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1、1如何在物理教学中巧用“类比”摘要：本文主要结合教学中出现的问题，以类比的方法来处理新知识和习题教学中难点的体会，希望得到专家指正。关键词：类比，新知识，习题类比，是选择两个对象或事物对它们某些相同或相似性进行考察比较。类比推理，就是根据两个对象之间在某些方面的相同或相似，推论出它们在其他方面也可能相同或相似的一种方法。类比法是通过两个（类）对象之间某些相同或相似来解决其中一个对象需要解决的问题。类比在物理学中有着广泛的应用。学生在学习物理过程中也总在不自觉地应用类比的方法。但由于应用类比的盲目性和不恰当性，常常出现错误。教师的任务就在于引导学生自觉地应用类比，掌握类比在物理中的应用方法。下面
2、就如何在物理教学中巧用“类比”谈几点看法。一、类比应用在新知识的教学中。物理教学首先是围绕物理学的基本规律展开的， 高中物理课程标准在它的“知识技能”目标说明中指出：“要让学生在学习中了解物质结构、相互作用和运动的一些基本原理，了解物理学的基本观点和思想” 。但新知识教学的过程不能仅仅是知识的呈现，而是要引导学生在“提出问题猜想假设验证猜想得出结论”的过程中主动探究物理规律，从中更深刻的理解物理原理，掌握物理研究的基本方法，体验科学研究的过程。类比思想为新知识探究教学提供了重要的思维手段。运用类比方法教学，以旧带新，能引导学生的思维从形象提高到抽象，把陌生的、未知的物理对象和熟悉的、已知的物理
3、对象进行对比。特别是在资料少，还不足以进行归纳推理和演绎思维的情况下，类比更是得天独厚，它可以启发思路，提供线索，帮助学生在探究的过程中发现物理规律之间的联系，有效地提出假设，科学地进行逻辑论证，也能促进学生加快、加深对新的物理规律和抽象物理知识的理解、记忆及应用。1、通过类比，突破“物理规律”物理规律的性质反映了物理运动的产生原因和基本特点。例如在探究弹性势能的表达式教学中，我们通过分析实际生活中具有弹性势能物体的事例和小型辅助实验让学生感受弹性势能，体会弹性势能的产生原因和特点，并提出“弹性势能可能与哪些因素有关”的猜想。但对“怎样来求弹性势能表达式”学生却无从下手，这时教师给予适当引导，
4、以提示学生用类比思想进行探究。接着让学生分组讨论，引导学生回顾以前所学的重力势能的探究过程：重力势能与什么物理量有关（质量与高度）？重力在什么情况下会做功（高度变化）？重力做功的大小（mgh）？重力做功与重力势能的关系（重力做多少正功，重力势能就减少多少，重力做多少负功，重力势能就增加多少）？通过与重力势能探究过程的类比，由学生自己得到探究弹性势能的表达式。思路归纳如下表：2在物理学中除了重力势能和弹性势能的性质相似外，同样属于势能范畴的分子势能、电势能、引力势能都具有相似的性质，所以都可以进行类比。再有如库仑在研究电荷间的作用力时也是通过与万有引力类比而发现库仑定律的，劳厄谈此问题时曾说过：
5、“库仑假设两个电荷之间的作用力与电量成正比，与它们之间的距离的平方成反比，这纯粹是牛顿定律的一种类比。 ”2、通过类比，理解“抽象物理”在教授带电粒子在匀强磁场中的偏转时，因为学生学习过的匀速圆周运动中的天体的运动比较具体，学生对匀速圆周运动中的物体的认识比较深刻，知道匀速圆周运动的受力特征好运动特征。由于带电粒子摸不着看不见，学生难以形成具体的印象。如果我们将带电粒子进入匀强磁场时的运动情况和受力情况与做匀速圆周运动的物体的运动情况和受力情况进行比较，由于带电粒子所受的重力和洛仑兹力相比可以忽略，可以认为带电粒子只受洛仑兹力，而洛仑兹力和带电粒子的初速度也是垂直的，因此带电粒子的运动和做匀速
6、圆周运动物体的运动性质是一样的。因此我们可以用匀速圆周运动的规律来解决此类问题。带电粒子在匀强电场中的偏转运动也同理可类比于类平抛运动来处理。同时应该让学生懂得：如果我们以后再遇到新的情境、新的问题时，依然可以通过类比，用我们学过的、已掌握的知识和规律来解决新的问题。二、类比应用在习题的教学中。解题，就是解决物理问题，是物理方法和知识的应用过程。故是实现知识迁移的重要一环，是物理教学的重要组成部分。有时物理练习所涉及的物理情境和物理过程比较复杂，解题过程也比较烦琐，如果利用类比，可以化繁为简，迅速得到答案，如下题。例：在光滑水平面上有一静止的物体。现以水平恒力甲推这个物体，作用一段时间后，换成
7、相反方向的水平恒力乙推这个物体。当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时，物体恰好回到原处，此时物体的动能为 32J。则在整个过程中，恒力甲做的功等于多少？恒力3乙做的功等于多少？学生对该物体的运动过程能分清，但解答过程比较烦琐，我让他们回忆学过的竖直上抛运动是怎样处理的，我们既可以分阶段求解，也可以将全过程视为匀减速直线运动而用运动学公式求解。考虑到恒力甲和恒力乙作用在物体上的时间相同，产生的位移大小也一样，而该题中的物体从受恒力乙起其运动和受力与竖直上抛运动相似。从功的公式 W=Fs 可以看出：恒力甲做的功与恒力乙做的功之比即为恒力甲与恒力乙之比，以恒力甲的方向为正，设物体在恒力甲为 F1，
8、作用时间 t 时的速度为 v,位移为 s，做的功 W1,恒力乙为 F2,做的功为 W2,则可得如下方程：在恒力甲作用时F1=ma1v=a1ts=a1t2/2W1=F1s在恒力乙作用时-F2=-ma2-s=vt-a2t2/2W2=-F2(-)sEk=W2-W1Ek=32J可以解得：F2=3F1W1=8JW2=24J应用类比于物理解题，其根据即是物理原型的特征。教学中通过分析待求问题的特征，把它与已知的物理原型进行类比，从而找到方法，解出习题，再如下题。例：如图(2)所示电路，R25 欧，R1 的最大阻值为 25 欧，r1 欧，6 伏。求：当 R1 为何值时，Rl 有最大功率?解析显然，此题的原型
9、如图(3)所示。其结论是：当 Rr 时，R 有最大功率。把本题与之类比，有下列对应关系：R-R1、电源一 R2 和电源构成的电路等效电源。由此可得等效电源的等效内阻 rR2r(R2 十 r)56 欧。应用原型结果，立刻得到，当 Rlr56 欧时，Rl 有最大功率。课堂上对此题的处理是：先根据问题启发学生联想，找到熟悉的原型；然后引导学生进行类比，找出等效电源；求出等效内阻后，立刻由类比得到结论，求解简单。由于此前与学生一起先用求极限的方法解过此题，较繁琐。因此学生对此产生了极大的兴趣。为深化方法，接着就此题提出下列问题进行讨论：当 R1 为何值时，R2 有最大功率?学生思维非常活跃，大部分同学
10、一致认为，把 R1 同电源构成的电路，看作等效电源，但学生运算的结果，却得到 R1(-54)为负值的错误结论，学生感到相当茫然。此时笔者和学生进行了如下的对话：问：此问与原型类比，其根据是什么?答：内阻与外阻相等。问：此间的等效内阻是多少?学生经过分析后答：小于 1 欧。(r：R1r(R1 十 r)：R1(1 十 R1)1)问：此问外阻是多少，是否与原型的根据一致?此时，学生豁然开朗，找到了错误的要源：此问的根据与原型的根据不一样，不能进行类比。然后强调：类比是抓住与问题对应的特征的类比，而非表面类比。此时学生对如何应用类比就有了较深刻的印象。此问的求解当然只好另辟它径了。笔者运用类比方法主要是为了在引导学生探究的过程中让学生体验利用类比法进行猜想或4假设的过程，在一个完整的探究过程中还需要对其进行更加深刻的逻辑论证和实验验证，最终才能得到结论。实践证明，恰当地运用类比，物理课堂会更有气氛，学生的学习兴趣会更浓，使学生对所学的知识更不容易遗忘，促进学生“举一反三” 、 “触类旁通能力的提高，最重要的是让学生逐步学会探究，体会科学探索的方法和乐趣。
