類比法在高中物理電磁學復習中的應用研究

郭泉嶺

【摘要】高中物理電磁學是高中物理知識體系中最重要的知識學習部分，其難度系數在物理知識系統也一直居高不下，成為歷年物理高考的必考的綜合題之一，可想而知其復習的重要性。而類比法應用于高中電磁學復習中，能夠將電滋學知識、運動學知識等聯系起來復習，不但將分散的電磁學知識有效整合起來，方便復習，還在很大程度上實現了學生對電磁學知識的綜合掌握與應用。所以，本文作者對類比法在高中電磁學復習中的應用進行詳細分析。

【關鍵詞】高中物理 電磁學 復習 類比法

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）06-0078-01

教學和知識復習中的類比法，是指將兩種或兩種以上相似的知識內容聯系和整合在一起教學、學習和復習，以加強學生對知識的印象和記憶，進而達到掌握和應用知識的目的。將類比法應用在高中物理電磁學復習中，能夠將多種類似的知識原理、知識概念、物理模型及解題方法整合和聯系在一起復習，即節省了復習時間，又提高了學生的記憶力，進實現高效復習高中電磁學復習的目的。

一、高中物理電磁學概念類比復習

1.“靜電場和穩恒磁場”理想模型類比復習

該類比復習方法主要應用于“靜電場和穩恒磁場”的復習，即使用性質與該知識點相似的模型，實現“靜電場和穩恒磁場”具體化，不但簡化了相關知識點，還有效加深對該知識點的記憶。例如，模仿力學中的“質點”與“剛體”理想模型，構建具體化、細微化的電荷和電流模型，并且該模型中還忽略了電荷帶電體體積、帶電體形狀和帶電體幾何尺寸，直接將這些帶電體集中成一個而電量集，而對于連續分布帶電體，則直接用微元幽表示，電荷理想模型可以反映出靜電場的變化情況；穩恒磁場則是通過電流理想模型反映，即載流導線在其周圍空間激發磁場的微元變化模擬空間。

2.“電場和磁場”基本特征量類比復習

電場和磁場的是高中物理電磁學中的基本知識，是高中物理?？嫉膬热葜?，主要考選擇題，所以對其復習是必然的。利用有基本特征量類比復習法復習“電場和磁場”的原理，是通過比較兩者的共性與異性，實現對兩者的區別。通過該類比復習方法可以明確了解到電場與磁場的共性是兩者都都對被放入電場和磁場的電荷產生力作用，分別產生的力是庫侖力和安培力，其作用可以通過強度矢量和磁感應強度矢量來表征。不但簡單明了的復習了電場與磁場的共性，還連帶與之相關的庫侖力和安培力知識也得到了簡單復習。

例如，根據上面提到了強度矢量和磁感應強度矢量，推導出點電荷由激發的場強為，進一步證實場強只與場源電荷、場點位置及周圍的介質有關；與之對應的電流元激發的磁感應強度根據以上特征量類比復習法。也可以推出磁感應強度為，實現強度矢量和磁感應強度矢量的同步復習[1]。

二、高中物理電磁學規律類比復習

1.“庫侖定律”基本實驗定律類比復習

“庫侖定律”是電磁學中最常見的定律，它主要表達的是靜止電荷激發靜電場的運行規律，實質上可以直接用點電荷表示。應用基本實驗定律類比復習“庫侖定律”的原理是利用滿足庫侖定律的實驗實現對點電荷場強激發原理及公式的復習，利用基本實驗定律類比法，可以進一步了解和復習點電荷場強。

實驗是根據矢量場的疊加原理實現的，即的原則求出任意帶電體在某一點空間激發的場強，該實驗方法還可以應用于恒定電流激發穩恒磁場的強度復習，即根據以上實驗原理及方法推導出，在空間任何一點處激發的磁感應強度為，該公式的實驗推導滿了畢奧——薩伐爾定律，該定律地位與庫侖定律相當。

2.“矢量場”重要定理類比復習

矢量場是電磁學中較為重要的定理之一，也是高中物理電磁學考試的重點內容之一，所以對其進行復習是必要的。通過類比法了解到“矢量場”重要定律可以從靜電場矢量場和穩恒磁場矢量場兩方面進行復習，因為與之相對應的靜電場高斯定理及環路定理、穩恒磁場高斯定理及環路定理在計算原理上存在很多相似之處，可以利用類比法同時實現兩重要定理的復習。即，靜電場高斯定理為，該公式反應出靜電場的性質實質上是有源場，即電場線有始終且不閉合；相應的環路定理為，反映電場力是保守力，靜電場是保守場，所以得出有源無旋場是靜電場的性質。與此類似的穩恒磁場高斯定理根據其推導原理，可以推導出穩恒磁場高斯定理為，反映穩恒磁場實質上是無源場，即磁場線呈無頭無尾狀態，并且出現閉合曲線；相應的環路定理為，反映磁場力是非保守力，磁場為有旋場，所以得出無源有旋場是穩恒磁場的性質[2]。

三、解題方法類比復習

該解題復習方法適用于所有高中物理電磁學題型解答，尤其是與高斯定理和環路定理相關的電磁學物理題，所以該本文根據高斯定理和環路定理相的相識性，對一些具有特殊對稱性的問題進行解題方法復習，其解題思路和步驟類似。具體解題方法類比復習如下：第一，對解題對象進行對稱性分析；第二，選取合理的閉合曲面，使得閉合曲面上各點處的場強的大小相等，并保證其方向與高斯面垂直或者相同，以實現靜電場高斯定理、穩恒磁場環路定理影響下的解題方法類比復習[3]。

例如，題1：將真空中一“無限長”均勻帶電直線的電荷密度設為λ，試求直線距離在r處的電場強度。

題2：將真空中一“無限長”載流直導線電流強度設為I，試求直線距離在r處的磁感應強度。

從兩個結果不難看出，靜電場的高斯定理和穩恒磁場的環路定理在解題思路和解題步驟上高度對稱和相似，因而具有可類比性。所以利用類比法復習解題方法能夠提高物理電磁學解題準確度和速度，實現了復習效率的提高。

四、結語

綜上所述，將類比法應用到高中物理電磁學復習中，能夠有效提高學生復習效率，并在一定程度上培養學生的物理邏輯思維、獨立思考能力、知識總結能力、知識應用能力等，使學生高中物理電磁學考試成績得到有效提高，足以證實類比法對高中物理電磁學復習的重要性，所以在高中物理電磁學復習中應用類比法是必要和重要的。

參考文獻：

[1]艾麗娜，李光，翟曉霞.類比教學法在大學物理教學中的應用[J].科技創新導報，2015，02：124-125.

[2]劉玉富.類比法在高中物理電學教學中的應用[J].科學咨詢（教育科研），2015，06：83-84.

[3]李國海.類比法在物理教學中的應用[J].學周刊，2016，09：135.