巧用對比,學好物理

摘 要： “對比”是人們常用的思維方法，是找出事物之間的差異點和共同點的思維方法，通過事物間相同特征或相異特征的比較，揭示事物的本質和區別。正確運用對比法有利于教學難點的突破和教學重點的突出，有利于激發學生的學習興趣，有利于培養學生的科學思維能力和探究能力。

關鍵詞： 對比法 探究學習 物理學習

物理學科在發展過程中要求物理思維要有嚴密的邏輯性，要符合邏輯規律。物理思維的方法很多，這里僅就其中最典型的、最常用的比較法來結合物理學的實際來討論。在物理教學中，有意識地引導學生辨析事物的同中之異或異中之同，使他們自覺地運用這一科學思維方法，深化對物理思想和物理規律的認識，可以達到弱化教學難點，幫助學生理解和接受新知的目的。同時學生在對比過程中利于發展思維，激發創造意識，以及提高分析問題、解決問題的能力。“對比”是人們常用的思維方法，是找出事物之間的差異點和共同點的思維方法，通過事物間相同特征或相異特征的對比，揭示事物的本質和區別。人們認識事物往往是從區別事物的本質特征開始的。而要區別就要有對比，有對比才有鑒別。事物之間在現象上和本質上都存在著同一性和差異性，現象上的同一和差異一般來說是容易識別的，而本質上的同一和差異就不那么容易識別。物理學中有許多物理思維和物理規律具有可比性，運用對比法可幫助學生接受新概念并加深對概念的理解，能使知識融會貫通，開拓學生的思維，并培養學生的知識遷移能力。在物理教學中，既要求學生找出差異性極大的物理現象或物理概念之間本質上的共同點，又要求學生找出表面上極為相似的物理現象和物理概念之間本質上的差異。下面就高中物理教學中如何運用新方法中的對比法做進一步的探討。

一、橫向對比

在新舊知識的聯系中，橫向對比常常能為知識的平行式擴展起到最適宜的橋梁作用，使學生將一個學科領域內已經發現的知識、原理，以及研究方法“移植”到新的領域中去，由此及彼，把事物的固有規律揭示出來。如：對于簡諧振動與正弦交流電，它們的運動有著本質的區別，但二者的運動形式又都遵循正弦規律，一個是回復力變化的結果，一個是線圈在磁場中勻速轉動時切割速度的變化所致。因此在進行簡諧振動教學時，可以引導學生把簡諧振動和正弦交流電的產生及表示方法做橫向對比，建立對應的關系，使學生加深對物理規律的聯系、領會。再如，在進行磁感應強度教學時，可引導學生把磁感應強度定義公式B=F/IL與電場強度公式E=F/q進行對比，使學生認識到在二者公式形似的背后，其物理意義也存在著內在的統一——都是通過檢驗體受到該處的場力和本身相關量比值的方法來反映該處的強弱，但該處場的強弱又都只取決于場本身，與式中各量均無關系，學生在對比中自然更深刻地領悟了物理思想和方法的統一，加深了對抽象概念的內涵理解。另外在教學中對磁感線與電場線的對比，分子勢能、電勢能與重力勢能的對比，以及各勢能的變化均可借助對應的場力做功來類比、判斷等，都可以使學生在橫向對比中使原有的知識進行有效的遷移，從而提高思維水平，加深對物理概念的理解和事物本身固有規律的認識。

二、縱向對比

學生接受新知識的能力，很大程度上依賴于已經掌握的知識和方法，在教學中充分重視新舊知識的前后聯系，使學生在對比過程中得以實現知識的擴充和鞏固，準確把握物理概念的內涵和外延。高中物理中的一些概念或規律與初中物理中的知識是完全等同的，但更多知識是初中物理的延伸和拓展。對前一類的知識可通過講授使學生在頭腦中已有的知識印象得以重現和鞏固，如：力、重力勢能、動能、電流、電阻、能量守恒等；對后一類知識則可以引導學生在前后對比中進行深入理解和擴充，如速度的概念，初中物理通過路程和時間的比值定義，對比簡單，而高中物理則在此基礎上，用位移和時間的比值來進行衡量，賦予了矢量的特性。又如：在學習牛頓第二定律時，可引導學生把加速度兩個公式a=F/m和a=△v/△t進行對比，說明力是物體產生加速度的根本原因，而速度變化的快慢則是加速度大小和方向在物體運動中的具體反映，一個是本質表達，一個是外在表現，物理意義不同。再如：在進行運動的合成與分解教學時，可以先通過具體的物理情景如小船過河或飛機投彈等，使學生對分運動合運動產生一定的感性認識和思維聯系，然后引導學生與力的合成與分解中所得出的平行四邊形定則作對比，從而使之擴展到速度、位移等矢量的合成與分解，使這一矢量法則體現出普遍的物理意義；通過縱向對比，可以促進新舊知識的銜接和融合，使學生對有關物理概念、規律的認識在原有基礎上更進一層，更深一步，更遠一點，避免產生“一個概念”、“兩種解釋”等現象，在深化的同時，提高學生的認識能力和思維水平。

三、同時對比

運用“同時對比”的實驗，可以提高課堂效率。例如，在研究單擺振動的周期時，教材介紹了三對“差時對比”的對比實驗。這些實驗雖然使學生反復練習了振動周期的測定，但每次測出至少要3到4分鐘，共需20多分鐘。這樣，單擺這節就不可能用一個課時完成。若運用下列三對“同時對比”的對比實驗問題就迎刃而解了。

1.取兩個擺長相同、擺球相同的單擺，同時在不同的偏角下（偏角小于5°）擺動，可看到兩個單擺是同步進行的。

2.取兩個擺長相同、質量不等的單擺，同時在相同的偏角下（偏角小于5°）擺動，可看到兩單擺是同步進行的。

3.取兩個擺長不同的單擺。同時開始擺動，可以看到擺長短的單擺擺動快而且周期小。

通過改進無需做6次實驗，只需做3次就可以了。且每次實驗無需測出單擺的周期，這樣不需10分鐘就可以得出結論。因此用“同時對比”實驗，大大提高了課堂效率，且現象直觀，可比性強。

四、局部對比

在實際教學中，還可以把某些概念或概念的某些性質、特征進行對比，從局部對比的形式或質似來認識事物的內在規律和科學方法的統一聯系。例如：在進行勻速圓周運動教學時，通過引導學生把線速度、角速度與高中物理速度的概念進行對比既可使學生對曲線運動中質點通過的弧長或角度關系進行運動快慢的描述方法領會更加深刻，又有助于學生對線速度矢量性、瞬時性的理解。又如：在學習感抗和容抗時，可以使學生通過對比發現：電感和電容對交流電都有阻礙作用，且阻礙作用均與交流電的頻率有關，由X=2fL和X=1/fC可知阻礙作用及感抗、容抗的隨交變電流的頻率變化關系是不同的。另外，在實際教學中，引導學生對不同但相似的物理狀態或情境恰當地進行對照，同樣可以加強教學效果。再如：對不同運動狀態下的傳送帶上的物體所受的摩擦力進行分析、對比，對平衡力中的兩個力與作用力和反作用力中的兩個力的異同進行對比，對光滑或粗糙面上物體的功能關系轉化進行討論等，都可使學生通過對同一規律在在不同條件下的應用或運用不同方法解決同類物理問題，在加深對物理概念、物理規律、物理現象認識的同時，提高對科學方法的運用，豐富學生的想象力和解決實際問題的能力。

五、整體對比

整體對比，即在宏觀上對不同的物理現象、規律或概念進行相似的類比或相反的對照等，在教學中恰當地進行整體對比，可以使學生弄清概念和思維方法的構建。例如：對于三種基本場——重力場，電場和磁場，可以引導學生分別從場的產生、性質、場能變化和場力做功的關系進行對比，增強學生對這一客觀物質的整體認識和把握，對其中的重力、電場力和安培力，重力勢能與電勢力等概念通過定義式進行對比，在形似的類比中捕捉性質上的相似與相異，感悟同類概念的共同性，可以使學生對概念的領悟更深一層，有助于對知識的系統理解和實際應用。又如：對直線運動，曲線運動的特征及成因進行對比分析，不僅可以使學生加深對物提受力和運動狀態變化的內在聯系，而且有利于學生從根本上對直線運動中的勻速、勻變速、變加速直線運動，曲線運動中常見的平拋運動、圓周運動，以及直線、曲線運動的特例——簡諧振動等具體的運動形式加深理解和認識，進一步從宏觀上系統性地把握和運用物理規律，解決實際問題。

六、實驗對比

物理是建立在實踐和應用的基礎之上，學習物理知識的過程是一個“探究”與“創造”的過程，這正是“過程與方法”教學目標的內容。對比實驗中不同的操作體現著不同的思想，不同的思想凝聚著不同的探究理念，因此對比實驗是培養學生探究能力的有效途徑。

實驗：新教材在講解摩擦力的部分是通過實驗來研究的。教材介紹的實驗方法如下圖左所示。用彈簧秤水平勻速拉動木板上的滑塊，用小紙團記錄最大靜摩擦力。通過實際操作，學生提出了很多問題，例如：用手拉動難以保證拉力水平且是做勻速直線運動；難以觀察彈簧秤運動過程中的數據等。有同學從一道實驗習題得到啟發，提出如下圖右的實驗方法。我們又運用DISLab實驗系統，用力傳感器代替彈簧秤并且對實驗數據進行處理。改變接觸面粗糙程度、正壓力大小、接觸面積等實驗條件，對摩擦力的性質進行了全面的探究。第二種實驗方案有效克服了第一種方案的缺點，在操作過程中不斷發現問題、解決問題，鍛煉了學生的實驗探究能力。

在高中物理課堂中應用對比實驗教學，可以培養學生的學習興趣，提高學生發現問題和解決問題的能力，培養學生設計實驗及動手操作能力，有助于學生形成正確的物理概念、深入理解物理規律。通過探索實踐，對比實驗必將在高中物理課堂上展現出突出的優勢。

可見，在高中物理教學中，引導、幫助學生恰當運用對比法，是提高物理教學質量，提升學生學習能力的重要手段。在教學中靈活、準確、熟練地運用對比法，不僅可以密切物理知識和物理規律的內在聯系，而且可以使學生在對比中去偽存真，由此及彼，將知識和方法融會貫通，對教學難點的突破和教學重點的突出，對啟發學生的思維，培養學生的創新能力，有著非常重要的作用和意義。