探討類比法在高中物理教學中應用

劉世錦

(甘肅省臨夏回民中學 731100)

高中物理學習中的類比法是指我們通過對兩個物理研究對象進行一定的比較，找出兩個物理研究對象之間的相似之處或相同之處，然后依據兩個物理研究對象之間的相似之處或相同之處將其中某一個物理研究對象的物理規律或結論，應用到另外一個物理研究對象上.一般來說，兩個物理研究對象中的某一個物理研究對象的物理規律學生比較熟知，另一個物理研究對象的物理規律學生比較陌生，通過對兩個物理研究對象進行一定的類比，學生就會理解陌生的物理研究對象的規律.

一、利用類比法幫助學生理解物理概念

高中物理學的許多物理概念具有很強的抽象性，學生難以直接理解，而類比法可以通過有些物理概念的相似之處幫助學生學習和理解這些物理概念，因為類比法可以使難懂的物理概念變得形象化，從而可以降低物理概念的認知難度，幫助學生進行理解.

比如說，教師在向學生講授高中物理中的“電容”這一物理概念時，若教師突破教學難點的方法不太合理，許多學生會覺得“電容”這一概念極其抽象、不好理解.其實，教師突破這一物理概念最好的教學方法就是類比法.筆者在對“電容”進行教學時，教師先利用多媒體向學生出示了一個“平行板電容器”和一個“直筒狀的水容器”，然后從以下幾個方面對兩者進行類比.

類比一：類比“電容器”和“水容器”的功能.

類比二：類比“電容器”容納的電荷量Q和“水容器”中容納的水的體積V.

類比三：類比“電容器”兩極板間的電壓U的大小與所帶電荷量Q的多少的定性關系和“水容器”中容納的水的高度H與水的體積V的定性關系.

類比四：類比“電容器”容納的電荷量Q與兩極板間的電壓U的比值和“水容器”中容納的水的體積V與水的高度H的比值.

通過以上的類比后，學生就會逐漸理解“電容”這一物理概念.為了讓學生進一步理解“電容”這一物理概念 ，筆者接下來設計了下列兩個問題.

問題一：電容器容納電荷的本領與電容器所帶的電荷量有關嗎？

問題二：電容器容納電荷的本領與電容器兩極板間的電壓有關嗎？

二、利用類比法幫助學生歸納、總結物理公式

高中物理學習中，學生會遇到許多物理公式，這些物理公式具有較強的關聯性和規律性，高中物理教學中采用類比法就可以將許多物理公式進行歸類，通過歸類學生就會更加深刻地理解物理公式，也有助于學生記憶這些物理公式.比如在高中物理《靜電場》這一章中學生會學到許多物理量如電場強度、電勢、電勢差、電容等的比值定義式和決定式，但許多同學對這些物理量的定義式和決定式含糊不清、無法理解，針對這一教學難點，筆者的做法是在《靜電場》這一章的復習課中將電場強度、電勢、電勢差、電容等物理量的定義式和決定式與學生熟知的物理量的定義式和決定式進行有效類比.

有了上述兩個類比，不但有利于學生理解《靜電場》中的電場強度、電勢、電勢差、電容的定義式和決定式，還有利于學生更加深刻地理解前面學過的一些物理量的定義式和決定式，這樣學生就會系統地理解物理中的定義式和決定式的區別，這也為學生后期正確理解磁感應強度這一物理量打下了堅實的基礎；另外通過這種類比，還有利于提高學生的歸納總結能力.

三、利用類比法幫助學生建立物理模型、理解物理規律

高中物理中的有些宏觀物體的運動規律或其他物理規律和微觀粒子的運動規律或其他物理規律具有一定的相似性，對于多數學生來說，宏觀物體的運動規律或其他物理規律一般比較熟悉，但對于微觀粒子的運動規律或其他物理規律不太熟悉.教師可以通過將微觀粒子的運動規律或其他物理規律與宏觀物體的運動規律或其他物理規律進行類比，幫助學生理解微觀粒子的運動規律或其他物理規律.

比如學生學習《波爾的原子模型》時，筆者為了幫助學生理解氫原子模型，筆者在該節課的課堂教學中，將氫原子模型與學生熟知的人造地球模型進行了類比.

類比一：類比兩個物理模型中的電子和人造地球衛星的運動性質.

類比二：類比兩個物理模型中的電子和人造地球衛星分別做勻速圓周運動向心力的來源.

類比三：類比兩個物理模型中的電子和人造地球衛星分別做勻速圓周運動時的線速度、角速度、周期、向心加速度與軌道半徑的大小關系.

類比四：類比兩個物理模型中的電子和人造地球衛星分別做勻速圓周運動時的動能與勢能變化的關系.

類比五：類比兩個物理模型中的氫原子的總能量和人造衛星的機械能分別與軌道半徑的關系.

類比六：類比兩個物理模型中的電子的軌道半徑的量子化和人造衛星的軌道半徑的連續性的含義.

教學效果顯示，在《波爾的原子模型》這一節課中將氫原子模型與人造地球模型進行以上類比，不但可以加強學生對前后物理知識、物理規律的聯系和遷移，讓學生形成完善的知識體系，而且有利于提高學生的分析和歸納能力.

總之， 在高中物理教學中，教師若能根據教學實際需求將類比法應用在物理教學中，就可以破解許多教學難點，幫助學生理解和掌握一些抽象的物理概念、物理模型、物理規律等，提高學生的歸納綜合能力.