中學物理教學之類比法探討

殷竹花

摘要：中學物理有很多有益的教學方法，采取適當的教學方法有益于引導學生深入挖掘學科內涵，培養其學科學習與鉆研的興趣，作者在本文中探索了類比法這一教學手段，闡述其在具體的教學過程中如何引發學生的學科興奮點。

關鍵詞：類比法、中學物理、教學、彈簧、電阻、電容

在中學物理中，有一些知識內容表面看上去不相關，但處理這些知識的方法卻是一樣的。挖掘這些知識內在的關聯，有助于學生更深刻地掌握“學法”，落實學科核心素養，這就是類比法教學。下面筆者以“彈簧、電阻、電容”三個知識為例，探討類比法在教學中的應用。

1.彈簧的彈力

師：彈簧的彈力與什么相關？

生：胡克定律：，與勁度系數和形變量有關。

師：請作出其F—x圖像，并分析、挖掘其意義。

生：如圖1，F—x圖像為一條過原點的傾斜直線，其斜率

為彈簧的勁度系數k。

師：依據圖線，我們還能得到什么結論？

生：因為圖線是線性圖像，有。

師：如果我們把x看作自變量，F看作因變量，則是一個函數。我們以看待函數的思想來看待這個式子，會發現每一個x對應于一個F，從物理學的角度看，x和F是可觀測量，在函數變化延展的過程中，有一個量保持不變，這個量是什么？這個量意味著什么？

生：彈簧的勁度系數k，它表征著彈簧自身的屬性。

師：很好。那么，如果兩個原長相等的彈簧并聯或串聯起來，如圖2，則新組成的彈簧的勁度系數又是多少？

生：……（超出能力范圍）

2.電阻器的電阻

上面在討論新構造的彈簧的屬性時，學生遇到了知識上的瓶頸，作為教師，當然可以直截了當地推導一遍，然后告訴學生答案，這樣看上去是加快了教學進度，提高了教學效率，其實由于并沒有真正教給學生學習的方法，學生的學習不深入，對課程的體會也不夠深刻。筆者在教學過程中進行了知識方法的遷移。

師：我們回顧一下我們熟知的知識：電阻。我們是如何測量電阻的？

生：歐姆定律：，通過測量電阻器兩端的電壓和流過電阻的電流可以得到電阻R。

師：請比較一下電阻與勁度系數的相同點。

生：它們都使用了比值定義法，并且都與相應測量量無關，表征的是物體本身的固有屬性。

師：很好。接下來請作出電阻的串聯與并聯后的等效電阻。

生：如圖3.

師：很好，請用類似手法作出彈簧串聯并聯（圖2）后的等效彈簧的勁度系數。

對并聯彈簧，有。

師：非常好。下面我們再考慮另一個內容：電容器的電容。

3.電容器的電容

我們考慮電容器的電容，其測量方法為，電容值C由其本身構造決定，與Q、U無關。這些性質均與電阻器的電阻、彈簧的勁度系數有相同的數理本質。因此，我們考慮電容器的串并聯，也可以采用一樣的手法。

師：下面我們來看一個新的電路器件——電容器。它的電容是這樣定義的：，其中電量Q、電壓（電勢差）U是測量量，C是描述電容器固有屬性的物理量。下面請考慮電容器的串聯和并聯后的等效電容。

4.小結與引導

師：請回顧一下上面知識的相似處與我們處理的手法。

生：第一，以上三個知識都用了比值定義法;第二，勁度系數、電阻、電容都是其元件本身的屬性，與相應的測量量無關;第三，它們都是標量，都可以進行串并聯操作。我們再理清它們各自的串并聯規律時緊緊抓住了知識對應的定義式，并根據其結構進行數理變換，處理的手法是一樣的。

師：我們發現彈簧、電容器串聯的結果，結構上和電阻器的并聯相類似，而其并聯的結果，結構上和電阻器的串聯相類似。是什么原因？有什么啟發嗎？

生：如果我們定義一個新的物理量，比如，則可以統一彈簧、電阻器、電容器的串并聯后的數理形式。

師：非常好！那么同學們可以自行探討一下我們新定義的物理量D與已知的電阻R有什么關聯，它又表征了怎樣的物理內涵。

生：（學生發表自己的理解，并表達自己的收獲與興趣。）

在以上的教學過程中，作者把三個看上去毫無關聯的知識點，通過類比法聯系在一起，引導學生挖掘其知識內涵與處理方法，有助于提高學生認識物理學科的內在邏輯，培養學生探索精神，深化學生學科素養。

參考文獻：

[1]沈克琦，高中物理學1【M】合肥：中國科學技術大學出版社，2015.7

[2]沈克琦，高中物理學3【M】合肥：中國科學技術大學出版社，2015.7