做功的結果。

在講庫侖定律時，我們常把萬有引力定律拿來對比講解，庫侖力和萬有引力的大小都與兩個物體之間距離的二次方成反比，與兩個物體的質量或電荷量的乘積成正比，力的方向都在兩個物體的連線上。利用這種相似性的類比，可以使學生更好地記住這兩個公式，也可以啟發人們思考這樣的問題：庫侖力和萬有引力之間有沒有內在聯系？從更深層次上看，會不會是同一種力相互作用的不同表現呢？從而激發學生的求知欲。

在講到磁路歐姆定律時，我們往往用電路歐姆定律來類比，因為磁路和電路也有很多相似之處，如電路有電阻，磁路有磁阻；電路有電動勢，磁路有磁動勢；電路有電流，磁路有磁通；電路中的電流跟電動勢成正比，而磁路中的磁通跟磁動勢成正比；電路中電流跟電阻成反比，而磁路中磁通跟磁阻成反比；磁路歐姆定律的數學表達式為：磁通=磁動勢/磁阻。電路歐姆定律教學表達式為：電流=電動勢/電阻。可見它們非常相似，故教學時宜采用類比的方法進行教學。

在講電場、磁場時，當我們講完了左手定則，右手定則，右手螺旋定則和楞次定律時，學生對這幾個定則的應用是模糊的，易混淆的，常常是該用左手定則的地方用右手定則，該用右手定則的地方又用左手定則，為幫助學生理解和記憶，我們把這幾個定則放到一起進行比較，比較它們有哪些相似處和異同點，比較它們各自的用途和注意事項，從而使學生能準確地應用這幾個定則。

在講電容的結構及性質時，我們必然要講電容量公式：C=Q/U。為了講清楚電容量與電量Q及電壓U無關，我們還必須進一步說明平行板電容器的容量公式：C=εS/d，即電容量與平行板電容器的正對面積成正比，與兩板間的距離成反比，并與兩板間的介質有關，這一點與電阻類似：導體的電阻與導體的長度成正比，而與導體的橫截面積成反比，并與構成導體的材料有關。不僅如此，在電阻電路中，由歐姆定律變形可得到：R=U/I，這給出了一種測量電阻的方法，并不能說明R與U成正比，與I成反比。事實上電阻與電壓和電流的大小無關，與此類似，電容公式：C=Q/U，并不能說明C與Q成正比，與U成反比，同理，電容量C與電量Q和電壓U是無關的，通過與電阻的類比，我們不難說明電容量與電量和電壓的數量關系，而不是決定關系。

以上例子說明，類比可以把難于理解的知識變得容易理解，把難以記憶的知識變得容易記憶，把容易混淆的知識變得清晰。因此，只要我們善于應用類比的方法進行教學和教會學生應用類比的方法進行學習和記憶，就可以收到事半功倍的學習效果，從而提高學習的效率。

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【責任編輯 張桂英】