淺議比較法在物理教學(xué)中的應(yīng)用

趙希福

物理學(xué)科與其它各門學(xué)科一樣，都有一系列作為理論出發(fā)點的基本概念，和由推理形式導(dǎo)出的定律理論。物理學(xué)在自己的發(fā)展過程中要求物理思維要有嚴(yán)密的邏輯性，要符合邏輯規(guī)律。

“比較”是人們常用的思維方法，是找出事物之間的差異點和共同點的思維方法，通過事物間相同特征或相異特征的比較，提示事物的本質(zhì)和區(qū)別。人們認(rèn)識事物往往是從區(qū)別事物的本質(zhì)特征開始的。而要區(qū)別就要有比較，有比較才有鑒別。事物之間在現(xiàn)象上和本質(zhì)上都存在著同一性和差異性?，F(xiàn)象上的同一和差異一般來說是容易識別的，而本質(zhì)上的同一和差異就不那么容易識別。物理學(xué)中有許多物理思維和物理規(guī)律具有可比性，運用比較法可幫助學(xué)生接受新概念并加深對概念的理解，尤其在復(fù)習(xí)課上運用，能使知識融會貫通，開拓學(xué)生的思維，并培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力。在物理教學(xué)中，既要求學(xué)生找出差異性極大的物理現(xiàn)象或物理概念之間本質(zhì)上的共同點，又要求學(xué)生找出表面上極為相似的物理現(xiàn)象和物理概念之間本質(zhì)上的差異，在物理教學(xué)中運用比較法常有以下幾種情況。

一、是用“比較”引入新概念

有些物理概念間有許多相似之處，講解一些概念之后，另一些概念可用比較法引入，使教學(xué)難度降低，并能把規(guī)律提示出來。例如：“動量”和“動能”這兩個概念，它們都是用來描述機械運動的物理量，都是與物體質(zhì)量和物體運動速度有關(guān)的物理量。這些是它們的共同點。然而，在本質(zhì)上它們又有著質(zhì)的差異，動量是以機械運動形式來量度機械運動的，動能是以機械運動轉(zhuǎn)換為一定量的其它能量的能力來量度機械運動的。例如勢能，中學(xué)階段學(xué)習(xí)了重力勢能，彈性勢能，分子勢能和電勢能。由于重力和彈力做功現(xiàn)象較常見，因此重力勢能和彈性勢能講解比較容易，但分子勢能和電勢能較抽象，教學(xué)中可以在講了重力勢能以后，運用比較的方法將電勢能引入；講解了彈性勢能后，將分子勢能引入。這樣講解可達(dá)到事半功倍的效果。一一對應(yīng)的比較使學(xué)生能較快的在原有重力勢能概念的基礎(chǔ)上把電勢能的概念建立起來，并進(jìn)一步指出這些共同之處還反映了存在于保守力場中所有勢能的共同性質(zhì)，即勢能的共同特點。同時在比較相同之處還指出它們的不同，由于電荷有正負(fù)之分，所以電荷受力的方向可以與電場相同，也可以相反。即電荷沿電場方向運動時，電勢能可能增加，也可能減少；而質(zhì)點受重力方向總是豎直向下，因此，重力勢力總是沿重力方向減小。

二、用“比較”可以深化概念

在上新課時，知識往往比較分散，復(fù)習(xí)課上教師要幫助學(xué)生通過比較，把一些有內(nèi)在聯(lián)系的知識串聯(lián)起來，以深化概念。例如在講解了“動量，沖量”和“功和能”后，可向?qū)W生提問：第二章中講述了兩組物理量，動量和動能、沖量和功。前一組都是描寫物體“運動量”的大小，與質(zhì)量及速度有關(guān)，是狀態(tài)量；后一組沖量是描寫力對時間的積累效應(yīng)的過程量，功是描寫力對位移積累效應(yīng)的過程量。

三、用“比較”區(qū)分概念

有些相反性質(zhì)的物理概念也可用比較法講解，著重區(qū)分兩個概念的相異之處，抓住事物個性加以區(qū)別，從而分清概念。在電磁學(xué)中應(yīng)用左，右手定則往往會引起混淆。教師在評講時要比較異同。著重突出應(yīng)用條件上的差異，以免弄錯。左右手定理有許多類同之處，在應(yīng)用時分別伸開左右手掌，并攏四指，拇指與四指垂直；表示的物理也類同：磁感線穿過手心，四指指向表示電流方向，拇指表示受力運動的方向。用左手還是用右手判定，關(guān)鍵不在于求哪個量的方向，而在于條件。即導(dǎo)線中電流與導(dǎo)線運動方向的因果關(guān)系，若是由于導(dǎo)線中有了電流在磁場中受力運動，那么不論是求磁場方向，電流方向還是導(dǎo)線受力運動方向，都應(yīng)用左手定則。若是由于導(dǎo)線切割磁感線運動而產(chǎn)生電流，則不論求磁場方向，電流方向還是導(dǎo)線運動方向，都應(yīng)用右手定則。差異就在于因果關(guān)系。抓住關(guān)鍵就能正確運用。

比較法教學(xué)對于學(xué)生的概念學(xué)習(xí)有所幫助，比較實驗可以加強直觀教學(xué)，有助于學(xué)生建立概念，理解規(guī)律，突破難點，因此對比實驗在物理教學(xué)中被廣泛應(yīng)用，在教學(xué)中，如何運用好對比實驗是物理學(xué)者值得研究的問題。

首先，運用對比實驗引入新課，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師從啟發(fā)性對比實驗開始引入新課，不但能激發(fā)學(xué)生強烈的求知欲，引起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，而且有利于向?qū)W生顯示新課題的目的性。例如，在講解“短路”概念時，可利用圖一所示的對比實驗。先斷開K2，閉合K1，使學(xué)生看到L正常發(fā)光，電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)。然后再閉合K2，比較兩次實驗的結(jié)果。自然引出“短路”的概念。這樣，即使沒有進(jìn)行公式的推導(dǎo)，學(xué)生也不會感到抽象，為學(xué)生準(zhǔn)確的掌握“短路”概念打下基礎(chǔ)。

其次，用比較的方法可以放大感知的微觀變化，提高實驗的可見度。有些物理現(xiàn)象觀察起來不明顯，尤其是在演示實驗時，很難使全體學(xué)生都看到實驗現(xiàn)象，這時運用對比實驗對微量變化進(jìn)行“放大”，往往可以大大提高實驗的可見度，也能大大提高實驗的可信度。例如，為了證明大氣壓的存在，可在一只塑料杯子里盛滿水，用紙片把杯口蓋嚴(yán)，用右手手指按住小圓孔，在杯口向上時的塑料杯里盛滿水，用紙片把杯口蓋嚴(yán)，左手按住紙片把杯子倒過來使杯口向下，放開左手后，紙片不會掉下來，杯子里的水也不會流出來。這時，學(xué)生可能認(rèn)為“紙片是被粘住了”，然后老師掉按住小圓孔的右手指，結(jié)果紙片掉下來了，水也流出來了。這樣通過手指按住小圓孔和不按住小圓孔兩次實驗的對比，使學(xué)生觀察到兩次實驗中紙片都與水接觸，所不同的是后一次實驗是杯底與大氣相通。從而解除了“紙片是被粘住了”的誤解。提高了“大氣壓存在”這個結(jié)論的可信度。再如，演示雙金屬片的實驗時，在對雙金屬片的一面加熱以后，要把雙金屬片翻轉(zhuǎn)過來，再對另一面加熱。若只對其中一面加熱，如果金屬片向下彎曲，學(xué)生可能認(rèn)為這是下面的金屬片受熱多，膨脹大引起的，若正反兩面各燒一次，結(jié)果都向鐵片的一面彎曲，這樣通過兩次實驗的對比，有力地說明了雙金屬片的彎曲是由于銅片膨脹較大。

總之，在物理教學(xué)中適時的運用“比較”法，對教學(xué)難點的突破和對教學(xué)重點的突出，有非常重要的作用，能使一些不容易直接從理論上理解的問題變得簡單而直觀。思維的方法很多，這里僅就其中最典型、最常用的比較法來結(jié)合物理學(xué)的實際來討論。

（責(zé)任編輯 付田田）