類比法在物理教學中的應用

很大一部分學生認為高中物理是一門很難掌握的學科，如果沒有事先預習，課堂上就不容易聽懂；更有甚者，即使課堂上聽懂了，一旦做起練習還是會感到力不從心，所學知識無法很好地應用到解題過程中去。筆者認為造成這種現象的關鍵原因在于學生對所學概念和相關規律的理解不夠深刻，以至于無法合理地運用所學知識。針對這種現象教師可以在教學過程中適當地采取一些方法和技巧來幫助學生理解相關的概念和規律，例如類比法。所謂類比法是指將不熟悉的事物與熟悉的事物進行對比，從兩個事物之間的相似或相同特征出發進而推導出它們在其他方面可能相似或相同的一種科學思維方法，是一種從已知探索未知領域的方法。類比法是高中物理教學中重要且常用的方法之一，利用這種方法能夠較好地理解物理概念，建立相關模型，提高解題能力。

利用類比法進行課堂教學可以運用在以下幾個方面：

一、將物理知識與生活實際進行類比

部分學生反映物理知識之所以難學，是因為很多物理規律是看不見、摸不著的。所以如果我們能將枯燥抽象的物理知識與生活中耳熟能詳的現象聯系起來理解，化抽象為形象、變艱澀難懂為通俗易懂，那么學好物理就不再是一件難事了。作為教師，我們就要善于指導學生去發現生活中與物理知識相似的規律或性質。

例如進行受力分析的時候經常有學生多力或者漏力，歸結原因是對力的分類混淆不清，力有按性質分類也有按作用效果分類的。比如對放在光滑斜面上的物體進行受力分析，某學生說物體受到重力、斜面對物體的彈力以及下滑力的作用。錯誤的原因在于所謂的下滑力是按作用效果命名的，它是重力沿斜面方向的分量，而另兩個力是按性質命名的，該生重復多畫了一個力。這就好比某小組有：張三、李四、王五、趙六，其中張三是組長，李四是副組長，問這個組有多少人？這時姓名就像力的性質，職務則比作力的作用效果，由此可知組里還是只有四個人。還有，在能量守恒定律W輸入=W輸出+W損失的講解過程，可以用一個成語“雁過拔毛”來進行類比解釋，理解為任何機械要維持運轉都要消耗能量，輸入100，其自身要消耗一部分，例如10，那么輸出就只有100-10=90了。通過類比就可以更好地理解和記憶物理的一些概念和規律了，一方面教師可以傳授一些類比的實例，更重要的是教師應該鼓勵學生自己發掘生活中的類比。

二、類比物理概念

物理概念的定義常有相似之處，即采用了相同的方法定義一些物理量，例如比值法。很典型的例子是速度和加速度的關系，前者速度=位移/時間，而后者加速度=速度/時間。即速度與位移的關系和加速度與速度的關系是一樣的。結合位移—時間圖像和速度—時間圖像一起理解，如果前者的斜率代表速度，則后者的斜率就表示加速度。

再比如電阻和電容的類比，二者同時均有定義式和決定式：

電阻阻值的定義指對于某固定的導體，加在導體兩端的電壓越大，電流越大，反之也成立，其比值是定值，它反映導體本身性質。但是不能說電阻與電壓成正比，與電流成反比，因為電阻阻值是由制作電阻的導體材料、長度、橫截面積等決定的。

同理可推論電容強度的定義是電容器的兩極板間的電量與電勢差的比值。同樣不能說電容與電量成正比，與電壓成反比，因為電容是由電容器的介電常數、正對面積、兩極板間距離等決定的。

三、類比物理模型

在物理學習中常需要建立物理模型，此時采用類比法會使問題具體化、簡單化、系統化。比如在進行點電荷模型教學過程中，可以充分利用高一階段所學的質點模型進行類比教學。物理學上把只考慮質量而忽略大小的物體稱為質點，質點的判定有一個重要依據是物體的運動范圍遠大于本身尺度；類似地我們可以把點電荷模型與質點作類比，點電荷是只考慮帶電量，忽略大小的帶點物體。

同樣地我們還可以引導學生把衛星繞中心天體運動模型和原子核式結構模型進行類比。在衛星繞中心天體運動模型中，衛星做圓周運動，萬有引力提供向心力，所以在從低軌道到高軌道的變化過程中動能減小，引力勢能增大，總能量增大。類似的，在原子核式結構模型中，電子繞原子核做圓周運動，洛倫茨力提供向心力，所以從基態躍遷到激發態的過程中，繞核運轉的電子的動能減小，引力勢能增大，總能量增大，所以該過程需要吸收光子。

所以在解題過程中要善于利用類比法，尋找物理情境的共同點，把不熟悉的模型與熟悉的模型相聯系，從而尋找解題方法。

四、類比物理模型

有時不同的物理規律也有相似的特點，例如重力與電場力的做功情況。帶點粒子在電場中做功我們比較陌生，但是重力做功的規律我們卻很熟悉。重力做功只與始末位置的高度差有關，從高處到低處重力做正功，重力勢能減少，同時重力做功與重力勢能的減少量大小相等，反之亦然。相似的電場力做功只與始末位置的電勢差有關，電場力做正功電勢能減少，電場力做負功電勢增加，同時變化的電勢能與電場力做功在數值上也是相同的，從而我們就可以利用熟悉的重力場知識來學習比較抽象難理解的電場知識。

相似的類比還有很多，但是在應用類比法時我們也要充分認識到，類比法得出的結論有時會出現錯誤，兩個相類似的對象并不一定在所有方面都相同。所以在教學過程中要適當指出二者的區別，從而更好地掌握相關知識點，使之成為物理教學的一個重要方法。