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标题	妙用类比方法 促进物理学习お
范文	于志林 “当理智无法得到可靠的论证时，类比往往能引导着人类形成正确的认识.”康德的这句话点明了类比法在科学研究中的地位.类比法也广泛地运用于中学物理的教学中，具体的操作就是：把学生感到较为陌生的物理情境与他们所熟悉的类似情境进行对比，进而实现物理过程和有关现象的正确分析，从而让学生实现相关物理规律的认知. 类比法和认知心理学派的“知识迁移”理论有所关联，都是从学生已有的知识和经验出发，通过对比和联想来构建新的认知，具体说来，这应该对应心理学角度“正迁移”的概念.在物理教学中，类比法的使用可以分为以下三种类型. 1 通过学生对已有类似概念的认知来学习新的概念，构建新的认知 高中物理中有的概念是从学生所熟知的物理环境里提炼而来，学生学起来比较轻松，但是有的概念源于科学方法抽象化地提炼，学生的理解较为费力，因此对于此类内容，教师可以通过类比的手段搭建新授概念与已有知识基础的桥梁，让学生在比较中，学习和掌握相关内容. 例如，学习“点电荷”这一概念时，教师引导学生回忆一下质点的概念.学生都知道质点是“有质量的点”，那么什么是“点电荷”呢，学生通过类比，就给出了“带有电荷的点”这一定义.此外，有关电场强度的定义式的理解，该表达式中试探电荷q和试探电荷所受的力F并没有直接影响到电场强度E，很多学生对这里面的因果关系认识含糊，因此教师可以通过类比其他用比值定义的物理量进行说明，比如速度定义式v学生在力学部分对这一系列表达式学得都很扎实，特别是加速度，学生对其中的因果关系很明确：力是产生加速度的原因，加速度是否变化由力来决定，与速度变化量和时间没有关系.由此可类比出结论：电场强度由电场自身来决定，与试探电荷是否存在及大小无任何关系，因此它们之间的正反比关系更是无从谈起.还比如：3-3模块中，有关分子力的认识（如图1），因为发生在微观世界，学生的模型建立也非常困难，有关认识很是模糊.教师在教学时，可以将分子之间的作用力类比为弹簧模型（如图2），[TP4GW84.TIF，X，BP#]分子之间的距离为r0时，则类比为原长形态的弹簧，不表示出作用力（即分子力为零）；当分子之间的距离小于r0时，则类比为压缩形态的弹簧，所表示出作用力为斥力；当分子之间的距离大于r0时，则类比为拉伸形态的弹簧，所表示出作用力为引力；当然既然是类比，就必须和学生说清楚差别，当距离在r0的基础上有所增加时，开始阶段分子力与弹簧相似，距离拉大，力变大，但是超过一定限度，区别就出现，后阶段引力会随距离的变大而变小，达到10r0时，分子力会消失（说明分子力是一种短程力）. 2 通过学生对已有规律认知的类比来探究新的规律，并熟悉其内涵 很多不同的物理情境之间存在相同或相近的特征，因此在对应的物理规律上也存在着类比法适用的可行性.借助类比法，学生将抽象的情境与已经熟悉的物理情境进行对比，从而实现对规律内涵的认识. 例如，讲解电场的时候，教师就经常将其和重力场相对比，最典型的就是把电场力做功和重力做功放在一起，他们具有相同的特点：与路径无关，只由始末位置有关；此外还将电场中电势差类比为重力场中的高度差，电势类比为高度，电势能类比为重力势能，一系列的类比帮助学生将抽象的电场模型理解得更加具体.其中，电场中有关电势的概念是最抽象的，为了说清楚电势和等势面的有关概念，教师要灵活的组织语言，引导学生对比，比如为了将“势”这个概念引入重力场，可以将“高度”讲成“地势”，将等势线（如图3）和地理上等高线（如图4）放在一起，让学生进一步地理解：在同一个等高线上移动物体，重力不做功，重力势能不变；在同一个等势线上移动电荷，电场力不做功，电势能不变，诸如此类的规律很快就能被学生所掌握.当然类比的同时，教师更要引导学生看到差别，比如对重力场中的物体而言，可以说地势越高，重力势能越大，但是对于电场中的电荷，能否说电势越高，电势能就越大呢？教师这时要引导学生注意到，物体质量是没有正负的，但是带电量却是有正负的.因此类比的同时，又能看出差别，才算是更为全面而深刻地理解了规律. 3 通过学生对已有模型的类比来分析新的物理情境，实现知识的迁移. 物理规律的普适性也经常表现为：不同的物理情境背后隐藏相同的物理模型，因此很多物理问题的分析，需要学生能通过类比从较为陌生的物理情境中提炼出较为熟悉的物理模型，从而实现相关问题的解决.现在很多物理习题中也采用类似的模式来构建习题，帮助学生对已有规律进行熟悉和巩固，实现举一反三的效果. 例如，有这样一道习题：如图5所示为光滑的圆弧轨道AB，其半径为R，且已知A、B两点等高，弧长远小于半径，现将一小球（可视作质点）从A点无初速地释放，请计算其运动到B需要多长时间？本题中小球所受两个力分别为重力和沿半径方向的支持力，因此受力形式和单摆模型中的小球极为相似，而且题中强调弧长远小于半径，即表明圆弧所对应圆心角非常小，[TP4GW86.TIF，Y#]这也与单摆模型的成立条件完全一致，因此可判断单摆的周期规律适用于本题，用类比的方法可求出由A点运动到B点为一半的单摆周期.此外，将垂直于电场方向打入平行板电容器的电荷的运动说成类平抛运动，其实也是用了类比的方法来处理.用类比的方法来分析问题既是一种知识和能力的迁移，也是学生建模能力的训练. 综上所述，高中物理学习过程中，学生依托已有的知识和经验用类比的方法对新的物理问题进行探索和推测，有助于他们对新概念、新规律和新模型的认识，同时类比过程也是学生对已有知识的内涵进行再一次的开发，有助于学生物理认识的融会贯通，有助于他们逻辑思维能力的培养，更有助于他们物理知识体系的构建.
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