类比法在物理教学中的应用

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1、类比法在物理教学中的应用物理学发展史告诉我们：很多关键时刻，科学家巧妙地运用了类比推理，提出科学假说，从而获得了巨大的成功。康德曾说过：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往指引着我们前进。”类比——是指在新事实同已知事物间具有类似的方面作比较。类比法是人们所熟知的几种逻辑推理中最富有创造性的。科学史上很多重大发现、发明，往往发端于类比，类比被誉为科学活动中“伟大的引路人”，是它首先推动了假说的产生。尽管类比不能代替论证，但可以为理解新知识、概念和规律提供依托。因此，作为一种“从特殊推到特殊的科学方法”，类比法在物理教学中有着广泛的应用。

2、一、新、旧知识类比物理学是自然科学中的一门基础科学，它不仅有一定的知识内容，而且这些内容之间存在着必然的内在联系。将新、旧知识进行类比，给学生以启示，使学生易于掌握新知识，同时也巩固了旧知识。如在学习静电场一节内容中，“电场”概念的建立是极为重要的，但由于此概念比较抽象，学生往往难以理解。可以用力学中所学的重力场与之类比：地球周围存在着重力场，地球上所有物体都处于重力场中，都受到了地球的作用——重力。同样，电荷的周围存在着电场，电场对处于其中的电荷有电场力的作用（如：点电荷间的库仑力的作用）。再由物体在重力场中具有与地球位置有关的重力势能，引导学生

3、总结出，检验电荷在电场中也应具有与场源电荷位置有关的电势能。如此类比，相当于在新旧知识间架起了一座桥梁，让学生能够从已掌握的旧知识中顺利地接受和理解新知识。又如：场强E和电势U这两个描述电场的物理量，E、U与检验电荷q有无关系呢？而牛顿第二定律M=F/a，当物体受到的合外力为零时，物体产生的加速度也为零，但物体的质量为一定值；再有，欧姆定律中R=U/I，若电阻不接入电路中，U、I均为零，但电阻R却一定。究其原因，盖它们都是事物本身的物质属性。这种简单的类比，使学生顿悟：E、U是描述电场本身性质的物理量，电场是客观存在的，与检验电荷无关，而定义式E=

4、F/q、U=ε/q只是定义E、U和计算E、U大小的。二、生活经验与物理规律的类比学生在日常学习生活中积累了一定的生活经验，用学生身边的事例进行类比，可启发学生的思维，调动学生学习的积极性，培养学生在生活中观察和分析事物的能力。如讲电势差时，可用瀑布来作为例子：瀑布的水量越大，落到底部的动能越大；而瀑布落差越大，落到底部的动能也越大。动能是由重力势能转化获得的，即瀑布的重力势能与瀑布的水量、落差有关。让学生自己类比得出：电势能与电荷量和电势差有关：ε=qu介绍弹簧振子的振动时，振子向平衡位置方向运动为变加速运动，学生不能理解加速度减小而物体速度增加这

5、一现象，可用人的身高增长作类比：人从出生到成人，其身高逐渐增高。当人的年龄接近成人阶段，其身高增长速度将逐渐减慢，但人的身高却仍在继续增高，只是增高变缓了，而并非人越长越短。当身高停止增长，人的身高达到了他一生中的最大身高。学生从这一简单的类比中很容易理解：加速度在减小，只意味着速度的增量在逐渐减少，但物体的速度值却在增加，为变加速运动。三、相关学科知识与物理知识的类比自然科学分科庞杂，物理只是众多学科之一，可以用其它学科的一些学生已学过的知识进行类比，帮助他们理解一些物理现象和物理过程。如讲解饱和汽，学生往往认为达到饱和状态时，液体不再蒸发。这可

6、与生物学中“根对水的吸收”类比：当根细胞内的细胞液浓度与土壤溶液的浓度相等时，相同时间内进出细胞膜的水分子数相等，为一动态平衡。学生可从类比中得出结论：密闭在容器中的液体达到饱和汽状态时，单位时间内液体蒸发产生的汽分子数和回到液体内的汽分子数相等，也是一个动态平衡。故宏观上液体分子总数不再减少，汽分子数不再增加。这样类比，使学生领略了“类比”这一重要的认识问题的方法，既加强了各学科间的横向联系，又激发了学生学习的兴趣；既降低了某些物理新知识的教学难度，又增强了学生学好物理的信心。例如，高中教材在介绍磁单极子的内容时，就采用了类比的方法：带电体周围有

7、电场，磁体周围有磁场，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，这是它们的相似之处。但它们又不完全相似，在电现象里有电荷，正负电荷可以单独存在，在磁现象里有没有磁荷？磁单极子是否存在？科学研究的新课题就是这样通过类比提出来的，提出来后再通过实验来寻找，通过实验来验证。类比法可使知识条理化，它能分清概念和规律之间的相似和差异，从而发展知识的“空缺”，指引研究的方向。门捷列夫元素周期表就是通过分析归纳抓住各元素的质量排列和电荷数排列，把它们的物理性质和化学性质作类比，从而发现了“空缺”，再有目的、有方向地寻找这些“空缺”对应的元素，并且获得了巨大的成功。我们

8、的中学物理最后介绍了基本粒子，现在基本粒子已达到几百种，这些基本粒子是不是同一层次？什么是它们排列的主线？它们之间存在着什