試論物理教學類比法

試論物理教學類比法

　　類比——是指在新事實同已知事物間具有類似方面作比較。類比法是人們所熟知幾種邏輯推理中，最富有創造性的?？茖W史上很多重大發現、發明，往往發端于類比，類比被譽為科學活動中的“偉大的引路人”，是它首先推動了假說的產生。盡管類比不能代替論證，但可以為理解新知識、概念和規律提供依托。因此，作為一種“從特殊推到特殊的科學方法”，類比法在物理教學中有著廣泛的應用。

　　一、類比法應用的內容

　　1、新、舊知識類比

　　物理學是自然科學中的一門基礎科學，它不僅有一定的知識內容，而且這些內容之間存在著必然的內在聯系。將新、舊知識進行類比，給學生以啟示，使學生易于掌握新知識，同時也鞏固了舊知識。

　　如在學習靜電場一節內容中，“電場”概念的建立是極為重要的，但由于此概念比較抽象，學生往往難以理解?？梢杂昧W中所學重力場與之類比：地球周圍存在著重力場，地球上所有物體都處于重力場中，都受到了地球的作用——重力。同樣，電荷的周圍存在著電場，電場對處于其中的電荷有電場力的作用，(如：點電荷間的庫侖力的作用)。再由物體在重力場中具有了與地球位置有關的重力勢能，引導學生總結出，檢驗電荷在電場中也應具有與場源電荷位置有關的電勢能。如此類比，相當于在新舊知識間架起了一座橋梁，讓學生能夠從已掌握的舊知識中順利地接受和理解新知識。

　　又如：場強E和電勢U這兩個描述電場的物理量，E、U與檢驗電荷q有無關系呢?而牛頓第二定律M=F/a，當物體受到的合外力為零時，物體產生的加速度也為零，但物體的質量為一定值;再有，歐姆定律中R=U/I，若電阻不接入電路中，U、I均為零，但電阻R卻一定。究其原因，蓋它們都是事物本身的物質屬性。這種簡單的類比，使學生頓悟：E、U是描述電場本身性質的物理量，電場是客觀存在的，與檢驗電荷無關，而定義式：E=F/q、U=ε/q只是定義E、U和計算E、U大小的。

　　2、生活經驗與物理規律的類比

　　學生在日常學習生活中積累了一定的生活經驗。用學生身邊的事例進行類比，可啟發學生的思維，調動學生學習的積極性，培養學生在生活中觀察和分析事物的能力。

　　如講電勢差時，可用瀑布來作為例子，瀑布的水量越大，落到底部的動能越大;而瀑布落差越大，落到底部的動能也越大，動能是由重力勢能轉化獲得的，即瀑布的重力勢能與瀑布的水量、落差有關。讓學生自己類比得出：電勢能與電荷量和電勢差有關：ε=qu

　　介紹彈簧振子的振動時，振子向平衡位置方向運動為變加速運動，學生不能理解加速度減小而物體速度增加這一現象，可用人的身高增長作類比：人從出生到成人，其身高逐漸增高。當人的年齡接近成人階段，其身高增長速度將逐漸減慢，但人的身高卻仍在繼續增高，只是增高變緩了，而并非人越長越短。當身高停止增長，人的身高達到了他一生中的最大身高。學生從這一簡單的類比中高很易理解：加速度在減小，只意味著速度的增量在逐漸的減少，但物體的速度值卻在增加，為變加速運動。

　　3、相關學科知識與物理知識的類比

　　自然科學分科龐雜，物理只是眾多學科之一，可以用其它學科的一些學生已學過的知識進行類比，幫助他們理解一些物理現象和物理過程。

　　如講解飽和汽，學生往往認為達到飽和狀態時，液體不再蒸發。這可與生物學中“根對水的吸收”類比：當根細胞內的細胞液的濃度與土壤溶液的濃度相等時，相同時間內進出細胞膜的水分子數相等，為一動態平衡。學生可從類比中得出結論：密閉在容器中的液體達到飽和汽狀態時，單位時間內液體蒸發產生的汽分子數和回到液體內的汽分子數相等，也是一個動態平衡。故宏觀上液體分子總數不再減少，汽分子數不再增加。

　　又如，學生在化學這門學科中詳細學習了物質的內部結構，知道了物質不滅定律，類比就可以知道電荷守恒定律。

　　這樣類比，可以使學生領略“類比”這一重要的認識問題的方法，既加強了各學科間的橫向聯系，又激發了學生學習的興趣;既降低了某些物理新知識的教學難度，又增強了學生學好物理的信心。

　　二、類比法應用的范圍

　　1、應用類比方法形成物理觀念

　　對于一些極為陌生、抽象的物理概念，如果用熟悉的、形象化的事物去類比，那么往往會產生“一語道破天機”的驚人作用，幫助學生加速認識過程。例如：學習電容器的電容概念時，電容是個陌生、抽象的物理概念。若把電容器、電容、儲存電荷類比容器、容積、儲存物資(具體水杯存水)，可以使學生輕松形成電容是反映電容器儲存電荷的本領這個概念。繼續類比引申：電容器儲存電荷的特性如何表征呢?是否同水杯存水一樣?一樣的話，它涉及的是哪些物理量?學生自然會結合自身的知識體系思考、猜想，得出電容器的電容類似容器的容積一樣由本身結構決定，加深“電容”概念的形成。

　　2、應用類比方法引進新概念

　　例如講磁感應強度的概念時，可這樣引入：磁場和電場一樣都是看不見、摸不著的特殊物質，磁場跟電場是否有相似的特性。在電場一章知道電場對放入其中的電荷有力的作用及描述這一特性(電場強弱)的物理量電場強度，利用比值方法定義了電場強度E=F/q。那么，磁場對放入其中的試探體有無力的作用及描述這一特性(磁場強弱)的物理量是什么?如何定義?通過實驗發現研究磁場和研究電場類似，若知道放在磁場任何一處的任何電流的受力情況，這個磁場就研究清楚了。同樣利用比值定義了描述磁場強弱的物理量磁感應強度B=F/IL。應用類比方法引進“磁感應強度”，降低了學生接受這一概念的難度。

　　3、應用類比方法理解概念

　　在教學中，應用類比方法幫助我們理解概念的例子比比皆是。例如：用做機械運動的物體的動能和勢能類比物體分子無規則運動的動能和勢能;電勢差、電勢、電場力做功、電勢能類比重力場中的高度差、高度、重力做功、重力勢能;等勢面類比等高線;場的疊加類比波的疊加等等。利用類比法使抽象、陌生的概念變為具體、熟悉的知識，降低知識理解的難度，提高了學生學習物理的興趣。

　　綜上所述，類比法在教學方面確實具有嚴格的邏輯推理難以取代的功效。但在使用類比方法時，要注意各種不同事物之間的差異和區別，在引進新概念、新規律時，應當進一步把它們的本質講清楚。只有這樣，才能使學生更好地理解所學習的內容，啟發學生的思維和加深對學習內容的理解，在教學中起到舉一反三的好效果。