物理教育的类比运用

所谓类比，实际上是一种从特殊到特殊或从一般到一般的推理，它是根据两个(或两类)对象在某些方面的相同或相似从而推出他们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。故物理教学中类比有重要的应用。

一、类比的作用

运用类比方法教学，就是将熟悉的事物，易懂的现象规律或已知的物理对象与陌生的、未知的物理对象进行对比。特别是在资料少，实验条件不完备及其它教育设施不完善时，类比更是得天独厚，它可以启发思路，提供线索，帮助学生在学习过程中发现物理规律之间的联系，能促进学生加快、加深对新的物理规律的理解、记忆及应用。

二、类比在日常规律现象与物理知识点间的应用

这种类比应用于物理教学，其关键就是引导学生根据所研究问题的性质来恰当地选取作为类比根据的两个对象的对应特征。也就是让学生从熟悉的事物的某种特性，或更易懂的规律，更易理解的现象特征去形容物理知识某些特点。如讲电容器时，用生活中的水杯来类比，从功能上分析，水杯盛水，电容器是容纳电荷用的，从容纳本领上看，杯子用容积表示盛水能力，电容器用电容表示容纳电荷能力大小。当杯子装水时杯中水变多，水位(面)提高，无论水怎样变多，但杯子容积是不变的。同理说明电容器带电过程，电量增多，电压如水位(面)一样提高，但电容不变，道理是一样的。进一步说明杯子容积与里面盛有水多少无关，杯子容积决定于杯子本身结构大小;同理电容器的电容与带电荷量多少无关，也决定于电容器这种装置本身的结构。又进一步说明水杯容积决定于杯子的底面大小和高度结构因素，而电容器决定于两极板间的距离及准对面积和介质这些结构因素，进而可引出平行板电容的计算公式。把两种装置的属性上的相似作类比，使学生对电容这种陌生的东西有较清晰的认识。又如，讲电阻定律，当说明R与电压正比关系后，电阻决定导体本身的长度，截面积及材料，温度因素;当一定温度时电阻与导体本身的长度，截面积什么关系时，不妨用汽车在公路的受阻现象作类比，学生对汽车在公路上行驶，道路越长受阻的几率越大，道路越宽，受阻几率反而小的道理容易理解，形容电子在导体中移动受阻现象，让学生体会R与L正比关系，R与S的反比关系，自然得出电阻定律公式。再如，讲电流这节时，电流的形成和电压的作用时，用熟悉的水管中水流的形成和作类比，从水流产生需水滴和水管两端水面差(水位差或水压)，说明电流形成需电荷和电压(电位差)。从水管中要产生持续的水流需用抽水机抽水维持水面差，说明电路中电流持续需电源提供电压，从规律的相似处说明物理道理

三、类比在物理新旧知识点中的应用

在物理教育中，若物理知识点存在相同或相似特征时，若能抓住研究问题的特征，通过新旧物理知识类比，可起到让学生体会到在物理学中不同知识点间存在着统一与和谐、对称和相通的;同时又能起到温习旧知识，领会新的知识效果，降低教学的难度;更重要的方面是锻炼学生的思维能力。如定义匀变速直线运动加速度公式时，与采用的方式与匀速直线运动速度定义是类同的，为比较两个匀速直线运动物体运动快慢，采用方式是取相同时间内经过的位移多少，即用单位时间的位移大小表示快慢，公式V=S/T，式中V值大，即单位时间位移大，物体运动快，故速度V表示运动快慢的物理量;对匀变速直线运动，为比较他们的速度变化快慢，也取相同时间内速度的变化多少，即用单位时间速度的变化多少，公式为a=△V/△T，式中a值大，即单位时间速度变化大，物体速度变化快，故加速度表示速度变化快慢的物理量，道理与速度类同，两者采用定义一样，都控制时间变量实现其它量的比较。这种新旧知识点类比后，使学生即对旧知识速度的清晰理解，又加深对新知识加速度概念及定义公式的理解。比如，重力势能类比电势能，将抽象的知识点转化成熟悉的知识点，降低教学难度。

四、类比在物理解题中的应用

解物理题，是对学过知识的应用过程。它是实现知识“迁移”的重要一个环节。物理解题用类比是建立在未解决题与已知物理原型相似特性上。在教学中，通过分析未解决题特征，把它与已知的物理原型进行类比，从而找到方法，解决问题如在电场中，将一个电荷由A点移到B点，电场力对电荷做功，若再将电荷移到A点则:A．电荷的电势能增加到原来的2倍B．电荷的电势能减少原来的1/2倍C．电荷的电势能减少到零D．电荷的电势能不变．对这电场中的问题，如果将它与重力场类比的话，问题很容易解决，重力势能的变化与电势能变化物理情景是类似的。如果将物体从桌面移到地面，又重新拿到桌面，则重力势能是不变的，因此在电场中，将一个电荷由A点移到B点电势能也不变，若再将电荷移到A点则电荷的电势能不变，这种类比起到温故知新的作用巩固旧知识，又加深对新知识的理解深度。比如，关于地球南极磁性问题，地球大磁体与条形磁铁其实相同的，小磁针放在条形磁铁上部位置，小磁针南极指向条形磁铁的北极，若把地球看条形磁铁，同理地球大磁体上放小磁针(或指南针)，小磁针(或指南针)南极指南，意味地球南极为磁性的北极。又如，用楞次定律解决感应电流方向，如图当R向左滑动时判别R’电流流向()。线圈的磁场与条形磁铁的磁场是一样的，如果把与R相连的线圈看成条形磁铁，则相当于N极靠近与R’相连的右则线圈，右则线圈左端指向为感应磁场方向，进而判断出电流b→a，用条形磁铁替换线圈，学生更熟悉易懂。

五、类比运用需要注意事项

(1)注意在物理教育中用类比要选择恰当的类比对象，还要恰到好处，不能绝对化，还要注意区分事物间的差异。(2)类比法与其他方法综合应用效果会更好，不能突出类比的优点而否定其它方法的作用。