理学论文试论物理教学类比法

 类比--是指在新事实同已知事物间具有类似方面作比较。类比法是人们所熟知几种逻辑推理中，最富有创造性的。科学史上很多重大发现、发明，往往发端于类比，类比被誉为科学活动中的"伟大的引路人"，是它首先推动了假说的产生。尽管类比不能代替论证，但可以为理解新知识、概念和规律提供依托。因此，作为一种"从特殊推到特殊的科学方法"，类比法在物理教学中有着广泛的应用。 
　　一、类比法应用的内容 
　　1、新、旧知识类比 
　　物理学是自然科学中的一门基础科学，它不仅有一定的知识内容，而且这些内容之间存在着必然的内在联系。将新、旧知识进行类比，给学生以启示，使学生易于掌握新知识，同时也巩固了旧知识。 
　　如在学习静电场一节内容中，"电场"概念的建立是极为重要的，但由于此概念比较抽象，学生往往难以理解。可以用力学中所学重力场与之类比：地球周围存在着重力场，地球上所有物体都处于重力场中，都受到了地球的作用--重力。同样，电荷的周围存在着电场，电场对处于其中的电荷有电场力的作用，（如：点电荷间的库仑力的作用）。再由物体在重力场中具有了与地球位置有关的重力势能，引导学生总结出，检验电荷在电场中也应具有与场源电荷位置有关的电势能。如此类比，相当于在新旧知识间架起了一座桥梁，让学生能够从已掌握的旧知识中顺利地接受和理解新知识。 
　　又如：场强E和电势U这两个描述电场的物理量，E、U与检验电荷q有无关系呢？而牛顿第二定律M=F/a，当物体受到的合外力为零时，物体产生的加速度也为零，但物体的质量为一定值；再有，欧姆定律中R=U/I，若电阻不接入电路中，U、I均为零，但电阻R却一定。究其原因，盖它们都是事物本身的物质属性。这种简单的类比，使学生顿悟：E、U是描述电场本身性质的物理量，电场是客观存在的，与检验电荷无关，而定义式：E=F/q、U=ε/q只是定义E、U和计算E、U大小的。 
　　2、生活经验与物理规律的类比 
　　学生在日常学习生活中积累了一定的生活经验。用学生身边的事例进行类比，可启发学生的思维，调动学生学习的积极性，培养学生在生活中观察和分析事物的能力。 
　　如讲电势差时，可用瀑布来作为例子，瀑布的水量越大，落到底部的动能越大；而瀑布落差越大，落到底部的动能也越大，动能是由重力势能转化获得的，即瀑布的重力势能与瀑布的水量、落差有关。让学生自己类比得出：电势能与电荷量和电势差有关：ε=qu 
　　介绍弹簧振子的振动时，振子向平衡位置方向运动为变加速运动，学生不能理解加速度减小而物体速度增加这一现象，可用人的身高增长作类比：人从出生到成人，其身高逐渐增高。当人的年龄接近成人阶段，其身高增长速度将逐渐减慢，但人的身高却仍在继续增高，只是增高变缓了，而并非人越长越短。当身高停止增长，人的身高达到了他一生中的最大身高。学生从这一简单的类比中高很易理解：加速度在减小，只意味着速度的增量在逐渐的减少，但物体的速度值却在增加，为变加速运动。 　3、相关学科知识与物理知识的类比 
　　自然科学分科庞杂，物理只是众多学科之一，可以用其它学科的一些学生已学过的知识进行类比，帮助他们理解一些物理现象和物理过程。 
　　如讲解饱和汽，学生往往认为达到饱和状态时，液体不再蒸发。这可与生物学中"根对水的吸收"类比：当根细胞内的细胞液的浓度与土壤溶液的浓度相等时，相同时间内进出细胞膜的水分子数相等，为一动态平衡。学生可从类比中得出结论：密闭在容器中的液体达到饱和汽状态时，单位时间内液体蒸发产生的汽分子数和回到液体内的汽分子数相等，也是一个动态平衡。故宏观上液体分子总数不再减少，汽分子数不再增加。 
　　又如，学生在化学这门学科中详细学习了物质的内部结构，知道了物质不灭定律，类比就可以知道电荷守恒定律。 
　　这样类比，可以使学生领略"类比"这一重要的认识问题的方法，既加强了各学科间的横向联系，又激发了学生学习的兴趣；既降低了某些物理新知识的教学难度，又增强了学生学好物理的信心。 
　　二、类比法应用的范围 
　　1、应用类比方法形成物理观念 
　　对于一些极为陌生、抽象的物理概念，如果用熟悉的、形象化的事物去类比，那么往往会产生"一语道破天机"的惊人作用，帮助学生加速认识过程。例如：学习电容器的电容概念时，电容是个陌生、抽象的物理概念。若把电容器、电容、储存电荷类比容器、容积、储存物资(具体水杯存水)，可以使学生轻松形成电容是反映电容器储存电荷的本领这个概念。继续类比引申：电容器储存电荷的特性如何表征呢？是否同水杯存水一样？一样的话，它涉及的是哪些物理量？学生自然会结合自身的知识体系思考、猜想，得出电容器的电容类似容器的容积一样由本身结构决定，加深"电容"概念的形成。 
　　2、应用类比方法引进新概念 
　　例如讲磁感应强度的概念时，可这样引入：磁场和电场一样都是看不见、摸不着的特殊物质，磁场跟电场是否有相似的特性。在电场一章知道电场对放入其中的电荷有力的作用及描述这一特性(电场强弱)的物理量电场强度，利用比值方法定义了电场强度E＝F/q。那么，磁场对放入其中的试探体有无力的作用及描述这一特性(磁场强弱)的物理量是什么？如何定义？通过实验发现研究磁场和研究电场类似，若知道放在磁场任何一处的任何电流的受力情况，这个磁场就研究清楚了。同样利用比值定义了描述磁场强弱的物理量磁感应强度B＝F/IL。应用类比方法引进"磁感应强度"，降低了学生接受这一概念的难度。 
　　3、应用类比方法理解概念 
　　在教学中，应用类比方法帮助我们理解概念的例子比比皆是。例如：用做机械运动的物体的动能和势能类比物体分子无规则运动的动能和势能；电势差、电势、电场力做功、电势能类比重力场中的高度差、高度、重力做功、重力势能；等势面类比等高线；场的叠加类比波的叠加等等。利用类比法使抽象、陌生的概念变为具体、熟悉的知识，降低知识理解的难度，提高了学生学习物理的兴趣。 
　　综上所述，类比法在教学方面确实具有严格的逻辑推理难以取代的功效。但在使用类比方法时，要注意各种不同事物之间的差异和区别，在引进新概念、新规律时，应当进一步把它们的本质讲清楚。只有这样，才能使学生更好地理解所学习的内容，启发学生的思维和加深对学习内容的理解，在教学中起到举一反三的好效果。