淺談?lì)惐确ㄔ谖锢斫虒W(xué)中的應(yīng)用

(江蘇省儀征市第二中學(xué)，江蘇 揚(yáng)州 211400)

類比法(Method of analogy)也叫比較類推法.是指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測(cè)與其類似的事物也具有這種屬性的推理方法.類比法的作用是“由此及彼”，如果把“此”作為是前提，“彼”看作是結(jié)論，那么類比過(guò)程就是一個(gè)推理過(guò)程.類比法的特點(diǎn)就是先比后推，既要比共同點(diǎn)，又要比不同點(diǎn)，類比對(duì)象間存在的共同點(diǎn)和相似性是類比法能夠?qū)嵤┑那疤釛l件，沒(méi)有共同點(diǎn)和相似性的對(duì)象之間是無(wú)法進(jìn)行類比的.類比法在研究物理問(wèn)題上曾發(fā)揮較大威力，19世紀(jì)50年代，W.湯姆生就曾用類比法研究電學(xué)問(wèn)題，他將靜電力分布和熱流分布進(jìn)行類比，指出電場(chǎng)線與熱流線、等勢(shì)面和等溫面、電荷與熱源相對(duì)應(yīng)，達(dá)到了預(yù)期結(jié)果.在高中物理教學(xué)中同樣可以采用類比法進(jìn)行教學(xué)，根據(jù)知識(shí)間的相似性，移植現(xiàn)成的物理概念、圖像及表達(dá)式，認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)新知識(shí)，中學(xué)物理的許多知識(shí)點(diǎn)間是可以類比的，如用直觀、形象的水壓和水流來(lái)類比抽象的電壓和電流，就可以降低學(xué)生學(xué)習(xí)電壓和電流的難度，從而避免學(xué)生由于某些物理知識(shí)的抽象性造成的學(xué)習(xí)困難，使學(xué)生易于學(xué)習(xí)和掌握新知識(shí).

1 用電場(chǎng)強(qiáng)度類比磁感應(yīng)強(qiáng)度

在講授物理3-2中《磁場(chǎng)》這一章知識(shí)時(shí)，由于磁場(chǎng)和電場(chǎng)都非常抽象，學(xué)生普遍感到學(xué)習(xí)有些困難，但磁場(chǎng)和電場(chǎng)具有很多相似性，教學(xué)時(shí)就可以采用講授《電場(chǎng)》這章知識(shí)的方法來(lái)組織教學(xué)，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)和練習(xí)，已初步建立了電場(chǎng)的知識(shí)體系，這樣就可以大大降低學(xué)生學(xué)習(xí)磁場(chǎng)的難度.通過(guò)類比法學(xué)習(xí)磁場(chǎng)知識(shí)的同時(shí)，又可以反過(guò)來(lái)加深對(duì)電場(chǎng)知識(shí)的理解和鞏固.

2 用重力場(chǎng)類比電場(chǎng)

在學(xué)習(xí)電場(chǎng)能的性質(zhì)及其描述的物理量電勢(shì)φ和電勢(shì)差U時(shí)，可用重力場(chǎng)來(lái)類比，一是重力場(chǎng)與電場(chǎng)都屬保守力場(chǎng)，具有相似性，可以進(jìn)行類比.二是學(xué)生有很好的重力場(chǎng)知識(shí)的儲(chǔ)備.

根據(jù)重力勢(shì)能是由物體與地球組成的系統(tǒng)共同具有的，推出電荷的電勢(shì)能應(yīng)是電荷與電場(chǎng)共同具有的.在學(xué)習(xí)電勢(shì)φ這個(gè)概念時(shí)，學(xué)生普遍感到難掌握和理解，可根據(jù)公式EP=mgh與EP=qφ來(lái)類比，電場(chǎng)中電勢(shì)φ與重力場(chǎng)中高度h類似，由于高度h具有相對(duì)性，與參考位置選取有關(guān)，順理成章得到電勢(shì)φ同樣具有相對(duì)性，與零電勢(shì)位置選取有關(guān).也可由重力場(chǎng)中高度差Δh與參考位置選取無(wú)關(guān)，類比出電場(chǎng)中電勢(shì)差U與零電勢(shì)位置選取無(wú)關(guān).由重力做功特點(diǎn)類比得出電場(chǎng)力做功特點(diǎn)，即電場(chǎng)力做功只與電荷在電場(chǎng)中初、末位置有關(guān)，而與經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)，所有這些，都有利于學(xué)生掌握像電場(chǎng)中抽象和難于理解的概念和規(guī)律，同時(shí)學(xué)生也可以通過(guò)類比法的應(yīng)用，掌握處理物理問(wèn)題的方法，增強(qiáng)學(xué)生探索未知世界的能力.

3 由水的流量計(jì)算，類比推出流體及類似流體的相關(guān)結(jié)論

水的流量Q是水流通過(guò)水管某一截面單位時(shí)間內(nèi)水的體積，通常是通過(guò)建立柱體模型，對(duì)水流應(yīng)用微元法加以處理.

例1 已知水管的橫截面積為S，水在管中的流速為v，求水管中水的流量.

圖1

例2 有一電扇，每片葉片長(zhǎng)度為L(zhǎng)，扇葉旋轉(zhuǎn)推動(dòng)空氣運(yùn)動(dòng)速度為v，設(shè)空氣密度為ρ，求電扇推動(dòng)空氣做功的功率(假定電風(fēng)扇對(duì)空氣所做的機(jī)械功全部轉(zhuǎn)化為空氣的動(dòng)能).

圖2

通過(guò)類比水流建模，把一個(gè)氣流動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)靜態(tài)問(wèn)題，這樣就成為一個(gè)易求模型.

例3 根據(jù)安培力是洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)，推導(dǎo)帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)所受洛侖茲力大小.

圖3

通過(guò)類比水流模型，把一個(gè)微觀抽象的電荷動(dòng)態(tài)情境轉(zhuǎn)化為一個(gè)靜態(tài)模型，使抽象問(wèn)題形象化、直觀化，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)微觀世界知識(shí)的難度.

事實(shí)上，高中物理中很多知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)都可采用類比法進(jìn)行教學(xué)，如：研究核外電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，可類比天體在萬(wàn)有引力作用下的運(yùn)動(dòng)，也可用靜電場(chǎng)類比電流場(chǎng)等.

總之，正確運(yùn)用類比法進(jìn)行教學(xué)，可以達(dá)到以下效果：(1)可降低學(xué)生接受新知識(shí)的難度和坡度，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果.(2)可以揭示各知識(shí)點(diǎn)之間的區(qū)別和聯(lián)系，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握.(3)通過(guò)教師在教學(xué)過(guò)程中類比法的使用，可使學(xué)生學(xué)到科學(xué)的研究方法，并通過(guò)該方法去學(xué)習(xí)新知識(shí)，認(rèn)識(shí)未知世界.在使用該方法時(shí)，切記牽強(qiáng)附會(huì)，生搬硬套，在充分利用各知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系和共性的同時(shí)，注意揭示各知識(shí)點(diǎn)間的區(qū)別，從而對(duì)新知識(shí)有更深刻、更全面的了解和掌握.