类比思想在物理规律探究教学中的应用

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1、类比思想在物理规律探究教学中的应用【关键词】类比思想、物理规律、探究、猜想假设、物理性质、物理图象、物理公式、弹性势能、重力势能【论文摘要】本文根据《高中物理课程标准》的基本要求，论述类比思想在物理规律探究教学中的应用。本文首先介绍了类比思想的本质（即它的逻辑学依据）和在物理规律探究教学中应用的必要性。然后以物理规律的三种表现形式为依据将类比思想的应用方法分为三类：性质类比、公式类比和图象类比。并以“探究弹性势能表达式”为例，分别阐述了三种类比方法的应用思路。论述过程中利用图表的形式生动地展示类比思想的应用

2、过程，并在每一种方法的归纳中将应用思路延伸到中学物理中的其它规律。问题提出：《高中物理课程标准》的全面实施更加强化了探究式教学的重要性，它在指导意见中明确指出：物理教学要让学生“经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律”。但建立在科学实验和数学模型基础上的物理学兼具了形象与抽象的双重特点，这对中学生来说是巨大的挑战。我们要在教学过程中引导学生进行有效的科学探究，就必须要有科学思维方法的指导。逻辑思维中重要方式之一的类比思想就是重要的方法之一。本文主要对物理规律探

3、究教学中的类比思想应用的方法进行详细论述。一．类比思想的逻辑学依据人类的思维的宝贵库中，类比推理是被众多哲学家和科学家所推崇的逻辑思维方式之一。康德说过：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进”。著名物理学家麦克期韦则认为：“一门科学的定律和另一门科学的定律存在部分的相似，这使得每条定律都对其它定律有所说明”。类比推理的过程涉及两个对象——研究对象和类比对象。类比对象的选择是以研究目的为依据，通常是把陌生的对象与熟悉的对象相类比，把未知的东西和已知的东西相类比。类比推理是根据两个（或

4、两类）对象在某些属性上相似而推出它们在另一个属性上也可能相似的一种推理形式。类比推理的具体过程是：通过对两个不同的对象进行比较，找出它们的相似点，然后以此为依据，把其中某一对象的有关知识或结论推移到另一对象中去，其基本模式是：A对象具有a、b、c、d属性或关系B对象可能有与d相似的属性d′或关系B对象具有a′、b′、c′属性或关系，且与a、b、c相似二．类比思想在物理规律探究教学中应用的必要性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

5、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。类比思想为探究教学提供了重要的思维手段。而中学生的思维方法是以形象思维为主，抽象思维相对比较差。虽然物理是以实验为基础，给人的感觉好象是比较实在，但是，物理的规律（概念、定义、定律等）是对实验、事物实体等经过抽象化而形成的。学生往往觉得物理规律很抽象，

6、很难以理解和接受，而物理实验对于中学阶段的学生来说还不可能很熟练的运用。在这种情况下，要顺利引导学生主动探究就变得很困难。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的理解、记忆及应用。三．类比思想在物理规律探究教学中

7、的应用方法物理规律的表现形式主要有三种：文字描述、物理公式、物理图象。文字描述直接阐述物理规律的基本性质，物理公式是对物理规律简洁但抽象的一种数学表现方式，物理图象形象、生动地展现物理变量之间的变化关系。在物理规律教学中，我们可以根据物理规律的这三种表现形式将类比思想分为性质类比、公式类比、图象类比三种类型。现以高中物理必修2中《探究弹性势能表达式》一节为例展开分析。方法一：性质类比物理规律的性质反映了物理运动的产生原因和基本特点。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

8、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。我先简单介绍物理中类比思想的特点，并投影开普勒的名言：“类比是我最可靠的老师，因为它们给我们揭开了自然界的各种秘密”，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：①重力势能与什么物理量有关（质量