“類比法”在物理教學(xué)中的運用

培養(yǎng)學(xué)生正確的思維方法和思維能力，是高中物理教學(xué)最重要的目的之一。在物理學(xué)習(xí)中運用正確的物理思維方法是非常重要的，特別是“類比法”的運用有著更加重要的意義。利用“類比法”可以幫助學(xué)生把陌生的問題與自己熟悉的事物進行比較，從而找出它們的相似或相近之處，達到認識事物的規(guī)律和本質(zhì)的目的。我介紹自己的體會。

一、“物理矢量”與數(shù)學(xué)中的“向量”類比

幫助學(xué)生把“物理矢量”與數(shù)學(xué)中的“向量”進行比較，找出它們的共性和相同點，發(fā)現(xiàn)它們的計算規(guī)律，并引導(dǎo)學(xué)生運用“三角形法則”和“相似形法則”等方法解決物理問題。例如在力、位移、速度、電場強度，以及磁感應(yīng)強度等物理量的教學(xué)中將其與“向量”進行對比，知道這些物理量都是有大小和方向的，并且知道它們的線段的長度表示大小、箭頭表示方向，同時了解這些物理量與“向量”的區(qū)別在于物理量有單位，而“向量”無單位，但是計算方法與“向量”相同，從而進一步加深對物理量的正確理解。

二、相同形式的公式的“類比”

這種“類化”就是把表達不同規(guī)律和定律而具有的公式相似的形式進行比較，找出它們相同的變化特點和變化關(guān)系，達到掌握知識的目的。

教師在教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生在課余時間把形似而內(nèi)容要點不同的公式列出來進行比較，找出它們的共性和個性，從而掌握每一個公式的特點和區(qū)別（例如：公式v=s/t、I=U/R、C=Q/U、a=F/m等）。教師在教學(xué)中首先幫助同學(xué)們找出共性：一是它們的形式相同，二是公式中有些物理量的屬性相同，三是公式中其他物理量的變化特點一樣；其次幫助他們從公式中找出其中一個量不隨其他量的變化而變化（例如：同一段物體它的質(zhì)量和電阻保持不變，而I與U、a與F成正比的關(guān)系一樣。又如：C=Q/U這個公式中對于固定的電容器來說“C”是不變的，與其他物理量無關(guān)）。

三、知識內(nèi)容之間的“類比”

這種“類比”就是把物理知識中內(nèi)容語言敘述形式相似而內(nèi)容實質(zhì)不同的概念、定律等進行比較，從而達到理解的目的。

教師在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生把有相似特點的物理知識進行比較，發(fā)現(xiàn)它們之間的相似及不同之處，達到加強記憶的目的，從而提高記憶能力。例如，教學(xué)中常常把電場與重力場、電勢與高度、電勢差和高度差、庫侖定律與引力定律等知識內(nèi)容和知識點進行比較，幫助學(xué)生理解這些內(nèi)容之間的共同點和區(qū)別，避免混淆。又例如，在教學(xué)庫侖定律時，從內(nèi)容的文字敘述和公式的形似與萬有引力定律從三方面作比較：（1）引力和庫侖力都與距離的平方成反比；（2）都有與乘積成正比的敘述；（3）從公式F=Gm■m■/r■和F=kQ■Q■/r■來看，形式相同但其實質(zhì)不同，一個是用來計算有質(zhì)量的物體間引力的大小，另外一個是用來計算電荷間的作用力大小。再例如，在對很多物理量進行定義時都采用比值法進行定義，像對速度、電流強度、電勢差等物理量的定義。再比如以下幾種類比：

1.引入電勢與電場強度進行類比：在引入電勢之前，可復(fù)習(xí)電場強度的引入過程，說明在電場中某點，隨著檢驗電荷電荷量的增大，所受電場力成正比地增大，但電場力與電荷量的比值是確定的，這就是該點的電場強度。它與檢驗電荷的電荷量無關(guān)，是表示電場力的性質(zhì)的物理量。與電場強度的引入過程類比，結(jié)合具體的電場定性地說明：在電場中某點，檢驗電荷的電勢能隨電荷量的增大而成正比地增大，但電勢能與電荷量的比值是確定的，它就是表示電場能的性質(zhì)的物理量。結(jié)合教材的推導(dǎo)，從而引入電勢，電勢的高低也與檢驗電荷的電荷量的大小無關(guān)，而是由電場本身的性質(zhì)決定。

2.電勢能與重力勢能進行類比：在教材中從電場對電荷做功的角度出發(fā)，推知在勻強電場中電場力做功與移動電荷的路徑無關(guān)，進而指出這個結(jié)論對非勻強電場也是適用的，并與重力勢能類比，說明電荷在電場中也具有電勢能。電場力做功的過程就是重力勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，電場力做的功只能決定電勢能的變化量，而不能決定電荷在電場中某點的電勢能的數(shù)值，因此有必要規(guī)定電勢能零點。

3.電勢差與高度差進行類比：當討論電勢差與電場強度方向的關(guān)系時，為了便于學(xué)生接受，我們可以舉例說明：自山頂上從坡度不同的兩個方向下到同一水平面，坡度陡的方向，單位長度的水平距離上高度下降大，即高度下降得快；再結(jié)合《物理選修3-1》課本P26的1.6-2的勻強電場講解，沿不同的方向，電勢下降的差值都相同時，沿電場線方向的距離最小，即電勢降落最快，因而得出：電場強度的方向是指向電勢降落最快的方向，再通過計算兩種方式電場力所做的功比較得到結(jié)果。

四、物理現(xiàn)象的“類比”

在物理知識中有很多內(nèi)容具有相似性，具有相同的物理規(guī)律，解決問題的思路一樣，處理問題的方法和手段也一樣。例如：物體在重力場中的運動與帶電粒子在勻場電場中的運動相比較可知，只是物體的加速度不同，但有一個共同的特點，即勻場電場一旦確定，它們各自的加速度都保持不變；垂直磁場方向的帶電粒子在勻場磁場中的運動與物體做勻速圓周運動比較可知帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，其運動規(guī)律與圓周運動相同。通過這些類比幫助學(xué)生從中找出物理現(xiàn)象之間的共同規(guī)律，進行歸納小結(jié)，提高學(xué)生解決物理問題的能力、分析問題的能力。

五、“物理圖像”與“數(shù)學(xué)圖像”類比

這種“類比”就是把描述物理量間變化關(guān)系的圖像與數(shù)學(xué)中函數(shù)像作比較，找出它們之間的特定關(guān)系，了解物理圖像的特定含義，達到掌握物理知識的目的。例如：在勻變速直線運動規(guī)律的教學(xué)中，利用數(shù)學(xué)中一次線性函數(shù)的特點找出物理圖像與V、t軸的交點的意義，圖像斜率的意義，從而加深了對速度、加速度和位移的理解，鞏固了基礎(chǔ)知識。

我在教學(xué)中運用類比法，取得了良好的效果，學(xué)生普遍反映這種方法對學(xué)習(xí)物理很有用處，有利于提高自己的自學(xué)能力。