基于类比思想的物理教学实践探讨

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1、基于类比思想的物理教学实践探讨文/郭健【摘要】类比是科学研究中的一种重要的思想方法，物理教学注重学生的技能训练、能力培养。本文对高中物理的新课教学及习题教学中渗透类比思想的教学实例初步的作了探讨和总结。.jyqkg，然后可以提问：同样的物体，在月球表面要比在地球表面重力小的多，说明两星球表面的什么物理量不同？它与物体的质量有关吗？可能与什么因素有关？这样通过类比，可以较快速的得出，在电场中，任意点的电场强度E由场源电荷决定而与试探电荷电量无关，从而推导出E=F/q。1.3两种场的能量表达类比。电势能与重力势能关系相似

2、：重力场中，重力做功引起重力势能变化；而电场中，电场力做功引起电势能变化。变化关系及物理量使用上也相似：电势类比高度，两者都具有相对性；电势差类比高度差；等势面类比等高线。各量可以在公式gh的对比中一一类比。类似地，在磁场部分的教学时，同样可以对电场与磁场性质进行类比。在电场中，任意点的电场强度E由场源电荷决定而与试探电荷无关，可类比为：在磁场中，任意点的磁感应强度也由场源决定，与放置的电流元无关。从而引出B的定义式。另外对于此定义式的理解，同样可类比E=这几个公式，指出式中定义出的量都与等号右侧各量是无关的。这有助

3、于我们较容易和深刻的理解“场”这一抽象的概念。例2：玻尔模型的能级与跃迁理论也是很抽象的知识点，可类比卫星绕地球的运行。例如可以提问：当卫星要运行得离地球更远一些时，需要加速还是减速；到达更远轨道时，卫星的速度是否比较原来变快了？这几个问题学生是较易理解的，玻尔能级理论与跃迁时吸收或辐射能量的探讨也就很容易的进行了。例3：分子间的作用力与势能，可以类比为水平方向上的弹簧所连接小球受到的弹力与弹性势能。如上图1所示，三种情况分别可类比两分子之间的距离r<r0、r=r0、r>r0三种情况，势能的情况也同样可以

4、类比。这样学生就较易理解分子力这一较抽象的概念。2.类比法在解决习题过程中对陌生模型的迁移与转化在物理教学中，很多新的知识与旧知识在思想、方法等方面都有着一定的联系，此基础上通过类比可以探索出很多新知识、新方法。高考试题在平时的练习中，学生往往不可能碰到，是一些相对全新的情景或模型，但是考纲又明确告知不可能脱离高中物理的教学实际，这二者并不矛盾。这就体现在碰到陌生的问题时，要求学生运用包括观察、归纳、类比、猜想、联想、直觉、灵感等各种思维过程的综合运用，作出一个从条件到结论的合情推理，最终寻得解题思路。类比，正是其中

5、必不可少的重要途径之一。在平时的习题教学中贯彻类比思想，可以极大地激发出学生的兴趣，符合了学生的好奇与探究的心理，最终提高学生解题与创新能力，并能在最终的考试中胜出。例如：2012北京高考物理23题：摩天大楼中一部客运电梯，行程超过百米，简化模型如下图2，电梯的加速度a随t是变化的。已知在t=0时由静止开始上升，a-t图像如图2所示。电梯总质量m=2×103kg，忽略一切阻力，g=10m/s2。（1）求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和F2最小拉力；（2）类比是一种常用的研究方法，对于直线运动，教科书中讲解了由v-

6、t图像求位移的方法。请你借鉴此方法对比加速度和速度的定义，根据图3所示a-t图像，求电梯在第1s内的速度改变量△v1和第2s末的速度v2；（3）求电梯以最大速度上升时，拉力做功的功率P，再求0-11s时间内，拉力和重力对电梯所做的总功/s，前2秒内△v2=v2-v0=1.5m/s，第2s末的速度v2=1.5m/s。高考考题越来越倾向于体现考能力，考素质，考题中涌现新模型时，学生的心理素质和平时的方法训练就显得尤为重要，类比法能让学生联想和借鉴平时所熟知的模型，通过比较并借用相类似的方法就能快速的找到解题的突破口了。我

7、们再来看下面一例：（江苏模拟卷，有改动）一根轻弹簧左端固定，右端系住一物块，地面有摩擦，现将弹簧压缩到A点后释放，物块运动到B点速度变为零，O为弹簧自然长度位置，AB距离为x0，物块从A到B的过程中，弹簧的加速度a大小、速度v大小随位移x的变化关系下列图中哪些可能是正确的？本题结合弹簧的受力特点，并运用牛顿运动定律分析物体的运动状态变化，但有几个疑难点需要突破：①图表分析中横坐标变化量为x而不是大家常见的时间t；②AO段与BO段并不相等，AO>BO；③合外力为零的位置是否在AB段的中间点x0/2处。第三个疑点尤

8、其不易突破。一般的思路：以O作为原点设立向右的坐标轴x，并规定向右为正（注意：之所以与题设中设置的坐标不同是因为下面列方程的直观与方便），假设在A、B两点的坐标分别为x1、x2：运用功能关系可得：再由上图可知关系式：x0=x2-x1………………………（2）联立（1）（2）两式，解得，这个结果说明：平衡位置是在AB段的中点。但是，且不说弹簧的势能