潘海良

摘 要：在物理教學(xué)中運用類比方法可以幫助學(xué)生快速的理解概念，解決物理問題，同時又可以發(fā)展學(xué)生的思維能力，使學(xué)習(xí)成為學(xué)生自覺積極的活動，但也應(yīng)注意其差異性。

關(guān)鍵詞：類比法；概念教學(xué)；物理解題；發(fā)散思維

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-8882（2015）01-149-01

在多年的物理教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)法拉第電磁定律時，感到困難，不易理解，在處理這個問題時，我們常用類比法解決，那么，什么是類比法呢？

一、類比法的定義

所謂類比，是根據(jù)兩個（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。在特定的教學(xué)中運用此種方法會達(dá)到事半功倍的作用。

二、類比法在比值定義概念教學(xué)中的應(yīng)用

對于一些極為陌生、抽象的物理概念，如果用熟悉的、形象化的事物去類比，那么往往會產(chǎn)生“一語道破天機”的驚人作用，幫助學(xué)生加速認(rèn)識過程。現(xiàn)就高中教材中的幾種情況列舉如下。

學(xué)生在理解平均加速度和瞬時加速度之間的關(guān)系時，我們可以將學(xué)習(xí)加速度的過程和學(xué)習(xí)速度的過程加以比較。在比較中，學(xué)生可能很容易理解平均加速度與瞬時加速度之間的關(guān)系。比如，我們在引導(dǎo)學(xué)生做以下比較時容易得到以下結(jié)果——速度是位置的變化率，加速度是速度的變化率；速度與位移的方向相同，加速度與速度變化量的方向相同；在時間很小時，平均速度接近瞬時速度，那么在時間很小時，平均加速度就接近瞬時加速度了。

“場”是物理學(xué)中的一個重要概念，“電場”看不見、摸不著，十分抽象，難于理解。尤其是建立電勢能和電勢的概念，我們也是采用類比法。具體操作如下（1）物體在重力場中具有重力勢能，電荷在靜電場中也會有勢能嗎？（2）重力做功與路徑無關(guān)，靜電力做功也與路徑無關(guān)嗎？（3）重力做的正功等于減少的重力勢能，克服重力做的功等于增加的重力勢能，用公式表示為W= - EP。那么靜電力做的正功也等于減少的電勢能嗎？克服靜電力做的功也等于增加的電勢能嗎？用公式表示也是W= - EP嗎？（4）重力勢能具有相對性，電勢能也具有相對性嗎？（5）質(zhì)點在某點的重力勢能等于把它從該點移動到零勢能處的過程中重力做的功，電荷在某點電勢能也等于把它從該點移動到零勢能處的過程中靜電力做的功嗎？（6）重力勢能屬于物體與重力場組成的系統(tǒng)，電勢能也屬于電荷與靜電場組成的系統(tǒng)嗎？通過以上問題的類比，學(xué)生就可以把類比結(jié)果列表呈現(xiàn)出來，進(jìn)而理解電勢能的概念。但應(yīng)該指出的是：靜電力做功比重力做功的情況復(fù)雜。

在教學(xué)中，應(yīng)用類比法幫助我們理解概念的例子還有很多。例如：用做機械運動的物體的動能和勢能類比物體分子無規(guī)則運動的動能和勢能；等勢面類比等高線；場的疊加類比波的疊加等等。利用類比法使抽象、陌生的概念變?yōu)榫唧w、熟悉的知識，降低知識理解的難度，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

三、類比法在物理解題中的應(yīng)用

用類比的方法還可以求解一些物理問題，可以用已知模型的物理規(guī)律求解一些不熟悉的物理問題，拓展了學(xué)生的思維，也簡化了解題過程。

例如：用類比法處理復(fù)合場問題。各種性質(zhì)的場同時占據(jù)同一空間，從而行成復(fù)合場。對于復(fù)合場中的力學(xué)問題，可以根據(jù)力的獨立作用原理分別研究每一種場力對物體作用效果，也可以同時研究幾種場力共同作用的效果，將復(fù)合場等效為一個簡單場，然后與重力場中的力學(xué)問題進(jìn)行類比，利用力學(xué)的規(guī)律和方法進(jìn)行分析和解答。

例：半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套有一質(zhì)量為m，帶正電的小球，空間存在水平向右勻強電場。如圖所示，小球所受靜電力是重力3/4倍。將小球從環(huán)上最低點A點靜止釋放，則小球所能獲得最大動能Ek為多少？

解析：設(shè)小球的帶電量為q，電場強度為E。小球在運動過程中受到三個力作用，其中只有電場力和重力對小球做功，其各力大小為F= ，設(shè)F與豎直方向間夾角為θ，如圖所示，則sinθ= codθ= ，把這個合力等效為復(fù)合場，此復(fù)合場的強度為g/ ，g/與豎直方向的夾角如圖所示，設(shè)為e，小球沿圓環(huán)運動?？梢灶惐扰c單擺的振動，運動中動能最大的位置在”最低點”，由能的轉(zhuǎn)化及守恒定律可得最大動能

E k=mgr（1 - COSθ） 。

四、類比法在開發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維中的應(yīng)用

運用類比法教學(xué)，不但可以幫助學(xué)生理解知識，建立知識網(wǎng)絡(luò)，使知識條理化，還可以培養(yǎng)和開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，隨著物理教學(xué)的深入，學(xué)生掌握的知識逐漸形成網(wǎng)絡(luò)，這里有知識的橫向式拓寬，也有遞進(jìn)式的深入，學(xué)生的知識和能力就產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，學(xué)生的創(chuàng)造性思維的發(fā)展也就寓于其中了。在這過程中，類比法是揭示這些知識內(nèi)在聯(lián)系的好方法。例如，圖線教學(xué)中，V-t圖線下的面積表示位移，F(xiàn)-t圖線下的面積表示沖量，I-t圖線下的面積表示電量，P-V圖線下的面積表示功，F(xiàn)-S圖線下的面積表示功。通過這些圖線的類比，學(xué)生們對圖線的物理意義有了深刻的認(rèn)識。如果要求電容器的帶電量，我們可以作電容器的放電電流I隨時間t的變化規(guī)律圖線，再由圖線面積求電量Q。

類比法能使教學(xué)新穎、活躍，又能潛移默化地使學(xué)生受到物理方法教育，激發(fā)學(xué)生的探索精神。但是，類比方法也有其局限性，類比是由個別到個別或一般到一般的不完全歸納推理。因為已知的相似屬性和推出的相似屬性之間不一定有必然的聯(lián)系，所以從兩個對象之間在某些屬性方面的相似或相同，并不能得出它們在某些屬性方面必然相似或相同的結(jié)論?？梢?，運用類比方法得出的結(jié)論不一定都是可靠的。

類比推理得到的結(jié)論的可靠程度是由相比較的兩個對象所共有的性質(zhì)和推出的性質(zhì)之間的聯(lián)系決定，只有類比的相同屬性多，類比屬性與類推屬性有本質(zhì)聯(lián)系或聯(lián)系密切，則類比所得結(jié)論就比較可靠；否則，可靠程度就小。

因此，正確應(yīng)用類比方法的關(guān)鍵是，既要選擇適當(dāng)?shù)念惐葘ο?，又要抓住事物的本質(zhì)聯(lián)系作為推理的依據(jù)，同時還要在分析、綜合的基礎(chǔ)上比同比異，方能得到較為可靠的推論。