尋找“相似性” 運用類比法
2007-12-31 00:00:00曹玉梅劉文寶朱文軍
物理教學(xué)探討 2007年16期
1 例析尋找事物相似性
小明站在商場里的自動扶梯上，自動扶梯把他從一樓送到二樓需要2min；當(dāng)自動扶梯靜止時，小明步行上去需要3min。問小明在運行的自動扶梯上步行上樓需要多長時間？
在初中從物理學(xué)的角度解決，設(shè)一樓到二樓的自動扶梯長為L，自動扶梯速度為v1，人步行的速度為v2，則人在運行的自動扶梯上步行上樓所需時間t=Lv1+v2=LLt1+Lt2=t1t2t1+t2，帶入數(shù)據(jù)可得t=1.2min。
其實這個問題和小學(xué)數(shù)學(xué)中遇到的工程問題十分相似。如一項挖掘工程，甲隊單獨做需要2d完成，乙隊單獨做需要3d完成。甲、乙兩隊合作需要多少d才能完成？當(dāng)時我們把整項工程看成整體“1”，則甲隊每天可以完成總?cè)蝿?wù)的12，乙隊每天可以完成總?cè)蝿?wù)的13，甲、乙兩隊合作一天可以完成總?cè)蝿?wù)的（12+13），則合作完成這項任務(wù)需要1（12+13）=1.2d。
我們可以把上自動扶梯問題和工程問題進行類比：把人從一樓到二樓這項“工程”看成整體“1”，人不動，自動扶梯每min可完成這項工程的 ；自動扶梯不動，人走上去每min可以完成這項工程的12。則人在運行的自動扶梯上行走時，每分鐘可以完成這項工程的（12+13），從一樓到二樓所需時間為1（12+13）=1.2min。
在初中物理電學(xué)中，還有一類問題也是和工程問題相似的，我們同樣可以用類比法解決。如一只熱得快燒開2kg水需要10min，另一只熱得快燒開同樣多的水只需要8min。問兩只熱得快同時燒2kg的水，則需要多長時間才能燒開？
從物理學(xué)的角度分析，不管用哪只熱得快燒水，燒開2kg的水的過程中水需要吸收的熱量是相同的，如果不考慮熱量損失，則熱得快把2kg水燒開所放出的熱量是相同的。
即Q吸=Q放=I2Rt=U2Rt，得R=U2Q放t，可以發(fā)現(xiàn)R1R2=t1t2=108=54，（R2=45R1 ）。
再由t=Q放U2R，可得在Q、U（=220V）一定的情況下，t與R成正比，即
t并t1=R并R1=R1R2R1+R2R1，
所以，t并=49t1=49×10=409 min。
2 類比法解決相似性問題
如果我們發(fā)現(xiàn)燒水問題與工程問題的相似性，用類比法解決將十分簡單。把燒開2kg水看成一項工程（整體“1”），單獨用第一只熱得快每min可以完成整個工程的110，單獨用第二只熱得快每min可以完成整個工程的18，則兩只熱得快同時燒水（并聯(lián)），類似于兩個工程隊合作工作，每min可完成整個工程的（110+18），則此時燒開2kg水所需時間為1（110+18）=409 min。
在學(xué)習(xí)影響弦樂器音調(diào)高低的三個因素（弦的長短、粗細(xì)、張緊程度）之后，我們可以把管樂器中振動的空氣柱類比成弦樂器的弦，則振動的空氣柱越短、越細(xì)，發(fā)聲音調(diào)越高。如下圖所示，四個相同的玻璃瓶里裝水，水面高度不同。用嘴貼著瓶口吹氣，如果能分別吹出“dou（1）”“ruai（2）”“mi（3）”“fa（4）”四個音階，則與這四個音階相對應(yīng)的瓶子的序號是____、____、____、____。（1999年全國初中應(yīng)用物理知
識競賽試題）
把電流和電壓分別類比于水流和水壓；把原子類比成太陽系，則原子核相當(dāng)于太陽，核外高速旋轉(zhuǎn)的電子相當(dāng)于行星……。
同學(xué)們，如果能找出知識之間的相似性，用類比的方法解決問題可以使我們學(xué)的愉快，老師教的也輕松，從而可達(dá)到融會貫通的目的。
注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文?！?/p>
