類比法在高中物理課堂教學中的應用

類比法就是根據兩個對象之間在某些方面有相同或相似的屬性，把其中某一對象的有關知識、結論推移到另一個對象中去的一種邏輯方法。類比法是一種物理學的研究方法，也是一種非常好的教學和學習方法。在高中物理課堂教學中具有廣泛的應用。

一、用類比法提出新概念，定義新的物理量

高中物理是自然科學中的一門基礎科學，許多物理問題的研究思路和描述的方法相似。教師在課堂教學中要善于發現并充分利用這種類似。例如：在高中物理中引入磁場概念、定義表述磁場強弱的物理量——磁感應強度的方法時就運用了類比。首先把電場與磁場有關的相似屬性列出：如電荷之間有相互作用力，磁極之間也有相互作用力；電荷之間是同號相斥，異號相吸，磁極之間也是同名相斥，異名相吸；這樣就由電荷周圍存在電場，可以類比提出磁極周圍也應存在磁場；由電荷間的作用力是通過電場傳遞的，可以類比推出磁極間的相互作用力也是通過磁場傳遞的，這樣就提出了新的物理概念磁感應強度。

二、生活經驗與物理量、物理規律的類比

生活中有許多我們耳聞目睹的、非常熟悉的對象、事情與我們物理中看不見摸不著的物理量、物理規律在某些方面有一定的相似性，遵守的規律也有一定的相似性。教師在教學中要善于發現這些相似性，并合理地加以利用。這樣原本抽象、難以理解的物理知識就變得具體，形象、直觀、通俗易懂．例如：在高一物理必修1第二章中會遇到這樣的問題：下列運動是否存在：物體做加速度減小的加速運動，當加速度減小到零，物體速度最大。對剛上高一的學生，很難理解這種運動中的加速度、速度大小關系。教師講解中若以人在成年以前，身高的變化規律做類比。每年人身高的變化類比物體運動的加速度，身高類比物體運動的速度。并假設人每年身高的增加量在減小，當人成年后，每年身高增加量減小到零，人的身高增至最高值。又比如：在理解向心力概念時，教師一般會這樣講：向心力是按力的作用效果命名的力，不是物體另外受到的力。它可以是重力、彈力或摩擦力充當的，也可以是它們的合力或某一個力的分力充當的。如果我們以一個家庭中的成員來類比。一個家庭中有三口人，爸爸、媽媽、孩子。承擔打掃衛生任務的可能是爸爸，也可能是媽媽，也可能是一家三口共同承擔。當問該家庭共有幾口人時，我們不能說，四口人，除了爸爸、媽媽、孩子還有一個打掃衛生的。這樣學生就很容易理解了這個概念。

三、新知識與舊知識的類比

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。在講到電場強度的定義式E=F/q，電容的定義式C=Q/C及磁感應強度的定義式B=F/IL時，問E的大小是否與F、q有關？C的大小是否與Q、C有關？B的大小是否與F、IL有關？都可以與學生熟悉的電阻的定義式R=U/I類比。這種簡單的類比，使學生頓悟：E、B是描述場本身性質的物理量，C是描述電容器容納電荷的物理量，均與定義式分子、分母中的物理量無關。究其原因，蓋它們都是事物本身的物質屬性。又比如在講到電場一章時，概念多且抽象，學生難理解、掌握。由于兩個電荷間作用力的表達式與兩個物體間的萬有引力表達式的形式相似。電場中許多概念與重力場中的概念有相似的規律、特點。在學習電場中的概念時，就可以用電勢能與重力勢能類比，電場力做功的特點、規律與重力做功的特點、規律類比；電勢與高度類比；電勢差與高度差類比。通過類比，電場中的概念就變得直觀、具體易于理解、掌握。

四、類比法在解題中的應用

在計算物理問題時，類比常常能啟發人們的思路，為人們提供解決問題的線索。比如：在水平向右的勻強電場中，有一質量為m、帶正電的小球，用長為L的絕緣細線懸掛于O點，當小球靜止時細線與豎直方向成θ角。θ=60°，現給小球一個垂直于懸線的初速度，使小球恰能在豎直平面內做圓周運動，試問：（1）小球在做圓周運動的過程中，在哪一位置速度最小？速度最小值多大？（2）小球在B點的初速度多大？

可以把小球的運動與無電場力時在豎直平面的圓周運動類比。找出兩種情況下的最大速度的位置均為不做圓周運動時靜止的位置；最小速度的位置是最大速度的位置關于圓心對稱的位置。

可見，解答物理習題時，善于類比和聯想，能很快獲取解題的思路和方法，化繁為簡，化難為易，變死為活，節省解題時間，提高解題能力，且能通過突破一個問題，解決一類問題。

五、類比法的局限性

類比法雖然在物理教學中起著重要作用，但類比法也有自身的局限。第一，類比不同于嚴密的推理。類比雖是一種重要的推理方式，是人們認識新事物或有所新發現的重要思維方式。但類比推理的結果是否正確，還需要經過實踐的檢驗。這就需要我們在備課中備好類比事例，做到類比通俗易懂，形象逼真，且切合實際，這樣才能真正突破教學難點。第二，用于類比的兩類對象的不同點會引起知識的的遷移。使用類比方法的基礎是兩類對象具有相同或相似處，但同時也必然有不同之處，如果認識不清，會引起知識理解的混淆。

總之，類比方法是一種重要的物理思維方法，它可以使知識條理化，把抽象的知識形象化，把復雜的問題簡單化；它能幫助學生融會貫通所學的知識，提高學生分析、解決問題的能力，我們在教學中要善于引導學生充分利用類比方法，但也要注意類比方法的局限性，防止類比的負作用發生。

（作者單位：河南洛陽東方高中）