談談比較法在高中物理教學中的應用

楊彥春 王雪明

【摘 要】比較法是物理教學中常用的一種思維方法。物理是一門自然科學的基礎學科，特別是高中物理有很多的公式、概念、模型、定則、實驗，它們有相同點和不同點，在高中物理教學中，我們會發現很多學生對這些公式、概念、模型、定則、實驗存在易混淆，不易掌握的現象，在日常教學中運用比較法對學生掌握物理知識是很有幫助的。

【關鍵詞】高中物理;課堂教學;比較法;應用

比較法是通過觀察，分析，找出研究對象的相同點或不同點，它是認識事物的一種基本方法，辨析事物的同中之異，異中之同，讓人更能把握事物的本質屬性。俄國教育家烏申斯基說：“比較是一切理解和思維的基礎;我們都是通過比較來了解世界的一切。”可見比較法對認識自然，認識事物具有重要的作用。比較法是物理教學中常用的一種思維方法。物理是一門自然科學的基礎學科，特別是高中物理有很多的公式、概念、模型、定則、實驗，它們有相同點和不同點，在高中物理教學中，我們會發現很多學生對這些公式、概念、模型、定則、實驗存在易混淆，不易掌握的現象，在日常教學中運用比較法對學生掌握物理知識是很有幫助的。

一、運用比較法，有助于學生對物理公式的記憶

物理公式比較多，有些是定義式，有些是決定式，學生往往分不清記不住，這時可以在教學中運用比較法，例如講電容定義式時，可以比較電場強度定義式，為了確定電場中某一點場強，可以在該點放一個檢驗電荷，用它所受的電場力和它所帶的電量的比值來計算，但該點場強與放不放入檢驗電荷無關，不能說場強與檢驗電荷所受的電場力成正比與其帶電量成反比，這是定義式的特點。與此相同，為了確定電容器的電容，可以給它充電，用其帶電量除以電壓來算，但電容與其帶電量和所加電壓無關，電容器不充電，它也有電容，不能說電容跟電量成正比，與電壓成反比。那么電容和場強由哪些因素決定呢？這時可以引入平行板電容器決定式，然后比較點電荷場強決定式，分析點電荷在某點場強是由源電荷的帶電量和該點到源電荷的距離決定，平行板電容器的電容由介電常數、正對面積、兩極板間距離決定，通過比較，學生不僅對定義式和決定式會區分得比較清楚，而且還可以加強對前面學過公式的記憶和理解，一舉兩得。

二、運用比較法，有助于學生對物理概念的理解

高中物理有些概念很抽象，學生不容易理解，用比較法可以幫助學生把抽象的物理概念變得形象、易懂。高中物理選修3-1電場這一章里面有一節課叫電勢和電勢差，里面有幾個概念，電勢、電勢差、電勢能、等勢面，很抽象，學生往往感到很難理解，這時可以運用比較法，電勢類似日常生活中的高度、電勢差類似高度差、電勢能類似重力勢能、等勢面類似水平面，這樣通過與日常生活中的概念對比，學生會感到很形象，很通俗，可以很好的幫助學生度過電場這一難關。研究表明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或方法，在教學中應充分重視新舊知識的對比，使學生在比較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。

三、運用比較法，有助于學生對物理模型的建構

物理是研究物質運動的，但物質的運動往往又是復雜多變的，可以通過建立物理模型來把復雜多變的運動簡化和理想化，抓住運動本質因素，舍去次要因素，更能突出運動的本質特征和一般規律，所以建構物理模型，是學生學習物理的重要方法。在高中物理教學中運用比較法，可以幫助學生更好的建構物理模型。高中物理教材中介紹了三種典型勻速圓周運動的物理模型，一種是衛星繞地球做勻速圓周運動，一種是電子繞原子核做勻速圓周運動，還有一種是帶電粒子在勻強磁場做勻速圓周運動，比較這三種運動，我們會發現，前面兩種是類似的，一種是萬有引力提供向心力，得;一種是庫侖力提供向心力，得，前面兩種圓周運動可得出同一結論：軌道半徑r越大，線速度越小，而后一種帶電粒子在勻強磁場做勻速圓周運動不同，它是洛侖茲力提供向心力，可得出不同的結論：軌道半徑越大，線速度越大。通過這樣的比較，學生不僅對這三種典型勻速圓周運動的物理模型有了更深刻的認識，而且也能激發學生建構和分析物理模型的興趣。

四、運用比較法，有助于學生對物理定則的運用

高中物理課本中有安培定則（右手螺旋定則）、左手定則和右手定則的教學內容，學生學完這三個定則后往往容易將其混淆，很多同學分不清楚什么時候用什么定則，甚至有些學生用左手定則時，伸出的四指居然是彎曲的，如果比較一下這三個定則會得出這樣的一些經驗，判定力（包括安培力和洛侖茲力）的方向都用左手，運用左手定則時四個手指是伸直的和大拇指在同一平面。而安培定則和右手定則是用右手，這兩種右手的手勢是不同的，安培定則用的右手四指是彎曲的，所以安培定則又叫右手螺旋定則，它是用來判定通電螺線管的南北極和直線電流周圍磁場的方向，運用右手定則時右手的四指是伸直的和大拇指在同一平面，右手定則是用來判定導體切割磁感線這種電磁感應現象中感應電流的方向。經過這樣的比較，學生對這三個定則就能區分清楚運用自如了。

五、運用比較法，有助于學生對物理實驗的歸納

實驗是高中物理重要組成部分，在高考中也占有相當的比重，高中物理實驗有十幾個，學生普遍感到很多很零散，很難把握。在高三復習實驗的時候很有必要幫助學生對這些物理實驗進行比較、歸納和總結。例如在復習力學實驗的時候，可以用打點計時器這一儀器為主線，比較這些力學實驗，思考哪些力學實驗是可以用它來完成的？通過對比發現如果涉及求加速度和速度的實驗可以用打點計時器完成，包括研究勻變速直線運動、驗證牛頓第二定律、探究動能定理、驗證機械能守恒、驗證動量守恒。在復習電學實驗的時候，可以把測金屬電阻率、描繪小燈泡的伏安特性曲線、測電源電動勢和內阻的三個實驗原理圖畫出，進行比較，去分析電流表的內外接法，滑動變阻器的限流分壓接法，以及誤差分析，注意事項分析等。通過比較分析，可以更好地歸納總結高中物理實驗。

六、運用比較法，有助于學生對物理知識體系的整合

物理是一門知識體系比較完整的基礎學科，構建完整知識體系是學習物理的重要方法。要構建好知識體系，最好能找出各部分知識內容的聯系，對于高中物理知識，它前后銜接其實是很緊密的，但在教學過程中經常會有學生提出，熱學和原子物理這部分知識讓人感到是孤立，和前面的力學知識好像沒什么關系，這時如果通過認真的比較會發現，其實熱學和原子物理部分與力學知識是有關系的，前面的力學主要是研究宏觀物體的運動、狀態和能量，后面熱學和原子物理是研究微觀物質的運動、狀態和能量，不同的是，宏觀物體的運動軌跡可以確定的，能量可以是連續的。而微觀物質運動軌跡具有不確定性，能量也是不連續的。通過這樣的比較，學生對前后知識的關系會豁然開朗，從而達到優化和整合物理知識體系的作用。

實踐證明，在高中物理教學中，恰當地運用比較法，可以使學生對知識加深理解，促進聯系，融會貫通，可以開拓學生思維，增強學生的綜合分析能力和知識遷移能力，培養學生的創新意識和科學素養，符合新課程標準的基本理念。比較法不是孤立的，它經常需要與其它物理研究方法一起運用，如分析歸納法、觀察法、實驗法、等效法、模型法、控制變量法等，我們應根據教學內容，選擇合適的一種或多種研究方法，為學生更好地學習物理知識，為學生終身發展發揮應有的作用。