類比法與高中物理教學的聯系

　　摘 要： 類比法是認識事物的基本思維方法之一。在兩個物理量及描述該兩事物的模型具有相似性的條件下，我們可以通過類比研究一種事物之后，理解另一事物的特點。類比法是高中物理中最具探索性和最富有創造性的一種思維方法，因而在高中物理教學中要加強應用。本文主要闡述了類比法的含義；與歸納、演繹的區別；類比法的應用在高中物理教學中的作用；類比法在高中物理教學中的實例及應用類比法要注意的問題，以便通過對學生思維方法的訓練，提高學生的學習能力，以適應現代化的要求。
　　關鍵詞： 類比法 高中物理教學 應用
　　1.引言
　　類比法是高中物理教學中最具探索性和最富有創造性的一種思維方法，在科學探索中，類比法的價值為許多科學家所稱道，物理學的歷史向我們揭示了：很多關鍵時刻，物理學家通過類比推理，提出假說，從而獲得巨大的成功。英國物理學家法拉第通過類比“電能生磁”感知出“磁能生”，通過實驗發現“法拉第電磁感應定律”。
　　2.類比法的含義
　　類比法是指在兩事物的物理量及描述該兩事物的模型具有相似性的條件下，我們通過類比研究一種事物，然后感知另一事物。也就是說兩個物理量或者模型有一定的相通性，通過對于簡單的，熟悉的進行分析，從而幫助我們理解復雜的陌生的物理概念。
　　3.類比與歸納、演繹的區別
　　類比法是一種從特殊到特殊的邏輯思維方法，它與從特殊到一般的歸納法和從一般到特殊的演繹法相比，類比法跳過了中間過程，直接把已知和未知相聯系。下圖給出了它們之間的對比：
　　這種關系表明，類比法有著比歸納法和演繹法更為簡捷的特點。因此，類比法是科學研究中十分有用的一種方法。
　　4.類比法在高中物理教學中的作用
　　類比法是一種重要的物理思維。高中生的形象思維一般較好，抽象思維則相對較差。因而學生對物理理論通常是一知半解，不得要領。例如：牛頓第二定律的實驗和探究感應電流產生條件的實驗比較容易理解，但想要得出牛頓第二定律和感應電流產生的條件就非常困難。而運用類比方法教學，以舊帶新，學生能夠較容易地構建出物理概念。
　　5.類比法在高中物理教學中的應用舉例
　　從高中物理教學角度看，各個物理量之間有的有方法上的相似性，有的有定義上的相似性。
　　（1）類比在知識教學中的運用。
　　一般來說，一個研究對象從不同的角度來看會有不同的特征。應用類比法于高中物理物理教學，其關鍵就是引導學生根據所研究的問題的性質來恰當地選取作為類比的兩個對象的對應特征。
　　例1：電勢能增減問題：不少同學在分析物體的重力勢能與高度的關系，電勢能的增減問題時，習慣性地做了以下的類比：重力勢能——電勢能、高度——電勢、高度升高（降低）——重力勢能增加（減少），所以電勢降低（升高）——電勢能減少（增加）。顯然，錯誤的原因在于選擇了不恰當的依據。我的方法是：
　　問：重力對物體做功和電場力對電荷做功有什么共同特點?
　　答：與路徑無關。
　　問：功與能量有什么關系?
　　答：功是能量轉化的量度。
　　問：勢能的變化有什么決定?
　　答：由做功決定。
　　這樣就找到了功和勢能變化的關系，這就是類比的根據。
　　問：重力對物體做正（負）功，重力勢能怎樣變化?
　　答：重力勢能降低（升高）。
　　問：電場力對電荷做正（負）功，電勢能又是如何變化的呢?
　　答案就自然出來了。再通過舉例說明，絕大部分學生不僅輕松地掌握了這一內容，而且對如何應用類比有了較深的印象。
　　例2：在磁場概念的教學中，先列出磁場和電場相同的性質：
　　如電荷之間存在相互作用力，磁極之間也存在相互作用力，電荷間相互作用遵循的是同種電荷相斥而異種電荷相吸，磁極間相互作用遵循的是同名磁極相斥而異名磁極相吸。從而進一步類推：電荷周圍存在電場，推知磁體周圍存在磁場；電荷間的相互作用力是通過電場傳遞的，推知磁極間的相互作用力是通過磁場傳遞的，電場是一種物質，推知磁場也是一種物質。這是類比法在概念教學中的運用的很好的范例。
　　（2）類比在物理教學方法上的運用。
　　物理方法是研究和處理物理問題的思路和方式，也就是物理思想。一般來說，一種物理方法可以處理具有相同模型的物理問題。若教學中抓住物理問題的特征，通過類比，在不同的內容上和不同的題目上使用同一種方法，則可達到加深理解物理方法的目的。
　　例3：比值法是一種常見的定義物理量的方法。比值法應用的一個例子是：速度是位置的變化與時間的比值，表示運動變化快慢的物理量，而加速度是速度的變化與時間的比值，感應電動勢是磁通量的變化量與時間的比值，通過類比，我們可以得出結論：加速度是表示速度變化快的物理量，感應電動勢與磁通量的變化快慢有關。
　　例4：歐姆定律（I=U／R）和牛頓第二定律（a=F／m）的類比也有形式和性質的類比，形式上看，I和a產生的原因分別是因為有U和F，這是一種關系上的類似，從而進一步通過理解a與F成正比，和m成反比來理解I和U，以及R的關系就非常容易了。
　　6.應用類比法應注意的問題
　　（1）扎實的基礎知識是運用類比法的前提。
　　類比法是要把兩個相似的模型中，一個已知模型的屬性遷移到另一未知模型中去。假如學生對已知的模型的屬性含糊不清的，則無法進行聯想和類比。因此，在高中物理教學中要強化基礎教育，以及基本模型的建立。
　　（2）糾正錯誤的類比，形成正確的認識。
　　類比法是一種發現新事物規律的方法，而不是嚴格的邏輯推理。在探究新的物理概念是必須要找到適當的依據，合理運用類比法。老師要對學生不恰當的類比給予及時糾正，以免形成錯誤的概念，不利于以后的學習。
　　7.結語
　　類比法符合人類認識事物的規律和當代教育學、心理學規律。類比法，不僅可把抽象的新知識與舊知識聯系起來，變抽象為具體、變難為易、變繁為簡，而且具有開拓思維、舉一反三、觸類旁通的作用。但由于類比是一種偶然性的推理，有時結論不一定正確，這正是學生容易犯的錯誤。故在高中物理教學中，應引導學生仔細分析、比較，透過現象抓住新舊知識共同的特征，選擇恰當的類比對象，提高其結論的可信度，熟練地掌握和應用類比方法。
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