類比法在高中物理教學(xué)中的妙用

陳新華

摘 要：物理問(wèn)題往往讓學(xué)生覺(jué)得很抽象，很難理解和接受。而運(yùn)用類比方法教學(xué)，以舊帶新，能幫助學(xué)生較好地理解新知識(shí)、培養(yǎng)能力。

關(guān)鍵詞：類比;教學(xué);理解

學(xué)生往往習(xí)慣于形象思維，缺乏抽象思維和邏輯推理能力，因此對(duì)抽象的物理問(wèn)題難于理解和接受。在教學(xué)中運(yùn)用類比的方法可以激發(fā)學(xué)生探索的興趣，降低所學(xué)新知識(shí)的難度，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生的思維能力。

教師在教學(xué)中，可以充分利用類比這一方法，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行教學(xué)。以下是類比法在高中物理教學(xué)中妙用的具體實(shí)例。

例如在《質(zhì)點(diǎn) ?參考系和坐標(biāo)系》這一節(jié)的教學(xué)中，即使教師給出了數(shù)據(jù)：地球的直徑約1.3×104km，地球到太陽(yáng)的距離約1.5×108km，但學(xué)生對(duì)地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)研究地球的公轉(zhuǎn)周期時(shí)地球能否看成質(zhì)點(diǎn)拿不準(zhǔn)。如果教師就這樣解釋：地球的直徑相比地球到太陽(yáng)的距離很小，還不到后者的萬(wàn)分之一，對(duì)研究其公轉(zhuǎn)周期的影響很小，所以地球可以看成質(zhì)點(diǎn)。這樣解釋學(xué)生肯定很難理解，原因是學(xué)生天天生活在地球上，他們對(duì)地球的直觀感覺(jué)是地球非常巨大，這么大的物體怎么可以看成質(zhì)點(diǎn)呢，很難跳出來(lái)看問(wèn)題。如果教師用一個(gè)乒乓球作教具進(jìn)行類比：假設(shè)宇航員在另一個(gè)星球上看地球，地球只有一個(gè)乒乓球那么大，乒乓球的直徑是4cm。如果把地球類比為一個(gè)乒乓球，由于地球到太陽(yáng)的距離是地球直徑的一萬(wàn)多倍，為了方便，我們就算它一萬(wàn)倍，那么地球到太陽(yáng)的距離就好比400m。這就好比一個(gè)直徑為4cm的乒乓球繞一個(gè)距離它400m的物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，研究乒乓球的旋轉(zhuǎn)周期。顯然此時(shí)乒乓球的直徑相比400m的距離太小了，完全可以不考慮乒乓球的大小和形狀，而把乒乓球看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。這樣一類比，學(xué)生就可以跳出來(lái)看問(wèn)題，就容易理解多了。

又如在《電場(chǎng)強(qiáng)度》這一節(jié)的教學(xué)中，其中幾個(gè)難點(diǎn)之中的三個(gè)——對(duì)電場(chǎng)的理解、對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E=F/q的理解和對(duì)電場(chǎng)線的理解。對(duì)于電場(chǎng)教師可以類比學(xué)生初中學(xué)過(guò)的磁場(chǎng)。在磁體周圍存在著一種特殊的物質(zhì)——磁場(chǎng)。磁場(chǎng)雖然看不見(jiàn)、摸不著、聞不到，但我們可以間接證明它的存在，把磁體或電流放在磁場(chǎng)中，磁體或電流會(huì)受到磁場(chǎng)力的作用。類似的，在電場(chǎng)周圍存在著一種特殊的物質(zhì)——電場(chǎng)。電場(chǎng)雖然看不見(jiàn)、摸不著、聞不到，但我們可以間接證明它的存在，把電荷放在電場(chǎng)中，電荷會(huì)受到電場(chǎng)力的作用。對(duì)于定義式E=F/q，很多學(xué)生會(huì)認(rèn)為E與F成正比，與q成反比，教師可以用電阻的定義式R=U/I作類比，在初中時(shí)，學(xué)生已經(jīng)知道R與U并不成正比，與I也不成反比，它是物體本身的一種屬性，給導(dǎo)體加電壓的目的是為了檢測(cè)其電阻阻值的大小，對(duì)電阻即使不加電壓，它對(duì)電流的阻礙作用也是一樣的。同樣，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E是確定的，與在該點(diǎn)有沒(méi)有引入檢驗(yàn)電荷、檢驗(yàn)電荷的電性、電量等無(wú)關(guān)，它是由產(chǎn)生這個(gè)電場(chǎng)的電荷和該點(diǎn)到電荷的距離決定的。而對(duì)于電場(chǎng)線的教學(xué)，教師可以類比初中學(xué)過(guò)的磁感線。在磁場(chǎng)中，畫出一些帶箭頭的曲線來(lái)形象描述磁場(chǎng)，曲線上各點(diǎn)的切線方向表示磁場(chǎng)的方向，曲線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，這樣的曲線叫磁感線。類似的，我們可以用電場(chǎng)線來(lái)形象描述電場(chǎng)，在電場(chǎng)中，我們也可以畫一些帶箭頭的曲線，曲線上各點(diǎn)的切線方向表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，曲線的疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，這樣的曲線叫電場(chǎng)線。盡管磁場(chǎng)是真實(shí)存在的，但磁感線為了形象描述磁場(chǎng)而人為引入的假想的曲線，同樣盡管電場(chǎng)是真實(shí)存在的，但電場(chǎng)線也是為了形象描述電場(chǎng)而人為引入的假想的曲線。通過(guò)這樣類比，把學(xué)習(xí)電場(chǎng)強(qiáng)度的知識(shí)與學(xué)習(xí)磁場(chǎng)、電阻、磁感線的知識(shí)進(jìn)行了同化，學(xué)生更容易接受。

再如在《電源和電流》這一節(jié)的教學(xué)中，電源對(duì)學(xué)生來(lái)講不好理解，我們可以把它和抽水機(jī)抽水作類比。若有兩個(gè)水池A、B，水面有一定的高度差，如果在A、B之間用一水管R連接起來(lái)，則水在重力作用下沿水管定向流動(dòng)。A的高度下降，B的高度上升，高度差迅速減小，當(dāng)兩水面的高度差為零時(shí)，水流不再流動(dòng)。在這種情況下，水管R中的水流只是暫時(shí)的。倘若在A、B之間連接一臺(tái)抽水機(jī)，抽水機(jī)源源不斷地把經(jīng)過(guò)水管R流到A的水抽走，補(bǔ)充給B，這樣A、B之間便始終保持著一定的高度差，水管中就有持續(xù)的水流。能把水從A搬運(yùn)到B的裝置P就是抽水機(jī)。類似的，若有A、B兩個(gè)導(dǎo)體，分別帶正負(fù)電荷。它們的周圍存在著電場(chǎng)。如果在它們之間連接一條導(dǎo)線R，自由電子便會(huì)在靜電力的作用下沿導(dǎo)線作定向移動(dòng)，B失去電子，A得到電子，周圍電場(chǎng)迅速減弱，A、B之間的電勢(shì)差很快消失，兩導(dǎo)體成為一個(gè)等勢(shì)體，達(dá)到靜電平衡。在這種情況下，導(dǎo)線R中的電流只是瞬時(shí)的。倘若在A、B之間連接一個(gè)裝置P，它能源源不斷地把經(jīng)過(guò)導(dǎo)線R流到A的電子取走，補(bǔ)充給B，使A、B始終保持一定數(shù)量的正負(fù)電荷，這樣，A，B周圍的空間（包括導(dǎo)線之中）始終存在一定的電場(chǎng)，A、B之間便維持著一定的電勢(shì)差。由于這個(gè)電場(chǎng)，自由電子就能不斷地由B經(jīng)過(guò)R向A定向移動(dòng)，使電路中保持持續(xù)的電流。能把電子從A搬運(yùn)到B的裝置P就是電源，A和B是電源的兩個(gè)電極。

許多形式不同的物理問(wèn)題都具有相同或相似的特征，應(yīng)用類比，可以引導(dǎo)學(xué)生自己獲取知識(shí)。有助于提出問(wèn)題并設(shè)想解決問(wèn)題的方向，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索，使學(xué)習(xí)成為學(xué)生自覺(jué)積極的活動(dòng)，學(xué)生自覺(jué)不自覺(jué)地逐步掌握和運(yùn)用類比方法，較好的培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)新能力，為以后的終身學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

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