四種類比法在物理教學中的應用

吳新生

【摘 要】闡述利用類比法通過分析、對比、聯想、轉化與驗證的思路將新的、復雜的、困難的知識與舊的、簡單的、易懂的知識聯系起來，運用已經掌握的知識和方法來學習和理解新的知識，減輕學生對新知識的畏懼心理壓力。同時也為教師講授課程、梳理知識脈絡作出一定的指導，幫助學生理解知識。

【關鍵詞】高中物理 類比法 教學策略

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）01B-0112-03

高中物理教學中，我們發現很多知識都是有一定的規律可循的，教學者要做的就是去研究這些物理知識應用的規律，并在實際的教學中滲透這些學習方法和學習規律。筆者就此從解題中歸納的現象、過程、模型與思維四種類比法講解類比法在物理教學中的應用。

一、現象類比法

生活中的許多現象都蘊含著豐富的知識與哲理，比如很多學歷不高的老師底下總有一手壓箱底的好活兒，他們手下的工藝品更是不甚枚舉。仔細觀察就會發現，其實是他們使用自己豐富的實踐經驗錘煉出了自己的一雙巧手。教學中，各種有趣的物理現象為我們的學習創設了最原始也最簡潔明了的參照。我們在學習新的知識或解答題目時，也總是以這些形象的視覺現象來作為第一手的資料進行思考。

〖例1〗 順正向傳播的一個波形，t=0時所形成的圖形如圖1-1，另外兩個圖是x軸上振動形成的質點的運動圖象。

在解決振動問題的過程中，繩子產生的波動是經常被教師和學生拿來做探討問題的參照物，在分析的過程中，由形象進入抽象的過程為學生進行思考提供很大的便利，其質點的運動規律也符合振動圖象所反映的運動規律，這就是現象類比法的用處所在。

二、過程類比法

過程類比法，即將不同類型的物體和不同的運動方式進行分析和對比，發現其中的運動原理與分析思路的相似性，然后應用所學的基礎知識進行類比式分析，參照已經學過的分析過程和計算方式，對所求問題進行求解。

〖例2〗（1）如圖2-1所示，由圓形和直線型理想軌道組成的運動系統中，有一個理想直線懸桿在直線型軌道上方，套有一理想圓鐵環，直線型軌道與環心軸線相重合，在圓軌上高h處從靜止滑下一塊理想磁鐵B，滑到直線軌后運動至環A附近，設 A、B質量為mA，mB，解出環所得最大速度以及在全程中環和磁鐵能夠得到的總內能。

（2）如圖2-2所示，質點B在h高度的理想軌道上靜止下滑，到達直線軌道上后撞上質點A，且A、B形成了一個整體，解 A所得最大速度及系統增加的內能。

過程類比法是指通過在解題的過程中，找出兩者的相似性，上例中即是通過碰撞所形成的內力作用力與磁鐵所形成系統后所產生的內力作用進行類比，從而應用能量守恒最終解決了問題。

三、模型類比法

模型類比法是高中物理題目分析中常用的一種分析方法，高中物理常常建立的模型包括皮帶、斜面、人船、單擺、彈簧、平拋、爆炸、子彈打木塊等經典模型，認識和掌握這些模型為解決實際的物理問題提供極大的幫助。

〖例3〗（1）圖3-1所示，理想平面上二個帶有正電荷的質點A、B質量為m和2m，A從某個遠距離以初速度v0向著B靠近，求

① 兩個質點之間的距離最小時，二者的速度；

② 兩個質點再次相距最遠時，二者的速度。

（2）圖3-2所示，理想水平面上有兩個質點質量分別為mA，mB由一根彈簧進行相連，初始時刻彈簧處于自由狀態。現在A得到了一右向的瞬時水平沖量，初速度為v0的A開始進行壓縮彈簧的運動，進而B也開始進行了運動。求

① 該系統所能獲得的最大彈性勢能；

對二者進行分析可知，點電荷進行運動的物理模型與彈簧進行壓縮的運動過程極為類似，在解決點電荷的運動時，類比彈簧的運動可以直觀地理解題目所表達的含義，解答步驟也是大概差不多的。

〖解析〗 （2）系統能夠得到的彈性勢能的大小取決于彈簧被壓縮的程度。根據題意可知：在A、B二者的v大小相等時，彈簧形變最大，儲存的彈性勢能也最大。

模型分析法是物理學科中的一把利器，掌握平時所見的模型的益處是不言而喻的。模型對于分析問題、設計解決方案，有著不可估量的意義。

四、思維類比法

思維類比法是基于處理不同的題目時，可以采用跨越章節和范疇的物理學知識，對知識進行仔細地邏輯推理，這種方法類比的相似性大多建立在豐富的日常知識的基礎上，只有掌握大量的習題實踐經驗，才能在日常的學習中比較出色地應用該方法。

〖例4〗 （1）理想水平面上，三個帶電質點a，b，c各自處在一個正三角形的三個頂點上。a，b的正電荷量為q，質點c帶負電。該系統處于水平放置的均勻電場中。已知靜電場力常量為k。假設三個只質點都處于v0=0狀態，那么勻場強為（ ）

可以看出，思維類比法最終將貌似不是一個系統的知識放在了同一個系統中，這是基于一種透過現象看本質的方式，對于學生學習物理知識，掌握解題技巧有很大的挑戰性。

綜上，類比法用于解題中，從已有的解題經驗和生活經驗出發，充分考慮了知識的相似性與原理性，根據已有的解題方法進行變通或變形，從而打開解題思路，完成對題目的解答。過程類比法注重溫故知新，模型類比法注重經典物理模型的應用，思維類比法注重常用分析方法的普適性，類比法使學生在物理學習的道路上越走越寬闊。

（責編 盧建龍）