四種類(lèi)比法在物理教學(xué)中的應(yīng)用

吳新生

【摘 要】闡述利用類(lèi)比法通過(guò)分析、對(duì)比、聯(lián)想、轉(zhuǎn)化與驗(yàn)證的思路將新的、復(fù)雜的、困難的知識(shí)與舊的、簡(jiǎn)單的、易懂的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，運(yùn)用已經(jīng)掌握的知識(shí)和方法來(lái)學(xué)習(xí)和理解新的知識(shí)，減輕學(xué)生對(duì)新知識(shí)的畏懼心理壓力。同時(shí)也為教師講授課程、梳理知識(shí)脈絡(luò)作出一定的指導(dǎo)，幫助學(xué)生理解知識(shí)。

【關(guān)鍵詞】高中物理 類(lèi)比法 教學(xué)策略

【中圖分類(lèi)號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2016）01B-0112-03

高中物理教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)很多知識(shí)都是有一定的規(guī)律可循的，教學(xué)者要做的就是去研究這些物理知識(shí)應(yīng)用的規(guī)律，并在實(shí)際的教學(xué)中滲透這些學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)規(guī)律。筆者就此從解題中歸納的現(xiàn)象、過(guò)程、模型與思維四種類(lèi)比法講解類(lèi)比法在物理教學(xué)中的應(yīng)用。

一、現(xiàn)象類(lèi)比法

生活中的許多現(xiàn)象都蘊(yùn)含著豐富的知識(shí)與哲理，比如很多學(xué)歷不高的老師底下總有一手壓箱底的好活兒，他們手下的工藝品更是不甚枚舉。仔細(xì)觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)是他們使用自己豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)錘煉出了自己的一雙巧手。教學(xué)中，各種有趣的物理現(xiàn)象為我們的學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)了最原始也最簡(jiǎn)潔明了的參照。我們?cè)趯W(xué)習(xí)新的知識(shí)或解答題目時(shí)，也總是以這些形象的視覺(jué)現(xiàn)象來(lái)作為第一手的資料進(jìn)行思考。

〖例1〗 順正向傳播的一個(gè)波形，t=0時(shí)所形成的圖形如圖1-1，另外兩個(gè)圖是x軸上振動(dòng)形成的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)圖象。

在解決振動(dòng)問(wèn)題的過(guò)程中，繩子產(chǎn)生的波動(dòng)是經(jīng)常被教師和學(xué)生拿來(lái)做探討問(wèn)題的參照物，在分析的過(guò)程中，由形象進(jìn)入抽象的過(guò)程為學(xué)生進(jìn)行思考提供很大的便利，其質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也符合振動(dòng)圖象所反映的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這就是現(xiàn)象類(lèi)比法的用處所在。

二、過(guò)程類(lèi)比法

過(guò)程類(lèi)比法，即將不同類(lèi)型的物體和不同的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行分析和對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其中的運(yùn)動(dòng)原理與分析思路的相似性，然后應(yīng)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行類(lèi)比式分析，參照已經(jīng)學(xué)過(guò)的分析過(guò)程和計(jì)算方式，對(duì)所求問(wèn)題進(jìn)行求解。

〖例2〗（1）如圖2-1所示，由圓形和直線(xiàn)型理想軌道組成的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中，有一個(gè)理想直線(xiàn)懸桿在直線(xiàn)型軌道上方，套有一理想圓鐵環(huán)，直線(xiàn)型軌道與環(huán)心軸線(xiàn)相重合，在圓軌上高h(yuǎn)處從靜止滑下一塊理想磁鐵B，滑到直線(xiàn)軌后運(yùn)動(dòng)至環(huán)A附近，設(shè) A、B質(zhì)量為mA，mB，解出環(huán)所得最大速度以及在全程中環(huán)和磁鐵能夠得到的總內(nèi)能。

（2）如圖2-2所示，質(zhì)點(diǎn)B在h高度的理想軌道上靜止下滑，到達(dá)直線(xiàn)軌道上后撞上質(zhì)點(diǎn)A，且A、B形成了一個(gè)整體，解 A所得最大速度及系統(tǒng)增加的內(nèi)能。

過(guò)程類(lèi)比法是指通過(guò)在解題的過(guò)程中，找出兩者的相似性，上例中即是通過(guò)碰撞所形成的內(nèi)力作用力與磁鐵所形成系統(tǒng)后所產(chǎn)生的內(nèi)力作用進(jìn)行類(lèi)比，從而應(yīng)用能量守恒最終解決了問(wèn)題。

三、模型類(lèi)比法

模型類(lèi)比法是高中物理題目分析中常用的一種分析方法，高中物理常常建立的模型包括皮帶、斜面、人船、單擺、彈簧、平拋、爆炸、子彈打木塊等經(jīng)典模型，認(rèn)識(shí)和掌握這些模型為解決實(shí)際的物理問(wèn)題提供極大的幫助。

〖例3〗（1）圖3-1所示，理想平面上二個(gè)帶有正電荷的質(zhì)點(diǎn)A、B質(zhì)量為m和2m，A從某個(gè)遠(yuǎn)距離以初速度v0向著B(niǎo)靠近，求

① 兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的距離最小時(shí)，二者的速度；

② 兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)再次相距最遠(yuǎn)時(shí)，二者的速度。

（2）圖3-2所示，理想水平面上有兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量分別為mA，mB由一根彈簧進(jìn)行相連，初始時(shí)刻彈簧處于自由狀態(tài)?，F(xiàn)在A得到了一右向的瞬時(shí)水平?jīng)_量，初速度為v0的A開(kāi)始進(jìn)行壓縮彈簧的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而B(niǎo)也開(kāi)始進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)。求

① 該系統(tǒng)所能獲得的最大彈性勢(shì)能；

對(duì)二者進(jìn)行分析可知，點(diǎn)電荷進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的物理模型與彈簧進(jìn)行壓縮的運(yùn)動(dòng)過(guò)程極為類(lèi)似，在解決點(diǎn)電荷的運(yùn)動(dòng)時(shí)，類(lèi)比彈簧的運(yùn)動(dòng)可以直觀地理解題目所表達(dá)的含義，解答步驟也是大概差不多的。

〖解析〗 （2）系統(tǒng)能夠得到的彈性勢(shì)能的大小取決于彈簧被壓縮的程度。根據(jù)題意可知：在A、B二者的v大小相等時(shí)，彈簧形變最大，儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能也最大。

模型分析法是物理學(xué)科中的一把利器，掌握平時(shí)所見(jiàn)的模型的益處是不言而喻的。模型對(duì)于分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)解決方案，有著不可估量的意義。

四、思維類(lèi)比法

思維類(lèi)比法是基于處理不同的題目時(shí)，可以采用跨越章節(jié)和范疇的物理學(xué)知識(shí)，對(duì)知識(shí)進(jìn)行仔細(xì)地邏輯推理，這種方法類(lèi)比的相似性大多建立在豐富的日常知識(shí)的基礎(chǔ)上，只有掌握大量的習(xí)題實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能在日常的學(xué)習(xí)中比較出色地應(yīng)用該方法。

〖例4〗 （1）理想水平面上，三個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)a，b，c各自處在一個(gè)正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上。a，b的正電荷量為q，質(zhì)點(diǎn)c帶負(fù)電。該系統(tǒng)處于水平放置的均勻電場(chǎng)中。已知靜電場(chǎng)力常量為k。假設(shè)三個(gè)只質(zhì)點(diǎn)都處于v0=0狀態(tài)，那么勻場(chǎng)強(qiáng)為（ ）

可以看出，思維類(lèi)比法最終將貌似不是一個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)放在了同一個(gè)系統(tǒng)中，這是基于一種透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)的方式，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)，掌握解題技巧有很大的挑戰(zhàn)性。

綜上，類(lèi)比法用于解題中，從已有的解題經(jīng)驗(yàn)和生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，充分考慮了知識(shí)的相似性與原理性，根據(jù)已有的解題方法進(jìn)行變通或變形，從而打開(kāi)解題思路，完成對(duì)題目的解答。過(guò)程類(lèi)比法注重溫故知新，模型類(lèi)比法注重經(jīng)典物理模型的應(yīng)用，思維類(lèi)比法注重常用分析方法的普適性，類(lèi)比法使學(xué)生在物理學(xué)習(xí)的道路上越走越寬闊。

（責(zé)編 盧建龍）