中学物理中的类比方法及其在教学中的应用

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1、中学物理中的类比方法及其在教学中的应用海南省洋浦中学　王满兰摘要：本文首先通过一些实例，简要论述了在中学物理教学中常用的几种类比方法，接着结合物理教学实际，通过论述类比方法在物理概念教学、物理规律应用及知识复习中的应用，说明类比方法可以使抽象的知识形象化、复杂的问题简单化、散乱的知识条理化，本文同时指出使用类比方法应注意其局限性，并防止出现知识的负迁移现象。关键词：类比方法物理教学类比方法是人类认识自然的重要方法，它是利用已有的知识，去学习新知识的一种方法，无论是概念的建立、规律的形成，还是运用物理

2、知识解决具体问题中都经常使用。类比方法也叫类比推理，是根据两个（或两类）对象在某些方面的相似或相同，从而推出它们在其它方面也可能相似或相同的一种逻辑推理方法。它是一种从特殊到特殊或从一般到一般的推理，极具启发性、创造性和灵活性。一、中学物理中的类比方法类比方法能帮助学生有效地掌握物理知识、发展智力、培养能力，是物理教学中不可缺少的一种重要方法。中学物理中常用的类比方法有：1．简单共存类比简单共存关系是指对象各个属性之间可能是并列的或孤立的或其它关系，但它们都同是对象的属性。简单共存类比是以简单共存关

3、系为推理中介的类比推理。例在高中物理中引入磁场概念时便运用了简单共存类比。首先把电场与磁场有关的相似属性列出：如电荷之间有相互作用力，磁极之间也有相互作用力；电荷之间是同号相斥，异号相吸，磁极之间也是同名相斥，异名相吸；这样就由电荷周围存在电场，可以类比推出磁极周围也应存在磁场；由电荷间的作用力是通过电场传递的，可以类比推出磁极间的相互作用力也是通过磁场传递的。2．因果类比6因果类比是根据相类比的两个对象各自属性之间可能具有相同的因果关系而进行的类比。例如借助重力场中的因果关系，可以类比推出静电场的

4、一些性质。重力做功与路径无关，所以在重力场中可以引入重力势能概念；重力做正功，物体的重力势能减小，重力做负功，物体的重力势能增大；静电场力做功也与路径无关，所以在静电场中可以引入电势能概念，电场力做正功，电荷的电势能减小，电场力做负功，电荷的电势能增大。3．对称类比客观世界中存在着的许多对称性关系是进行对称类比的基础。对称类比是从两个对象属性之间的对称关系进行的类比。例如电与磁存在着对称关系，且已为实验所证实。在奥斯特发现电流的磁效应后，法拉第依据电与磁的对称关系立即提出磁能转化为电的设想，并历经十

5、年的不懈努力，终于发现电磁感应现象和电磁感应定律，开辟了电气化时代，为人类的进步做出了不朽的贡献。4．协变类比协变类比也称数学相似类比，是根据两个对象可能具有属性之间的某种协变关系（定量的函数关系）进行的类比推理。协变类比的一种形式是根据两对象的各个属性相同或相似，推出它们应具有相同或相似的数学形式；另一种形式是根据两对象的数学形式相似，推出它们的属性也可能相似。ABαγCDγ图1例：如图1所示，在河边A处的人要尽力抢救一个在B处的溺水者，时间对被救者来说就是生命！那么沿什么路线从A到B所用时间最少

6、呢？解本题可采用光的折射作类比。光在不同介质中传播速度不同，在两种介质的界面上会发生折射，而光子是最出色的运动员，它总是选择最省时的路径行进的。由此可以推知，沿直线经C到B并不是好办法。人在岸上跑得比在水里游得快，所以人从A点到B点若要最省时，应当选择一条折线路径行进，折点在界面上的D点，角γ和α应满足“折射定律”：（其中v1、v2分别为人在岸上和在水里的速度）又如木夯打桩，若阻力与木桩进入的深度成正比，即F=kx，欲求木桩进入深度d的过程中，克服阻力所做的功。因为阻力表达式与弹簧弹力公式F=kx6

7、相同，故可利用弹力功的表达式，而直接写出答案：二、类比方法在物理教学中的应用类比方法在物理研究史上取得过较大的推动作用，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的“伟大的引路人”，在很多关键时刻，科学家巧妙地运用了类比推理，提出科学假说，从而获得巨大成功。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我们前进。”在物理教学中，类比方法同样显示出其不同于其他教法的优势。当对某一问题按常规归纳和演绎推理无法解决时，或者对某些概念、规律，学生难以理解时，借助类比，

8、可简化推理论证，启发学生积极思考，提高学生分析问题和解决问题的辩证思维能力，加强对概念及规律的理解。1．物理概念教学中的类比物理学中的许多物理现象不能直接观察到、有不少物概念比较抽象、物理规律难以理解，给学生学习带来一定的困难。类比方法可以帮助学生把较复杂或深难的或抽象的物理知识同已有的较简单的或具体的知识表象联系起来，给这些抽象的事物赋予间接的直观形象，把研究对象具体化，把已知对象的明确性和可理解性转移到研究对象上去，使学生比较顺利地认识物理现象、形成物理概念和掌握