高中物理教學(xué)中的幾個(gè)不當(dāng)類比實(shí)例分析

周琪兵

(江蘇省江安高級(jí)中學(xué) 226534)

雖然物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，給人的感覺比較具體、形象.但是其理論、概念、定義、定律、規(guī)律等是對(duì)實(shí)驗(yàn)、事物等經(jīng)過抽象而形成的.教師在引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用類比的方法思維時(shí)，除要學(xué)生注意不同對(duì)象的相似點(diǎn)和不同點(diǎn)外，更要強(qiáng)調(diào)的是事物的本質(zhì)，從深層意義上進(jìn)行類比，忽視這一方面會(huì)造成知識(shí)混亂，反而不利于學(xué)習(xí)掌握新的知識(shí)、理論和方法.本文攫取高中物理教學(xué)中常用的幾個(gè)類比實(shí)例，分析其成功與不當(dāng)之處，以方便類比法高中物理教學(xué)中的更好的應(yīng)用.

實(shí)例一，在《牛頓第三定律》教學(xué)中，我們常常把一對(duì)作用力與反作用力和一對(duì)平衡力進(jìn)行類比.一對(duì)作用力、反作用力是大小相等，方向相反的，作用在同一條直線上的兩個(gè)力.一對(duì)平衡力也是如此.這樣類比，找出兩者的共性，對(duì)學(xué)生理解和記住一對(duì)作用力和反作用力的關(guān)系很有幫助.

這兩者的區(qū)別是，一對(duì)平衡力作用在一個(gè)物體上，作用效果相互抵消，一對(duì)反作用力，作用在兩個(gè)物體上，作用效果不能相互抵消.一對(duì)平衡力作用效果相互抵消，學(xué)生很容易理解.一對(duì)作用力和反作用力的作用效果不能抵消，學(xué)生難以理解.為了便于學(xué)生理解，有些老師舉了這樣一個(gè)例子，一只雞蛋與一塊石頭相碰，雞蛋破了，石頭卻完好無損，然后反問學(xué)生，石頭和雞蛋的作用力與反作用力作用效果能抵消嗎？

雞蛋破了，石頭無損，這只是一個(gè)現(xiàn)象.在研究物體的平衡和作用力與反作用力問題時(shí)，力的作用效果是使物體產(chǎn)生加速度，一對(duì)平衡力，作用在一個(gè)物體，使該物體產(chǎn)生的加速度大小相等，方向相反，故作用效果相互抵消.一對(duì)作用力和反作用力，作用在兩個(gè)不同的物體上，使不同的物體產(chǎn)生各自的加速度，當(dāng)然作用效果不能抵消.

教師在物理課堂教學(xué)中用類比的辦法比較兩個(gè)概念的區(qū)別與聯(lián)系時(shí)，不能僅僅停留在現(xiàn)象的對(duì)比上，還要透過現(xiàn)象，找出兩個(gè)類比對(duì)象在本質(zhì)上的異同點(diǎn).

實(shí)例二，在《加速度》教學(xué)中，有些老師進(jìn)行了這樣一個(gè)類比.用每秒向籃子里放入蘋果的個(gè)數(shù)類比物體運(yùn)動(dòng)的速度，用每秒比前一秒多放入籃子的蘋果個(gè)數(shù)類比加速度.每秒比前一秒多放入籃子的蘋果個(gè)數(shù)越多，籃子里的蘋果數(shù)增加越快.通過類比，試圖說明加速度越大物體速度增加越快.

應(yīng)該說用每秒比前一秒多放入籃子的蘋果個(gè)數(shù)類比加速度，邏輯上是很準(zhǔn)確的，如果能讓學(xué)生充分理解它們的共性，不僅能夠很好的理解“加速度越大，速度變化越快”的道理.而且對(duì)導(dǎo)出加速度的表達(dá)式也是有幫助的.可以說，理解這個(gè)類比源的難度，不亞于理解加速度的難度.因此，在實(shí)際課堂上，即使教師使出渾身解數(shù)，學(xué)生無論是對(duì)類比目標(biāo)還是對(duì)類比源的理解，還是云里霧里，教學(xué)效率可想而知.

物體加速度方向和速度方向相同，類比于向籃子里放入蘋果，即使物體加速度減小，速度仍在增大.若物體加速度方向也速度方向相反，類比于從籃子里取出蘋果，即使物體加速度減小，速度仍在減小.則很容易引導(dǎo)學(xué)生自己得到這樣的結(jié)論，即加速度與速度同向，物體速度增大；加速度方向與速度方向相反，物體速度減小.至于加速度表示速度變化快慢的含義乃至加速度的定義，可以與物體位移變化的快慢即速度的進(jìn)行類比，學(xué)生還是能夠接受的.

在課堂教學(xué)運(yùn)用類比法的時(shí)候一定要引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)分析和比較，選擇恰當(dāng)?shù)念惐葘?duì)象，類比對(duì)象應(yīng)當(dāng)形象而簡單易懂，貼近生活實(shí)際，切忌以“難”比“難”，更不能越比越難.

實(shí)例三、在講解電容器的定義及物理意義時(shí)，教學(xué)過程中常常拿裝水的容器來類比電容器.水容器能裝水，電容器能儲(chǔ)存電荷，這樣的類比很容易讓學(xué)生明白電容器的作用.用水容器的盛水本領(lǐng)來類比電容器存儲(chǔ)電荷的本領(lǐng)——電容，也很容易讓學(xué)生了解電容的相關(guān)概念，得到電容的定義，讓學(xué)生了解電容的大小由電容器本身決定，與電容器是否帶電、帶多少電荷無關(guān)等信息.

筆者在教學(xué)中將水容器的盛水本領(lǐng)和電容器的帶電本領(lǐng)，進(jìn)行了如下闡述，給后面的進(jìn)一步探究打開了方便之門.

甲乙兩個(gè)柱形容器的盛水本領(lǐng)比較，若使甲乙兩柱形容器的水位同時(shí)升高1 cm，甲需要水多，說明甲容納水的本領(lǐng)大.同樣甲乙兩個(gè)電容器帶電本領(lǐng)比較，若使甲乙兩電容器的電壓同時(shí)升高1V甲需電荷多，說明甲電容器容納電荷的本領(lǐng)大，甲電容器的電容就大.

還可這樣類比，同樣的水量，倒進(jìn)容器甲中，水位上升很少，倒進(jìn)乙容器，水位上升很多，說明甲的盛水本領(lǐng)大于乙.同樣的電量分別充入電容器甲和乙.甲兩極電壓升高很少，而乙兩極的電壓升高很多，再升高電容器就有被擊穿的危險(xiǎn).說明電容器甲的電容大于乙.

通過上面的橫向和縱向類比，學(xué)生容易建立一個(gè)概念，電容器帶電量越多，而兩極電壓上升越少，該電容器容納電量的本領(lǐng)就越強(qiáng)，電容也就越大.如果進(jìn)一步與速度或其他通過比值定義法來定義的物理量來進(jìn)行類比，容易得到電容的表達(dá)式：C=Q/U.

對(duì)類比對(duì)象，進(jìn)行的進(jìn)一步的思考和解釋，挖掘其深層次的含義，有利于新概念教學(xué)的進(jìn)一步深入.

類比法對(duì)知識(shí)的深化問題的解決有著重要的意義，是一種促進(jìn)學(xué)生知識(shí)遷移，提高學(xué)生各方面素質(zhì)和能力的有效途徑. 所以，在物理教學(xué)中，教師自身在掌握物理規(guī)律本質(zhì)的基礎(chǔ)上，恰當(dāng)、適時(shí)地選擇類比對(duì)象，并對(duì)類比對(duì)象，進(jìn)行的更深入的思考和解釋，讓學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)融會(huì)貫通，讓類比法在高中物理教學(xué)中更好的發(fā)揮它的作用.