高中物理论文：类比方法在物理教学中的运用.doc

类比方法在物理教学中的运用 物理学是一门能较全面培养学生思维品质的学科。笔者认为物理学涵盖的思维种类最为全面，可谓“左右脑兼备”。功要有其效，学要有其法。严格来说，学习物理离不开形象思维中的感觉、记忆、图形、空间、想象等，更多的是抽象思维中的分析、综合、演绎、归纳、推理、判断、类比、数学运算等方法。 在高中物理中有这样一个问题：有一在光滑水平面上匀速运动的物体，某时刻起受到一与物体运动方向相同的水平力作用，若这一作用力逐渐减小至零，在这一过程中物体作加速运动物体作减速运动物体作匀速运动无法确定为了更好的使学生理解此题，老师做了这么个比喻：假如一个人在银行有存款，现在每月再把钱存入银行，但数目越来越少，该人在银行的存款是增多还是在减小？这个比喻使学生使立刻就能选出正确选项。显然，这里教师巧妙的运用了类比的教学方法，它不仅生动形象，且帮助了学生正确理解此题。一、类比方法何为类比法？两个事件之间有相同之处或者是相类似，由此可推断两个事件可能存在其他类似或相同之处。相似是类比的基础，如上面的题目，虽然一个是物理问题，一个是储蓄存款问题，但它们之间具有实质性的相似之处，物体所受的水平作用力在逐渐减小，使得加速度也在减小，但作用力与物体方向相同，起到了动力作用，所以物体在作着位移变大而速度变化率减小的加速运动，与存入银行钱的数额变大，每次存入数额越来越少相似。因此可以此为基础运用类比方法。二、类比方法的应用 、 物理教材第二册有电容器的电容一节内容，电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量。这个概念对初学者来说也是难点，为了帮助学生理解，教材有意设计一个相似的例子。图1电容器容纳电荷类似于图2、图3容器盛水。电容器相当于容器，电容器极板上的电荷相当于容器中的水，这样学生对电容就有了感性的认识，图2、图3的容器都相当于两个电容器，但不同的是图3容器的容量要大一些，相当于容纳“电荷”能力较强，这就充分说明了电容是电容器容纳电荷本领的物理量。这是以前教材没有出现的，这充分体现了对基本概念的重视，兼顾左右脑，运用类比的方法把对抽象概念的理解转化为形象的感官认识。图3图2图11cm1cm_ _ _ _ _ _+ + + + + + 、物理教材第二册有闭合电路欧姆定律一节内容，其中有电动势这个物理概念，有位教师设想了一个与图4所示闭合电路的能量转化有类似之处的物理过程：如图5所示，某人不断的把一个一个的小球从低处移向高处，使小球的重力势能增加；与此同时，又因重力的作用，小球又由高处向低处运动，并通过重力做功，小球的重力势能又转化为动能。这样的循环持续地进行，形成了小球的定向运动。小球相当于闭合电路中的电荷，人施于小球的力相当于电源内的非静电力，重力相当于静电力。人对小球做功，使小球的重力势能增加，相当于非静电力对电荷做功，使电荷的电势能增加。这一设想，生动形象的撕掉了电动势的神秘“面纱”，使学生豁然开朗，十分有助于学生对电动势概念的理解。图5图4三、类比方法的主要功能 类比方法是物理教学中常方法之一，它有优于其他方法之处。1、形象解释功能 比如，在中学物理中振动图象和波动图象，是学生常常容易混淆的两种机械运动的描述形式。为了正确理解和掌握这两种图象，我们可以对此作这样的类比：振动图象描述的是某一振动质点相对于平衡位置的位移随时间变化的情况，好比某同学在一段时间里活动情况的“电视录象”；波动图象描述的是在波的传播方向上介质的各个质点在某一时刻相对于各自平衡位置的位移，它好比全体同学在同一时刻的一张“集体照”。这一生动的类比，使本来抽象的问题形象化、具体化，充分显示了类比这一思维方法所具有的独特的解释功能。2、探索未知功能 现代宇宙学中关于宇宙膨胀的假说，就运用了类比方法。在声学中，当声源远离观察者运动时，声波的频率减小，这是多普勒效应。天文观察发现，在某些天体的化学元素光谱中，光谱线同在地球上被观察到的这些元素的光谱线相比，移到了光谱的红端方面，这就是“红移”现象。这表明光波的频率减小。与声波的多普勒效应相比，就可以作出天体在远离我们而去的推论。由于天文观测发现，从四面八方接收到的光波都有“红移”现象，于是人们作出了宇宙膨胀的假说。 可见，类比在物理学认识活动中的科学价值之一，就在于它的探索发现作用。3、启示学习功能 在科学认识活动中，类比方法具有启发思路、提供线索、举一反三、触类旁通的作用。将这一方法应用于物理学习中，会十分有助于对物理知识的理解和掌握。例如静电场和重力场有许多共同和相似之处，为了学习掌握静电场知识，我们可以将静电场与重力场进行类比。我们知道电荷周围存在着电场，电场对放入其中的电荷有力的作用，为了描述电场在不同位置对电荷作用的强弱和方向，我们引入了电场强度这一物理量；地球表面具有重力场，任何物体在地球表面附近都会受到重力场对它的作用力重力。那么，什么是描述重力场强弱和方向的物理量呢？经过与静电场的类比，不难理解，描述重力场作用强弱和方向的物理量就是重力加速度，不仿将其称为“重力场强度”。再比如，点电荷周围的电场强度可表述为，那么，地球附近的“引力场强度”则可表述为。上述类比推理，可用如下形式表示。静电场性质物理场性质类比重力场性质参考资料：高中物理方法教育研究，第308页，“明确电动势概念的逻辑方法”。 中学物理方法之物理学类比方法黑龙江科学技术出版社 张遥 著