“類比法”在物理教學(xué)中的運(yùn)用

培養(yǎng)學(xué)生正確的思維方法和思維能力，是高中物理教學(xué)最重要的目的之一。在物理學(xué)習(xí)中運(yùn)用正確的物理思維方法是非常重要的，特別是“類比法”的運(yùn)用有著更加重要的意義。利用“類比法”可以幫助學(xué)生把陌生的問(wèn)題與自己熟悉的事物進(jìn)行比較，從而找出它們的相似或相近之處，達(dá)到認(rèn)識(shí)事物的規(guī)律和本質(zhì)的目的。我介紹自己的體會(huì)。

一、“物理矢量”與數(shù)學(xué)中的“向量”類比

幫助學(xué)生把“物理矢量”與數(shù)學(xué)中的“向量”進(jìn)行比較，找出它們的共性和相同點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)它們的計(jì)算規(guī)律，并引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用“三角形法則”和“相似形法則”等方法解決物理問(wèn)題。例如在力、位移、速度、電場(chǎng)強(qiáng)度，以及磁感應(yīng)強(qiáng)度等物理量的教學(xué)中將其與“向量”進(jìn)行對(duì)比，知道這些物理量都是有大小和方向的，并且知道它們的線段的長(zhǎng)度表示大小、箭頭表示方向，同時(shí)了解這些物理量與“向量”的區(qū)別在于物理量有單位，而“向量”無(wú)單位，但是計(jì)算方法與“向量”相同，從而進(jìn)一步加深對(duì)物理量的正確理解。

二、相同形式的公式的“類比”

這種“類化”就是把表達(dá)不同規(guī)律和定律而具有的公式相似的形式進(jìn)行比較，找出它們相同的變化特點(diǎn)和變化關(guān)系，達(dá)到掌握知識(shí)的目的。

教師在教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生在課余時(shí)間把形似而內(nèi)容要點(diǎn)不同的公式列出來(lái)進(jìn)行比較，找出它們的共性和個(gè)性，從而掌握每一個(gè)公式的特點(diǎn)和區(qū)別（例如：公式v=s/t、I=U/R、C=Q/U、a=F/m等）。教師在教學(xué)中首先幫助同學(xué)們找出共性：一是它們的形式相同，二是公式中有些物理量的屬性相同，三是公式中其他物理量的變化特點(diǎn)一樣；其次幫助他們從公式中找出其中一個(gè)量不隨其他量的變化而變化（例如：同一段物體它的質(zhì)量和電阻保持不變，而I與U、a與F成正比的關(guān)系一樣。又如：C=Q/U這個(gè)公式中對(duì)于固定的電容器來(lái)說(shuō)“C”是不變的，與其他物理量無(wú)關(guān)）。

三、知識(shí)內(nèi)容之間的“類比”

這種“類比”就是把物理知識(shí)中內(nèi)容語(yǔ)言敘述形式相似而內(nèi)容實(shí)質(zhì)不同的概念、定律等進(jìn)行比較，從而達(dá)到理解的目的。

教師在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生把有相似特點(diǎn)的物理知識(shí)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)它們之間的相似及不同之處，達(dá)到加強(qiáng)記憶的目的，從而提高記憶能力。例如，教學(xué)中常常把電場(chǎng)與重力場(chǎng)、電勢(shì)與高度、電勢(shì)差和高度差、庫(kù)侖定律與引力定律等知識(shí)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行比較，幫助學(xué)生理解這些內(nèi)容之間的共同點(diǎn)和區(qū)別，避免混淆。又例如，在教學(xué)庫(kù)侖定律時(shí)，從內(nèi)容的文字?jǐn)⑹龊凸降男嗡婆c萬(wàn)有引力定律從三方面作比較：（1）引力和庫(kù)侖力都與距離的平方成反比；（2）都有與乘積成正比的敘述；（3）從公式F=Gm■m■/r■和F=kQ■Q■/r■來(lái)看，形式相同但其實(shí)質(zhì)不同，一個(gè)是用來(lái)計(jì)算有質(zhì)量的物體間引力的大小，另外一個(gè)是用來(lái)計(jì)算電荷間的作用力大小。再例如，在對(duì)很多物理量進(jìn)行定義時(shí)都采用比值法進(jìn)行定義，像對(duì)速度、電流強(qiáng)度、電勢(shì)差等物理量的定義。再比如以下幾種類比：

1.引入電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行類比：在引入電勢(shì)之前，可復(fù)習(xí)電場(chǎng)強(qiáng)度的引入過(guò)程，說(shuō)明在電場(chǎng)中某點(diǎn)，隨著檢驗(yàn)電荷電荷量的增大，所受電場(chǎng)力成正比地增大，但電場(chǎng)力與電荷量的比值是確定的，這就是該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。它與檢驗(yàn)電荷的電荷量無(wú)關(guān)，是表示電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量。與電場(chǎng)強(qiáng)度的引入過(guò)程類比，結(jié)合具體的電場(chǎng)定性地說(shuō)明：在電場(chǎng)中某點(diǎn)，檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能隨電荷量的增大而成正比地增大，但電勢(shì)能與電荷量的比值是確定的，它就是表示電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量。結(jié)合教材的推導(dǎo)，從而引入電勢(shì)，電勢(shì)的高低也與檢驗(yàn)電荷的電荷量的大小無(wú)關(guān)，而是由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定。

2.電勢(shì)能與重力勢(shì)能進(jìn)行類比：在教材中從電場(chǎng)對(duì)電荷做功的角度出發(fā)，推知在勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)力做功與移動(dòng)電荷的路徑無(wú)關(guān)，進(jìn)而指出這個(gè)結(jié)論對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng)也是適用的，并與重力勢(shì)能類比，說(shuō)明電荷在電場(chǎng)中也具有電勢(shì)能。電場(chǎng)力做功的過(guò)程就是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)程，電場(chǎng)力做的功只能決定電勢(shì)能的變化量，而不能決定電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能的數(shù)值，因此有必要規(guī)定電勢(shì)能零點(diǎn)。

3.電勢(shì)差與高度差進(jìn)行類比：當(dāng)討論電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度方向的關(guān)系時(shí)，為了便于學(xué)生接受，我們可以舉例說(shuō)明：自山頂上從坡度不同的兩個(gè)方向下到同一水平面，坡度陡的方向，單位長(zhǎng)度的水平距離上高度下降大，即高度下降得快；再結(jié)合《物理選修3-1》課本P26的1.6-2的勻強(qiáng)電場(chǎng)講解，沿不同的方向，電勢(shì)下降的差值都相同時(shí)，沿電場(chǎng)線方向的距離最小，即電勢(shì)降落最快，因而得出：電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是指向電勢(shì)降落最快的方向，再通過(guò)計(jì)算兩種方式電場(chǎng)力所做的功比較得到結(jié)果。

四、物理現(xiàn)象的“類比”

在物理知識(shí)中有很多內(nèi)容具有相似性，具有相同的物理規(guī)律，解決問(wèn)題的思路一樣，處理問(wèn)題的方法和手段也一樣。例如：物體在重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)與帶電粒子在勻場(chǎng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)相比較可知，只是物體的加速度不同，但有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即勻場(chǎng)電場(chǎng)一旦確定，它們各自的加速度都保持不變；垂直磁場(chǎng)方向的帶電粒子在勻場(chǎng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)與物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)比較可知帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律與圓周運(yùn)動(dòng)相同。通過(guò)這些類比幫助學(xué)生從中找出物理現(xiàn)象之間的共同規(guī)律，進(jìn)行歸納小結(jié)，提高學(xué)生解決物理問(wèn)題的能力、分析問(wèn)題的能力。

五、“物理圖像”與“數(shù)學(xué)圖像”類比

這種“類比”就是把描述物理量間變化關(guān)系的圖像與數(shù)學(xué)中函數(shù)像作比較，找出它們之間的特定關(guān)系，了解物理圖像的特定含義，達(dá)到掌握物理知識(shí)的目的。例如：在勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的教學(xué)中，利用數(shù)學(xué)中一次線性函數(shù)的特點(diǎn)找出物理圖像與V、t軸的交點(diǎn)的意義，圖像斜率的意義，從而加深了對(duì)速度、加速度和位移的理解，鞏固了基礎(chǔ)知識(shí)。

我在教學(xué)中運(yùn)用類比法，取得了良好的效果，學(xué)生普遍反映這種方法對(duì)學(xué)習(xí)物理很有用處，有利于提高自己的自學(xué)能力。