类比法在物理教学中的应用

闫华香

(四川通江至诚中学636733)

现代认知结构理论告诉我们，学习是认知结构的组织和再组织。利用熟悉的知识去类比地学习新知识，也是对认知结构的组织和再组织，这样既能较容易地掌握新知识，也对已学过的知识是一个很好地复习和巩固。为此，笔者以电场与重力场的类比为例，在何种情况下可以使用类比，怎样去类比，谈一些浅见。

一、什么情况下可以使用类比：有整体相似的物理情景

放入重力场中的物体要受到重力作用，重力是非接触力：放入电场中的电荷要受到电场力的作用，电场力也是非接触力。因此，电场中的电荷与电场的关系和重力场中的物体和重力场的关系有整体相似的物理情景。我们就可把电场去和重力场类比，利用熟悉的重力场知识去学习看不见，摸不着的电场，就很容易。

二、怎样进行类比：用相似的定义法和分析法

1、放入重力场中的物体由于受到重力的作用而具有重力势能，放入电场中的电荷由于受到电场力的作用而具有电势能。（相似的定义法）

2、重力场中移动物体，重力对物体做正功，物体重力势能减少;重力对物体做负功，重力势能增加，增加或减少的重力势能就等于重力所做的负功或正功。电场中移动电荷，电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能就增加，增加或减少的电势能就等于电场力所做的负功或正功。（相似的分析法）

3、把同一重物从位置A移到位置B（从高处移到低处或从低处移到高处），重力所做的功W,与A、B间的高度差H_AB有关，高度差H_AB越大，重力所做的功W就越多; 高度差H_AB为零，功W就为零。把同一电荷从位置A移到位置B，电场力所做的功W与A、B间的电势差U_AB有关，电势差U_AB越大，功Ｗ就越多；电势差U_AB为零，功W就为零。（相似的分析法）

４、上例中高度差H_AB可用重力所做的功Ｗ跟物体本身的物重Ｇ之比来计算，即H_AB═Ｗ／Ｇ。电势差U_AB也可用电场力所做的功Ｗ跟电荷本身的电荷量Ｑ之比来计算，即U_AB═Ｗ／Ｑ。因此，我们定义电荷在电场中由Ａ点移到Ｂ点时，电场力所做的功Ｗ与电荷量Ｑ的比值叫做Ａ、Ｂ两点的电势差，又叫电压，即U_AB═Ｗ／Ｑ。（相似的定义法，循序渐进建立新概念）

５、物体在重力场中所处的位置高度H_A、H_B决定于零高度的选择，选择了零高度，根据高度差H_AB就能确定Ａ、Ｂ点的高度，且无论选择何处为零高度，以及Ａ、Ｂ点的高度值如何，都不影响Ａ、Ｂ两点间的高度差，即H_AB═H_A ─H_B不变。电场中Ａ、Ｂ两点的电势U_A、U_B决定于零电势点的选择，选择了零电势点，根据电势差U_AB就能确定Ａ、Ｂ两点的电势U_A、U_B，且无论选择何处为零电势，以及Ａ、Ｂ点的电势值如何，都不影响Ａ、Ｂ两点间的电势差，即U_AB═U_A─U_B不变。（相似的分析法和定义法）

6、在地理上，把高度相等的点连成的线叫做等高线。在电场中，把电势相等的点构成的线或面叫等势线或等势面。（相似的定义法）

总之，类比法在中学物理教学中应用是很多的，如果我们能应用得好，则能使新定义、新概念、新知识点的建立成为有根之苗和有源之水；则能由浅入深地循序渐进，收到事半功倍的效果。

收稿日期：2009-02-02