中學(xué)物理教學(xué)之類比法探討

殷竹花

摘要：中學(xué)物理有很多有益的教學(xué)方法，采取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法有益于引導(dǎo)學(xué)生深入挖掘?qū)W科內(nèi)涵，培養(yǎng)其學(xué)科學(xué)習(xí)與鉆研的興趣，作者在本文中探索了類比法這一教學(xué)手段，闡述其在具體的教學(xué)過程中如何引發(fā)學(xué)生的學(xué)科興奮點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：類比法、中學(xué)物理、教學(xué)、彈簧、電阻、電容

在中學(xué)物理中，有一些知識(shí)內(nèi)容表面看上去不相關(guān)，但處理這些知識(shí)的方法卻是一樣的。挖掘這些知識(shí)內(nèi)在的關(guān)聯(lián)，有助于學(xué)生更深刻地掌握“學(xué)法”，落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)，這就是類比法教學(xué)。下面筆者以“彈簧、電阻、電容”三個(gè)知識(shí)為例，探討類比法在教學(xué)中的應(yīng)用。

1.彈簧的彈力

師：彈簧的彈力與什么相關(guān)？

生：胡克定律：，與勁度系數(shù)和形變量有關(guān)。

師：請(qǐng)作出其F—x圖像，并分析、挖掘其意義。

生：如圖1，F(xiàn)—x圖像為一條過原點(diǎn)的傾斜直線，其斜率

為彈簧的勁度系數(shù)k。

師：依據(jù)圖線，我們還能得到什么結(jié)論？

生：因?yàn)閳D線是線性圖像，有。

師：如果我們把x看作自變量，F(xiàn)看作因變量，則是一個(gè)函數(shù)。我們以看待函數(shù)的思想來看待這個(gè)式子，會(huì)發(fā)現(xiàn)每一個(gè)x對(duì)應(yīng)于一個(gè)F，從物理學(xué)的角度看，x和F是可觀測(cè)量，在函數(shù)變化延展的過程中，有一個(gè)量保持不變，這個(gè)量是什么？這個(gè)量意味著什么？

生：彈簧的勁度系數(shù)k，它表征著彈簧自身的屬性。

師：很好。那么，如果兩個(gè)原長相等的彈簧并聯(lián)或串聯(lián)起來，如圖2，則新組成的彈簧的勁度系數(shù)又是多少？

生：……（超出能力范圍）

2.電阻器的電阻

上面在討論新構(gòu)造的彈簧的屬性時(shí)，學(xué)生遇到了知識(shí)上的瓶頸，作為教師，當(dāng)然可以直截了當(dāng)?shù)赝茖?dǎo)一遍，然后告訴學(xué)生答案，這樣看上去是加快了教學(xué)進(jìn)度，提高了教學(xué)效率，其實(shí)由于并沒有真正教給學(xué)生學(xué)習(xí)的方法，學(xué)生的學(xué)習(xí)不深入，對(duì)課程的體會(huì)也不夠深刻。筆者在教學(xué)過程中進(jìn)行了知識(shí)方法的遷移。

師：我們回顧一下我們熟知的知識(shí)：電阻。我們是如何測(cè)量電阻的？

生：歐姆定律：，通過測(cè)量電阻器兩端的電壓和流過電阻的電流可以得到電阻R。

師：請(qǐng)比較一下電阻與勁度系數(shù)的相同點(diǎn)。

生：它們都使用了比值定義法，并且都與相應(yīng)測(cè)量量無關(guān)，表征的是物體本身的固有屬性。

師：很好。接下來請(qǐng)作出電阻的串聯(lián)與并聯(lián)后的等效電阻。

生：如圖3.

師：很好，請(qǐng)用類似手法作出彈簧串聯(lián)并聯(lián)（圖2）后的等效彈簧的勁度系數(shù)。

對(duì)并聯(lián)彈簧，有。

師：非常好。下面我們?cè)倏紤]另一個(gè)內(nèi)容：電容器的電容。

3.電容器的電容

我們考慮電容器的電容，其測(cè)量方法為，電容值C由其本身構(gòu)造決定，與Q、U無關(guān)。這些性質(zhì)均與電阻器的電阻、彈簧的勁度系數(shù)有相同的數(shù)理本質(zhì)。因此，我們考慮電容器的串并聯(lián)，也可以采用一樣的手法。

師：下面我們來看一個(gè)新的電路器件——電容器。它的電容是這樣定義的：，其中電量Q、電壓（電勢(shì)差）U是測(cè)量量，C是描述電容器固有屬性的物理量。下面請(qǐng)考慮電容器的串聯(lián)和并聯(lián)后的等效電容。

4.小結(jié)與引導(dǎo)

師：請(qǐng)回顧一下上面知識(shí)的相似處與我們處理的手法。

生：第一，以上三個(gè)知識(shí)都用了比值定義法;第二，勁度系數(shù)、電阻、電容都是其元件本身的屬性，與相應(yīng)的測(cè)量量無關(guān);第三，它們都是標(biāo)量，都可以進(jìn)行串并聯(lián)操作。我們?cè)倮砬逅鼈兏髯缘拇⒙?lián)規(guī)律時(shí)緊緊抓住了知識(shí)對(duì)應(yīng)的定義式，并根據(jù)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)理變換，處理的手法是一樣的。

師：我們發(fā)現(xiàn)彈簧、電容器串聯(lián)的結(jié)果，結(jié)構(gòu)上和電阻器的并聯(lián)相類似，而其并聯(lián)的結(jié)果，結(jié)構(gòu)上和電阻器的串聯(lián)相類似。是什么原因？有什么啟發(fā)嗎？

生：如果我們定義一個(gè)新的物理量，比如，則可以統(tǒng)一彈簧、電阻器、電容器的串并聯(lián)后的數(shù)理形式。

師：非常好！那么同學(xué)們可以自行探討一下我們新定義的物理量D與已知的電阻R有什么關(guān)聯(lián)，它又表征了怎樣的物理內(nèi)涵。

生：（學(xué)生發(fā)表自己的理解，并表達(dá)自己的收獲與興趣。）

在以上的教學(xué)過程中，作者把三個(gè)看上去毫無關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)，通過類比法聯(lián)系在一起，引導(dǎo)學(xué)生挖掘其知識(shí)內(nèi)涵與處理方法，有助于提高學(xué)生認(rèn)識(shí)物理學(xué)科的內(nèi)在邏輯，培養(yǎng)學(xué)生探索精神，深化學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈克琦，高中物理學(xué)1【M】合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2015.7

[2]沈克琦，高中物理學(xué)3【M】合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2015.7