適當類比物理知識強化理解和記憶

韋慧琳

類比是根據(jù)兩個或兩類對象之間在某些方面的相同或相似而推出它們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。

一、類比在物理應用中的魅力

1、類比法是富有創(chuàng)造性的一種邏輯推理

科學史上很多重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明，往往發(fā)端于類比。類比被譽為科學活動中的“偉大的引路人”，它首先推動了知識的發(fā)展。比如：法拉第了解到奧斯特發(fā)現(xiàn)“通電導體周圍存在磁場”后，就很自然地進行了類比推理：“既然電能生磁，那么磁也應該能生電。”于是他通過10年的探索、研究和實驗，終于發(fā)現(xiàn)了從磁場中獲得電流的方法，使電磁學得到突飛猛進的發(fā)展。開普勒也曾說：“我珍視類比勝于任何東西，它是我最可信賴的老師，它能揭示自然界的秘密。”

2、類比思維是學習中必需的一種思維方法

世界萬物息息相通，相輔相成。我們把學生還陌生的物理知識同他們已熟悉的生活或知識相聯(lián)系、相類比，可讓學生更快、更好地理解或記住新學的物理知識，完善學生的知識體系，按前蘇聯(lián)維果次基的“最近發(fā)展區(qū)”理論，教學與學生發(fā)展的過程就是把最近發(fā)展區(qū)變?yōu)楝F(xiàn)有發(fā)展水平，從而使學生的認知水平通過教學活動不斷地提高。為了能把握不同學生的最近發(fā)展區(qū)，加速學生的發(fā)展，我們應將物理知識聯(lián)系生活，聯(lián)系學生已有知識，使知識融會貫通，不斷開拓學生思維，強化學生的理解能力。

3、類比思維是物理思維的一種重要形式

運用物理類比思維可以把未知的東西和已知的東西對比，特別是在還不足以進行歸納推理和演繹思維的情況下，類比更是得天獨厚，它可以啟發(fā)思路、提供線索，使學生進一步認識物理世界。康德曾說：“每當理智缺乏可靠論證的思路時，類比這個方法往往能指引我們前進?！彪m然物理是以實驗為基礎的學科，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)是對實驗、事物等經(jīng)過抽象而形成的，再加上初中學生以形象思維為主，抽象思維能力相對較差，因此學生往往覺得難以理解和接受。此時運用類比的方法進行教學，能以舊帶新，引導學生的思維從形象提升到抽象，為理解新知識提供依托，幫助學生有效地把握物理知識、發(fā)展智力、培養(yǎng)能力。

二、類比法在初中物理教學中的具體應用

1、新舊知認進行類比

(1)磁場看不見、摸不著，學生最難理解，可類比電流也看不見摸不著，但我們也照樣認識它，我們能通過電流產(chǎn)生的效果，如它讓電流表偏轉、讓電燈發(fā)光等來認識它。同樣，我們也可通過磁場能讓小磁針偏轉來認識磁場的存在，通過它把小鐵屑磁化后的排列情況來認識它在空間中的分布情況。

(2)壓強大小與壓力和受力面積都有關系，為了方便比較大小，我們控制受力面積相同，取最簡單的面積——單位面積，只比較1平方米上受到的壓力大小即可，從而得到壓強的定義：“單位面積上受到的壓力叫壓強”。速度、功率、密度、比熱容的定義也可如此類比理解。

(3)密度是物質(zhì)的特性，與物質(zhì)種類有關，與物體的質(zhì)量、體積無關。這可類比已學過的電阻來理解。電阻是導體的屬性。與通過電阻的電流和其兩端電壓無關，還可類比：會寫字是我個人的本領，是我的屬性，與筆和紙無關。比熱容、電阻率、勻速直線運動的速度等概念也可如此類比進行理解。

(4)電流表、電壓表、彈簧秤、天平等計量用具和刻度尺一樣都要先觀察零刻度線、量程和分度值，后調(diào)零、調(diào)平，才能使用。特別是電壓表和電流表的使用及其讀數(shù)都有相似之處，可將它們進行類比，強化理解并記憶。

2、將物理知識與日常生活常識或經(jīng)驗進行類比

(1)在“電流的形成”的教學中，筆者用“水流的形成”相類比，推出持續(xù)電流形成的條件：有電源提供的電壓且電路閉合，水流大小跟水壓、河道阻礙有關，同樣類比得出電流大小跟電壓和電阻有關。

把串聯(lián)電路的電流和單河道里的水流作類比，無論道路窄還是寬，單位時間內(nèi)的水量(電量)即水流(電流)還是不變的；把并聯(lián)電路于路電流等于各支路電流之和跟河道干流等于各支流里的水流之和相類比。這樣學生對串、并聯(lián)的電流的分配，很快就能理解，且不容易遺忘。

(2)(電)功、(電)功率的區(qū)分讓學生犯難，筆者就類比平時吃飯多少、吃飯快慢有何區(qū)別來引導學生理解。

(3)電阻的大小由導體的長度、橫截面積、材料和溫度來決定，許多學生經(jīng)常把它們之間的關系搞混。若將電阻類比人流動時的交通阻礙，道路越細長碰到的阻礙也越大，導體材料好比路面的材質(zhì)(石頭、水泥)，也嚴重影響阻礙程度。

(4)理解閉合線圈的一部分導體切割磁感線能產(chǎn)生感應電流時，可把磁感線比作一根根面條，導體看作一把鋒利的刀，只要刀的切向能割斷面條，就相當導體能切割磁感線了。

(5)固體、液體、氣體的微觀模型類比正在上課時的學生課間時在教室活動的學生和放學時的學生的狀態(tài)來幫助學生理解。

3、將物理知識和通俗理論進行類比

(1)在電磁感應的教學中，筆者列出電與磁的對應特征，電荷正負與磁體南北極相對應；電荷的相互作用與磁極的相互作用相對應；電場與磁場相對應。接著提出一個問題：電流有磁效應，也就是說電可以生磁，那么，磁可不可以生電呢?經(jīng)過類比后，學生很自然地想到：磁應該也可以生電!接著，筆者向?qū)W生介紹了科學家法拉第的想法和做法，一步一步地引導學生去總結規(guī)律。

(2)分子間的引力和斥力的相互作用關系類比系在彈簧兩頭的球，你壓縮它們，它們之間的作用力就表現(xiàn)為斥力，你拉開它們，它們之間就表現(xiàn)為引力。

(3)采用類比的方法能輕松解決一類許多學生感到困惑的相對運動學問題。如一只小船具有相對于靜水的恒定速度，小船在逆水中行駛時，一只木箱從船上落入水中，等船上的人發(fā)現(xiàn)后，立刻掉轉船頭追趕，結果在10min后追上木箱，求從木箱落水到被追上共用了多少時間?(設水流速度恒定，掉轉船頭的時間不計)。在解決這個問題時，我們可類比人在行駛的火車車廂內(nèi)向前行走，丟下一個紙團在車廂上，走10min后才返回撿起。很明顯人再次走到紙團處仍需10min(假定人相對車廂的速度不變)。這里把人與小船類比，火車與水流類比，紙團與木箱類比，則選木箱或水流為參照物時，小船遠離和靠近木箱的時間相等，所以木箱從落水到被追上共用時20min。

三、應用類比的注意事項

1、正確對待類比推理的或然性

由于類比是一種或然性的推理，類比方法跟比喻方法很類似，也存在著不足的地方，由類比所得出的結論都具有一定的或然性，有時會出現(xiàn)錯誤。從兩個對象之間在某些方面的相同或相似，并不一定得出它們在其他屬性方面也必然相同或相似的結論。有時結論并不可靠(特別是以現(xiàn)象作為類比的根據(jù)時)，而這正是學生常犯的錯誤。因此在物理教學中，應引導學生仔細分析、比較，透過現(xiàn)象抓住與所研究問題相對應的特征，選擇恰當?shù)念惐葘ο螅岣咂浣Y論的可靠程度，自覺地掌握和應用類比方法。

2、要有針對性

教學中類比要用得好、用得巧，必須具有針對性。即針對不同的學生選用不同的類比材料。比如把串、并聯(lián)電流類比水流，地處農(nóng)村的同學見多了，很容易理解，但城市學生可能不太了解。

3、防止機械類比

應用類比的首要問題就是研究兩類事物的可比性，即使是兩個可以進行類比的事物，也不可能所有屬性處處相似、點點對應。它們之所以是兩個事物，必然存在差異性。在進行類比時，要告訴學生兩事物間哪些方面可比，哪些方面不可比，避免機械類比的錯誤。