淺談職高物理教育中的類比應(yīng)用

◆方旅君

(浙江省余姚市技工學(xué)校)

淺談職高物理教育中的類比應(yīng)用

◆方旅君

(浙江省余姚市技工學(xué)校)

介紹類比在日常規(guī)律現(xiàn)象與物理知識(shí)點(diǎn)間的應(yīng)用，類比在物理新舊知識(shí)點(diǎn)中的應(yīng)用，在物理解題中的應(yīng)用。幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律之間的聯(lián)系，能促進(jìn)學(xué)生加深對物理規(guī)律的理解、記憶及應(yīng)用

物理教育 類比 物理解題

所謂類比，實(shí)際上是一種從特殊到特殊或從一般到一般的推理，它是根據(jù)兩個(gè)(或兩類)對象在某些方面的相同或相似從而推出他們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。故物理教學(xué)中類比有重要的應(yīng)用。

一、類比的作用

運(yùn)用類比方法教學(xué)，就是將熟悉的事物，易懂的現(xiàn)象規(guī)律或已知的物理對象與陌生的、未知的物理對象進(jìn)行對比。特別是在資料少，實(shí)驗(yàn)條件不完備及其它教育設(shè)施不完善時(shí)，類比更是得天獨(dú)厚，它可以啟發(fā)思路，提供線索，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律之間的聯(lián)系，能促進(jìn)學(xué)生加快、加深對新的物理規(guī)律的理解、記憶及應(yīng)用。

二、類比在日常規(guī)律現(xiàn)象與物理知識(shí)點(diǎn)間的應(yīng)用

這種類比應(yīng)用于物理教學(xué)，其關(guān)鍵就是引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所研究問題的性質(zhì)來恰當(dāng)?shù)剡x取作為類比根據(jù)的兩個(gè)對象的對應(yīng)特征。也就是讓學(xué)生從熟悉的事物的某種特性，或更易懂的規(guī)律，更易理解的現(xiàn)象特征去形容物理知識(shí)某些特點(diǎn)。

如講電容器時(shí)，用生活中的水杯來類比，從功能上分析，水杯盛水，電容器是容納電荷用的，從容納本領(lǐng)上看，杯子用容積表示盛水能力，電容器用電容表示容納電荷能力大小。當(dāng)杯子裝水時(shí)杯中水變多，水位(面)提高，無論水怎樣變多，但杯子容積是不變的。同理說明電容器帶電過程，電量增多，電壓如水位(面)一樣提高，但電容不變，道理是一樣的。進(jìn)一步說明杯子容積與里面盛有水多少無關(guān)，杯子容積決定于杯子本身結(jié)構(gòu)大小;同理電容器的電容與帶電荷量多少無關(guān)，也決定于電容器這種裝置本身的結(jié)構(gòu)。又進(jìn)一步說明水杯容積決定于杯子的底面大小和高度結(jié)構(gòu)因素，而電容器決定于兩極板間的距離及準(zhǔn)對面積和介質(zhì)這些結(jié)構(gòu)因素，進(jìn)而可引出平行板電容的計(jì)算公式。把兩種裝置的屬性上的相似作類比，使學(xué)生對電容這種陌生的東西有較清晰的認(rèn)識(shí)。

又如，講電阻定律，當(dāng)說明R與電壓正比關(guān)系后，電阻決定導(dǎo)體本身的長度，截面積及材料，溫度因素;當(dāng)一定溫度時(shí)電阻與導(dǎo)體本身的長度，截面積什么關(guān)系時(shí)，不妨用汽車在公路的受阻現(xiàn)象作類比，學(xué)生對汽車在公路上行駛，道路越長受阻的幾率越大，道路越寬，受阻幾率反而小的道理容易理解，形容電子在導(dǎo)體中移動(dòng)受阻現(xiàn)象，讓學(xué)生體會(huì)R與L正比關(guān)系，R與S的反比關(guān)系，自然得出電阻定律公式。

再如，講電流這節(jié)時(shí)，電流的形成和電壓的作用時(shí)，用熟悉的水管中水流的形成和作類比，從水流產(chǎn)生需水滴和水管兩端水面差(水位差或水壓)，說明電流形成需電荷和電壓(電位差)。從水管中要產(chǎn)生持續(xù)的水流需用抽水機(jī)抽水維持水面差，說明電路中電流持續(xù)需電源提供電壓，從規(guī)律的相似處說明物理道理

三、類比在物理新舊知識(shí)點(diǎn)中的應(yīng)用

在物理教育中，若物理知識(shí)點(diǎn)存在相同或相似特征時(shí)，若能抓住研究問題的特征，通過新舊物理知識(shí)類比，可起到讓學(xué)生體會(huì)到在物理學(xué)中不同知識(shí)點(diǎn)間存在著統(tǒng)一與和諧、對稱和相通的;同時(shí)又能起到溫習(xí)舊知識(shí)，領(lǐng)會(huì)新的知識(shí)效果，降低教學(xué)的難度;更重要的方面是鍛煉學(xué)生的思維能力。

如定義勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度公式時(shí)，與采用的方式與勻速直線運(yùn)動(dòng)速度定義是類同的，為比較兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)快慢，采用方式是取相同時(shí)間內(nèi)經(jīng)過的位移多少，即用單位時(shí)間的位移大小表示快慢，公式V=S/T，式中V值大，即單位時(shí)間位移大，物體運(yùn)動(dòng)快，故速度V表示運(yùn)動(dòng)快慢的物理量;對勻變速直線運(yùn)動(dòng)，為比較他們的速度變化快慢，也取相同時(shí)間內(nèi)速度的變化多少，即用單位時(shí)間速度的變化多少，公式為a=△V/△T，式中a值大，即單位時(shí)間速度變化大，物體速度變化快，故加速度表示速度變化快慢的物理量，道理與速度類同，兩者采用定義一樣，都控制時(shí)間變量實(shí)現(xiàn)其它量的比較。這種新舊知識(shí)點(diǎn)類比后，使學(xué)生即對舊知識(shí)速度的清晰理解，又加深對新知識(shí)加速度概念及定義公式的理解。比如，重力勢能類比電勢能，將抽象的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成熟悉的知識(shí)點(diǎn)，降低教學(xué)難度。

四、類比在物理解題中的應(yīng)用

解物理題，是對學(xué)過知識(shí)的應(yīng)用過程。它是實(shí)現(xiàn)知識(shí)“遷移”的重要一個(gè)環(huán)節(jié)。物理解題用類比是建立在未解決題與已知物理原型相似特性上。在教學(xué)中，通過分析未解決題特征，把它與已知的物理原型進(jìn)行類比，從而找到方法，解決問題

如在電場中，將一個(gè)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力對電荷做功，若再將電荷移到A點(diǎn)則:

A.電荷的電勢能增加到原來的2倍

B.電荷的電勢能減少原來的1/2倍

C.電荷的電勢能減少到零

D.電荷的電勢能不變.

對這電場中的問題，如果將它與重力場類比的話，問題很容易解決，重力勢能的變化與電勢能變化物理情景是類似的。如果將物體從桌面移到地面，又重新拿到桌面，則重力勢能是不變的，因此在電場中，將一個(gè)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)電勢能也不變，若再將電荷移到A點(diǎn)則電荷的電勢能不變，這種類比起到溫故知新的作用鞏固舊知識(shí)，又加深對新知識(shí)的理解深度。

比如，關(guān)于地球南極磁性問題，地球大磁體與條形磁鐵其實(shí)相同的，小磁針放在條形磁鐵上部位置，小磁針南極指向條形磁鐵的北極，若把地球看條形磁鐵，同理地球大磁體上放小磁針(或指南針)，小磁針(或指南針)南極指南，意味地球南極為磁性的北極。

又如，用楞次定律解決感應(yīng)電流方向，如圖當(dāng)R向左滑動(dòng)時(shí)判別R’電流流向( )。線圈的磁場與條形磁鐵的磁場是一樣的，如果把與R相連的線圈看成條形磁鐵，則相當(dāng)于N極靠近與R’相連的右則線圈，右則線圈左端指向?yàn)楦袘?yīng)磁場方向，進(jìn)而判斷出電流b→a，用條形磁鐵替換線圈，學(xué)生更熟悉易懂。

五、類比運(yùn)用需要注意事項(xiàng)

(1)注意在物理教育中用類比要選擇恰當(dāng)?shù)念惐葘ο?，還要恰到好處，不能絕對化，還要注意區(qū)分事物間的差異。

(2)類比法與其他方法綜合應(yīng)用效果會(huì)更好，不能突出類比的優(yōu)點(diǎn)而。