淺析類比法在高中物理課堂教學中的應用

久路吐孜·艾力別克

摘要：類比法也稱類比推理方法或類推方法，它是根據(jù)兩個（或兩類）不同對象的部分屬性相似，而推出這兩個（或兩類）對象的其他屬性也可能相似的一種邏輯推理方法。所謂對稱類比就是：根據(jù)A、B兩對象在總體上的對稱，推出B對象可能在與A對象相似的某些性質(zhì)。在高中物理課堂教學中，我們要可以充分利用類比方法啟發(fā)學生積極思考，大膽猜想，提出解決問題的新見解和新方案。

關(guān)鍵詞：高中物理；類比法；課堂教學；應用

大千世界雖然物理現(xiàn)象千差萬別，然而許多本質(zhì)不同的物理現(xiàn)象往往存在某些相似之處。如果將所研究的問題與類似的物理模型或物理過程進行比較，探討出共同的規(guī)律，找出與其相當?shù)奈锢砹浚缓笥靡颜莆盏囊?guī)律來解決待研究的問題，往往會使生疏的問題迎刃而解，取得意想不到的效果。因此高中物理課堂教學中，我們要可以充分利用類比方法啟發(fā)學生積極思考，大膽猜想，提出解決問題的新見解和新方案。

一、類比法概述

類比法也稱類比推理方法或類推方法，它是根據(jù)兩個（或兩類）不同對象的部分屬性（包據(jù)成分、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、功能等等）相似，而推出這兩個（或兩類）對象的其他屬性也可能相似的一種邏輯推理方法。

與演繹法及歸納法相比，類比法的自然性最大，但它卻是最富有創(chuàng)造性的一種推理方法，演繹推理是一種必然性的推理，可由正確的前提出可靠的結(jié)論，但推出的結(jié)論并沒有超出前提的范圍。所以，運用演繹推理無法推出新的一般原理，科學上大量使用的不完全歸納推理也具有自然性，它雖然能從具體推出新的一般原理，但卻需要較多的事實貯備，而類比推理卻可以掙脫現(xiàn)成原理的約束，以最少的事實基礎，最短的推理路徑推出結(jié)論。在廣泛的范圍內(nèi)，把看上去差別很大的兩個事物聯(lián)系起來，從而發(fā)現(xiàn)新的原理。

二、高中物理中常用的幾種類比方法

作為一種重要的具有創(chuàng)造性的方法，類比方法在中學物理教學中是十分常見的，主要的有：

1、等效類比

所謂等效類比就是：根據(jù)A對象和B對象某方面的等效性，推出兩對象在其他方面也具有等效性。例如：在吊車內(nèi)有一擺長為L的單擺，當?shù)踯囈约铀俣萢向上運動時，單擺的振動周期是多大？（擺角小于5度）分析：本題若直接下手求解比較繁難，但我們知道，若單擺豎直在吊車中，當?shù)踯嚰铀傧蛏线\動時，懸線拉力T=m（g+a）（m為擺球質(zhì)量）。這與吊車不動而重力加速度增加為g'=g+a的情形等效，將此結(jié)論外推廣，可得單擺的周期與吊車靜止不動，而重力速度g'增為g'=g+a的情形等效。

2、因果類比

因果類比是以一對象中各因素之間的因果關(guān)系為橋梁而進行的類比推理，具體地說，因果類比是借助A對象的因果關(guān)系來概括科學事實，探索與之相似B對象的原因或結(jié)果。例如：借助重力場中的因果關(guān)系的類比，我們可以推出靜電場的一些性質(zhì)，即：重力做功與路徑無關(guān)，所以，在重力場中可以引出重力有關(guān)概念，重力做功，物體的重力勢能減少，物體克服重力做功，重力勢能不斷增大。這種因果類比的目的在于探索結(jié)果。

3、對稱類比

所謂對稱類比就是：根據(jù)A、B兩對象在總體上的對稱，推出B對象可能在與A對象相似的某些性質(zhì)。

4、協(xié)變類比

協(xié)變關(guān)系是指某對象中各要素之間的函數(shù)關(guān)系。協(xié)變類比的一種常用形式是：根據(jù)A、B兩對象的數(shù)學形式相似，推出它們的屬性也可能相似。協(xié)變類比的另一種常見形式：根據(jù)A、B兩對象的屬性和要素對應相似，推出兩對象要素構(gòu)成的數(shù)學形式也可能相似，即把一個對象各要素之間的協(xié)變關(guān)系推到另一對象上去。

例如：一條長尺為L的細線，上端固定在O點，下端系一質(zhì)量為m的小球，將它置于一個勻強電場中，場強為E，方向水平向右，已知小球在B點靜止平衡，細線與豎直線的夾角為a。

求：①要使懸線與豎直方向的夾角多大時，才能使小球電靜止釋放后，細線到豎直位置時小球的速度恰好為零。

②當細線與豎直方向成α角時，至少要給小球一個多大的沖量，才能使小球在豎直面內(nèi)做圓周運動。

5、模型類比

科學模型是按照科學研究的特定目的，用物質(zhì)形式或思維形式對原形客體本質(zhì)關(guān)系的再現(xiàn)，通過對模型的研究獲得關(guān)于原形客體的知識，是現(xiàn)代科學常用的一種科學研究方法。

科學模型可分實物模型和思想模型，實物模型是根據(jù)原形而制作的一個類似物，供人們觀察和實驗，思想模型是人們?yōu)榱耸乖涡蜗蠡胂蟪鰜淼囊粋€類似物，無論是實物模型還是思想模型，都與原形客體在某些屬性上對應相似，人們建立模型，就是試圖由模型去類比原形。例如我們常將氣體分子比成彈性小球，并用小球?qū)ζ鞅诘呐鲎瞾硗茖怏w壓強；用太陽行星模型去類比原子結(jié)構(gòu)；用類似的“小球、拉伸橡皮筋和壓縮彈簧”模型去模擬分子引力和壓力，等等。

三、類比法在教學中的作用。

類比法在高中物理教學中起著獨到的作用，主要由以下幾個方面：a有些物理知識抽象難懂，不易為學生理解和接受，對此，我們常采用類比方法，以增強說服力，幫助學生建立物理圖像，起到軟化教學的作用，例如利用水路系統(tǒng)模型來類比電路系統(tǒng)模型中，可建立如下的關(guān)系：水流—電流；水路—電路；閥門—電鍵；水泵—電池；水輪機—電燈；水位差（水壓）—電壓；能有效地幫助學生理解電源的作用，進一步建立起形象化的電壓概念。

在教學中，我們可以充分利用類比方法啟發(fā)學生積極思考，大膽猜想，提出解決問題的新見解和新方案。例如：教學中電磁波的接收，如何從空間傳播的眾多的電磁波中，挑選出我們所需要的某一頻率的電磁波呢？我們需要選臺（即調(diào)諧），在教學中教師可以利用機械振動中的共振現(xiàn)象進行類比，啟發(fā)學生積極思考，提出調(diào)諧電路的設計方案。

最后需要指出的是，類比推理中兩個相類比的事物僅僅是某些方面相似，而不是等同，所以類比只能起解釋、啟發(fā)、模擬的作用，而不能替代，例如前面水流與電流畢竟不同，如果電流的類比而認為導線中的電子是從電源中輸送出來的，電流是從高處流向低處的等等，這種類比的作用是積極的，相信對物理的教學，一定有更好的促進作用。endprint