淺談初中物理類比法思維應用

摘 要：物理學習應重視物理思維方法的滲透與培養，學生才能舉一反三，對面孔生疏的新綜合題進行正確分析，并進行正確解答。類比法作為一種重要的物理思維方法，可以使學生經歷探究的學習過程，有助于學生把所學知識內化吸收。

關鍵詞：初中物理；類比法；思維

類比法也叫“比較類推法”，在物理與研究中具有啟發思路，舉一反三，觸類旁通的作用。在物理學的發展過程中，很多著名的研究成果都是通過類比法而得出的，如法拉第在奧斯特發現電流的磁效應后，利用類比推理，發現了磁場中獲得電流的方法，打開了電與磁聯系的大門，并且在此基礎上通過類比這一創造性的思維方法，做了“電磁旋轉實驗”，使通電導線能繞磁棒連續旋轉，實現了電能向機械能的轉化，人類歷史上第一臺電動機的雛形得以形成。從中考全省命題開始，學生對綜合題解題能力要求越來越高，物理學習應重視物理思維方法的滲透與培養，學生才能舉一反三，對面孔生疏的新綜合題進行正確分析，并進行正確解答。類比法作為一種重要的物理思維方法，可以使學生經歷探究的學習過程，有助于學生把所學知識內化吸收。

一、 類比法將抽象概念形象化

上海科學技術出版社出版的九年級物理教學參考書中，對電壓概念的教學建議是，通過水壓形成水流類比導出電壓形成電流，電源是提供電壓的裝置。關于“電壓”部分的教學；講授電壓作用時，可以用投影儀或多媒體展示“水流形成的原因——水壓”，類比引出電流形成的原因——電壓，而電路中的電源正是提供電壓的裝置。由水壓有大小導出電壓也應有大小（高低）。

當A、B兩容器沒有壓強差時，如圖所示水就能從B容器流向A容器水流的條件。

當A、B兩容器出現壓強差，即水壓時，容器內的水不流動，沒有形成水流。

同理，電路中的電荷要形成定向移動，電路兩端應該出現電壓，使電荷發生定向移動從而得到電壓是使電路形成電流的原因，而電源是提供電壓的裝置。

用學生已有的日常生活經驗進行類比，活化了學生已有的生活信息，促進知識的正遷移，既能激發學生的學習興趣，又豐富了學習內容。

二、 類比法把新舊知識貫通化

在利用歐姆定律推導出電阻的計算公式后，為了加強學生對R=UI的理解，可以采用類比的方法，先復習初二學習過的密度ρ=m/v和做勻速直線運動的速度V=S/T的，學生對這兩個公式早就理解了。他們知道，對同一個物體，體積越大，質量就越大，但是質量與體積的比值不變；做勻速直線運動的物體，運動的時間越長，所走的路程越長，但路程與時間的比值是一定的。也就是說密度的大小雖然是由質量和體積求得的，但是密度與物體的質量和體積無關；同理做勻速直線運動的速度也與路程和時間無關。通過類比很容易發現，對于純電阻電路而言，同一段導體，改變電壓，電流也隨之改變，但是導體兩端的電壓和電流的比值不變，即電阻與導體兩端的電壓和電流無關。給導體兩端加電壓的目的是為了檢測電阻阻值的大小，電阻大小只是數值上等于電壓與電流的比值。對某一電阻即使不加電壓，它對電流的阻礙作用也是存在的，電阻是物體本身的一種屬性，與加不加電壓無關。電阻與導體的長度、橫截面積、材料和溫度有關。

通過類比法學生自主探索新舊知識間的橫向關系。先由復習舊知識，達到加強鞏固舊知識的作用，接著引導學生類比出新知識，讓學生親自體驗了探索過程，開發了學生的創造性思維，同時使學生加強對新知識的理解。

三、 類比法將新問題合理化

平常教學中，在復合單位上，老師早已給學生灌輸了單位也要參與數學運算過程。如最初學的速度單位，因為公式V=S/T的原因，速度單位由路程和時間單位組成，為路程單位與時間單位比值，如m/s和km/h等。再如機械功W=FS，功的單位雖然規定為焦耳，但是也要讓學生明白焦耳相當于N·m，相當于是力的單位和路程單位的乘積組成的單位。總之，學生要明白單位之間也有數學運算關系。這樣，當我們遇到這樣的題型：有一塊手機用的鋰電池，上面標明電壓3.7V，容量為1000mA·h，它充滿電后，大約能儲存多少電能。同學們乍一看確實難下手，因為沒有學過容量這個物理量。但是用類比法觀察容量的單位，不難發現容量其實是電流和時間的乘積，再聯想到電功的公式W=UIt，本公式可知電功的一個單位是V·A·S。這樣一聯系學生就能把電壓和容量相乘3.7V×1000mA·h=3700V·mA·h，發現單位不統一，把單位統一下3.7V×1A×3600S=13320V·A·S=13320J。

在遇到新問題時用類比法，能發展學生的推理歸納能力，學生碰到新問題合情推理，憑借課內知識推理出解決新問題的方法，對開發學生智力，培養學生創新能力都是非常重要的。

四、 類比法把相近現象區分化

在物理教學中，很多物理輔導資料以及一些老師把“短路”和“短接”這兩個不同的概念混為一談。為了能正確認識容易混淆的概念，最有效的辦法就是類比法進行比較，搞清它們之間的聯系和區別。請看下面幾個電路圖。

圖甲中，當開關K閉合時，圖乙中當用導線將B、C相連時，電路都構成了短路。但是圖丙中，當K1、K2均閉合時，很多輔導資料及一些老師都認為，燈泡L被短路，這時R1與R2并聯。請問：圖丙中，當K1、K均閉合時，燈泡上是否構成“短路”呢？它與圖甲、圖乙中的短路有什么區別呢？那么，我就時這三種情況進行比較，便可知道結果。

在九年級物理教科書中，有關短路的敘述，“直接把導線接在電源上，電路中會有很大的電流，可能把電源燒壞，這是不允許的，這種情況叫做短路。”如圖甲所示。在此是教科書中提到的，“所謂短路就是電流沒有經過用電器而直接構成的通珞。”如圖乙所示，電流沒有經過燈泡而直接返回電源的兩端。由此可見，短路就是由于其種原因（如導線的絕緣層損壞，裝修電路時使電源兩線相碰等）使電珞中原來不該相接的地方接通，造成電流不經過用電器而直接返回電源的現象。短路使外電路的電阻趨于零，通常電源內電阻很小，結果使外電路中電流強度急劇增大，通常可能燒壞電路設備甚至引起火災等嚴重事故。

圖丙中的這種情況，我經常會在輔導資料、練習卷，甚至升學考試卷中遇到，這是不是“短路”呢？很明顯，它與圖甲、圖乙中的短路是有本質的區別的。（一） 它沒有使電源兩極直接相連；（二） 電流還經過了其他用電器，不是直接返回電源；（三） 外電路的電阻不為零，一般電流不會過大而燒壞電路元件。

綜上所述，圖丙中的“短路”與教材中所敘述的短路是有本質的區別，我們不能把這兩種不同情況相混淆，也不能認為只要是書本上資料上的就都是正確的，面對學生的疑問更不能模棱兩可，含糊其詞。我們在分析問題時要做到概念清晰，用詞準確、科學無誤。

因此，圖丙中的“燈泡L被短路。”應該說成“燈泡L被短接：”所謂短接就是用導線直接把用電器的兩端相連，（由于導線的電阻可以計為零，使電流全通過這根導線，而幾乎不通過該用電器）使該用電器中的電流截止，而停止工作，但電流仍然通過與之串聯的其他用電器，其他用電器仍然工作。如圖丙所示，當K1、K2都閉合時，燈泡L中的電流截止停止工作，但電流仍然能通過R1、R2，使R1、R2并聯，電阻R1、R2仍能工作。通過類比學生懂得短路與短接的區別，同時對電路圖的分析能力提高。

總之，在物理教學中運用類比方法可以引導學生自己獲取知識；同時又可以激發學生聯想，使學習成為學生自覺積極的活動，有利于發展學生的思維能力。但在使用類比方法時，要注意各種不同事物之間的差異和區別，在引進新概念、新規律時，應當進一步把它們的本質講清楚。只有這樣，才能使學生更好地理解所學習的內容，啟發學生的思維和加深對學習內容的理解，在教學中起到舉一反三的好效果。

參考文獻：

[1]課程教材研究所，物理課程教材研究開發中心.普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-2教師教學用書4版[M].人民教育出版社，2015.2.

[2]義務教育物理課程標準實驗教科書編寫組.九年級義務教育教科書物理教學參考書[M].上海科學技術出版社，2013.8.

作者簡介：

姚群英，福建省晉江市，福建省晉江市內坑中學。