談?wù)劚容^法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用

楊彥春 王雪明

【摘 要】比較法是物理教學(xué)中常用的一種思維方法。物理是一門自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，特別是高中物理有很多的公式、概念、模型、定則、實(shí)驗(yàn)，它們有相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，在高中物理教學(xué)中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生對(duì)這些公式、概念、模型、定則、實(shí)驗(yàn)存在易混淆，不易掌握的現(xiàn)象，在日常教學(xué)中運(yùn)用比較法對(duì)學(xué)生掌握物理知識(shí)是很有幫助的。

【關(guān)鍵詞】高中物理;課堂教學(xué);比較法;應(yīng)用

比較法是通過(guò)觀察，分析，找出研究對(duì)象的相同點(diǎn)或不同點(diǎn)，它是認(rèn)識(shí)事物的一種基本方法，辨析事物的同中之異，異中之同，讓人更能把握事物的本質(zhì)屬性。俄國(guó)教育家烏申斯基說(shuō)：“比較是一切理解和思維的基礎(chǔ);我們都是通過(guò)比較來(lái)了解世界的一切。”可見(jiàn)比較法對(duì)認(rèn)識(shí)自然，認(rèn)識(shí)事物具有重要的作用。比較法是物理教學(xué)中常用的一種思維方法。物理是一門自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，特別是高中物理有很多的公式、概念、模型、定則、實(shí)驗(yàn)，它們有相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，在高中物理教學(xué)中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生對(duì)這些公式、概念、模型、定則、實(shí)驗(yàn)存在易混淆，不易掌握的現(xiàn)象，在日常教學(xué)中運(yùn)用比較法對(duì)學(xué)生掌握物理知識(shí)是很有幫助的。

一、運(yùn)用比較法，有助于學(xué)生對(duì)物理公式的記憶

物理公式比較多，有些是定義式，有些是決定式，學(xué)生往往分不清記不住，這時(shí)可以在教學(xué)中運(yùn)用比較法，例如講電容定義式時(shí)，可以比較電場(chǎng)強(qiáng)度定義式，為了確定電場(chǎng)中某一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，可以在該點(diǎn)放一個(gè)檢驗(yàn)電荷，用它所受的電場(chǎng)力和它所帶的電量的比值來(lái)計(jì)算，但該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)與放不放入檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)，不能說(shuō)場(chǎng)強(qiáng)與檢驗(yàn)電荷所受的電場(chǎng)力成正比與其帶電量成反比，這是定義式的特點(diǎn)。與此相同，為了確定電容器的電容，可以給它充電，用其帶電量除以電壓來(lái)算，但電容與其帶電量和所加電壓無(wú)關(guān)，電容器不充電，它也有電容，不能說(shuō)電容跟電量成正比，與電壓成反比。那么電容和場(chǎng)強(qiáng)由哪些因素決定呢？這時(shí)可以引入平行板電容器決定式，然后比較點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)決定式，分析點(diǎn)電荷在某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)是由源電荷的帶電量和該點(diǎn)到源電荷的距離決定，平行板電容器的電容由介電常數(shù)、正對(duì)面積、兩極板間距離決定，通過(guò)比較，學(xué)生不僅對(duì)定義式和決定式會(huì)區(qū)分得比較清楚，而且還可以加強(qiáng)對(duì)前面學(xué)過(guò)公式的記憶和理解，一舉兩得。

二、運(yùn)用比較法，有助于學(xué)生對(duì)物理概念的理解

高中物理有些概念很抽象，學(xué)生不容易理解，用比較法可以幫助學(xué)生把抽象的物理概念變得形象、易懂。高中物理選修3-1電場(chǎng)這一章里面有一節(jié)課叫電勢(shì)和電勢(shì)差，里面有幾個(gè)概念，電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)能、等勢(shì)面，很抽象，學(xué)生往往感到很難理解，這時(shí)可以運(yùn)用比較法，電勢(shì)類似日常生活中的高度、電勢(shì)差類似高度差、電勢(shì)能類似重力勢(shì)能、等勢(shì)面類似水平面，這樣通過(guò)與日常生活中的概念對(duì)比，學(xué)生會(huì)感到很形象，很通俗，可以很好的幫助學(xué)生度過(guò)電場(chǎng)這一難關(guān)。研究表明學(xué)生接受新知識(shí)的能力，很大程度上依賴于已經(jīng)掌握的知識(shí)或方法，在教學(xué)中應(yīng)充分重視新舊知識(shí)的對(duì)比，使學(xué)生在比較過(guò)程中得以實(shí)現(xiàn)知識(shí)的擴(kuò)充和鞏固，準(zhǔn)確把握物理概念的內(nèi)涵和外延。

三、運(yùn)用比較法，有助于學(xué)生對(duì)物理模型的建構(gòu)

物理是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的，但物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)往往又是復(fù)雜多變的，可以通過(guò)建立物理模型來(lái)把復(fù)雜多變的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化和理想化，抓住運(yùn)動(dòng)本質(zhì)因素，舍去次要因素，更能突出運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)特征和一般規(guī)律，所以建構(gòu)物理模型，是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的重要方法。在高中物理教學(xué)中運(yùn)用比較法，可以幫助學(xué)生更好的建構(gòu)物理模型。高中物理教材中介紹了三種典型勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理模型，一種是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，一種是電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，還有一種是帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，比較這三種運(yùn)動(dòng)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，前面兩種是類似的，一種是萬(wàn)有引力提供向心力，得;一種是庫(kù)侖力提供向心力，得，前面兩種圓周運(yùn)動(dòng)可得出同一結(jié)論：軌道半徑r越大，線速度越小，而后一種帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)不同，它是洛侖茲力提供向心力，可得出不同的結(jié)論：軌道半徑越大，線速度越大。通過(guò)這樣的比較，學(xué)生不僅對(duì)這三種典型勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理模型有了更深刻的認(rèn)識(shí)，而且也能激發(fā)學(xué)生建構(gòu)和分析物理模型的興趣。

四、運(yùn)用比較法，有助于學(xué)生對(duì)物理定則的運(yùn)用

高中物理課本中有安培定則（右手螺旋定則）、左手定則和右手定則的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生學(xué)完這三個(gè)定則后往往容易將其混淆，很多同學(xué)分不清楚什么時(shí)候用什么定則，甚至有些學(xué)生用左手定則時(shí)，伸出的四指居然是彎曲的，如果比較一下這三個(gè)定則會(huì)得出這樣的一些經(jīng)驗(yàn)，判定力（包括安培力和洛侖茲力）的方向都用左手，運(yùn)用左手定則時(shí)四個(gè)手指是伸直的和大拇指在同一平面。而安培定則和右手定則是用右手，這兩種右手的手勢(shì)是不同的，安培定則用的右手四指是彎曲的，所以安培定則又叫右手螺旋定則，它是用來(lái)判定通電螺線管的南北極和直線電流周圍磁場(chǎng)的方向，運(yùn)用右手定則時(shí)右手的四指是伸直的和大拇指在同一平面，右手定則是用來(lái)判定導(dǎo)體切割磁感線這種電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流的方向。經(jīng)過(guò)這樣的比較，學(xué)生對(duì)這三個(gè)定則就能區(qū)分清楚運(yùn)用自如了。

五、運(yùn)用比較法，有助于學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的歸納

實(shí)驗(yàn)是高中物理重要組成部分，在高考中也占有相當(dāng)?shù)谋戎?，高中物理?shí)驗(yàn)有十幾個(gè)，學(xué)生普遍感到很多很零散，很難把握。在高三復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候很有必要幫助學(xué)生對(duì)這些物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較、歸納和總結(jié)。例如在復(fù)習(xí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，可以用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器這一儀器為主線，比較這些力學(xué)實(shí)驗(yàn)，思考哪些力學(xué)實(shí)驗(yàn)是可以用它來(lái)完成的？通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)如果涉及求加速度和速度的實(shí)驗(yàn)可以用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器完成，包括研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)、驗(yàn)證牛頓第二定律、探究動(dòng)能定理、驗(yàn)證機(jī)械能守恒、驗(yàn)證動(dòng)量守恒。在復(fù)習(xí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，可以把測(cè)金屬電阻率、描繪小燈泡的伏安特性曲線、測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的三個(gè)實(shí)驗(yàn)原理圖畫出，進(jìn)行比較，去分析電流表的內(nèi)外接法，滑動(dòng)變阻器的限流分壓接法，以及誤差分析，注意事項(xiàng)分析等。通過(guò)比較分析，可以更好地歸納總結(jié)高中物理實(shí)驗(yàn)。

六、運(yùn)用比較法，有助于學(xué)生對(duì)物理知識(shí)體系的整合

物理是一門知識(shí)體系比較完整的基礎(chǔ)學(xué)科，構(gòu)建完整知識(shí)體系是學(xué)習(xí)物理的重要方法。要構(gòu)建好知識(shí)體系，最好能找出各部分知識(shí)內(nèi)容的聯(lián)系，對(duì)于高中物理知識(shí)，它前后銜接其實(shí)是很緊密的，但在教學(xué)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)有學(xué)生提出，熱學(xué)和原子物理這部分知識(shí)讓人感到是孤立，和前面的力學(xué)知識(shí)好像沒(méi)什么關(guān)系，這時(shí)如果通過(guò)認(rèn)真的比較會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)熱學(xué)和原子物理部分與力學(xué)知識(shí)是有關(guān)系的，前面的力學(xué)主要是研究宏觀物體的運(yùn)動(dòng)、狀態(tài)和能量，后面熱學(xué)和原子物理是研究微觀物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)、狀態(tài)和能量，不同的是，宏觀物體的運(yùn)動(dòng)軌跡可以確定的，能量可以是連續(xù)的。而微觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)軌跡具有不確定性，能量也是不連續(xù)的。通過(guò)這樣的比較，學(xué)生對(duì)前后知識(shí)的關(guān)系會(huì)豁然開朗，從而達(dá)到優(yōu)化和整合物理知識(shí)體系的作用。

實(shí)踐證明，在高中物理教學(xué)中，恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用比較法，可以使學(xué)生對(duì)知識(shí)加深理解，促進(jìn)聯(lián)系，融會(huì)貫通，可以開拓學(xué)生思維，增強(qiáng)學(xué)生的綜合分析能力和知識(shí)遷移能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)素養(yǎng)，符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念。比較法不是孤立的，它經(jīng)常需要與其它物理研究方法一起運(yùn)用，如分析歸納法、觀察法、實(shí)驗(yàn)法、等效法、模型法、控制變量法等，我們應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，選擇合適的一種或多種研究方法，為學(xué)生更好地學(xué)習(xí)物理知識(shí)，為學(xué)生終身發(fā)展發(fā)揮應(yīng)有的作用。