类比方法在高中物理教学中的应用

冯玲

在高中物理中，有许多物理概念，在引进、形成、理解时都难。在此，如果采用类比法进行教学，会起到事半功倍的作用。在解答物理习题，研究物理学方面，如果运用类比法，则更容易达到目的。因此，类比法在物理教学中有着广泛的应用，起着非常重要的作用。

一、什么是类比法

英国物理学家卢瑟福为了探索原子结构，曾经做了有名的α粒子散射实验，实验结果表明：原子的大部分质量和电荷集中到一个体积很小，质量极大的核上，核外电子只有极小的质量。卢瑟福为了解释他的实验结果，便将原子和太阳系类比。

在物理研究中，将熟悉的物理对象与待研究的物理对象相比较，找出他们已知的共同点、相似点或相联系的地方，据此推测出待研究对象也可能具有熟知对象的另一些特征。这一逻辑推理方法就叫物理类比方法。

类比方法可用逻辑语言表述为：

若A对象具有P、Q、R、S属性，B对象具有PQR属性，并且PQR属性分别与P、Q、R相似、相同或有联系。则B对象也可能具有S属性，并且S与S相似、相同或有联系。

二、应用类比方法形成物理概念

对于一些极为陌生的、抽象的物理概念，如果能用熟悉的、形象化的事物去类比，那么往往会产生“一语道破天机”的惊人作用，加速认识进程。

例如：应用类比方法建立“物体间的分子间的享相互作用力”概念。

我们知道，在任何情况下，分子间同时存在相互作用的引力和斥力，引力和斥力打下都跟物体分子间的距离r有关。

三、应用类比方法引进新概念

例如：学习磁场时，对表示磁场的概念——磁感应强度可以这样引如：电场对其中的电荷有电场力的作用，研究电场强弱的时候，我们用电荷在电场中的受的电场力与电荷量的比值F/q表示电场的强弱，叫做电场强度.类似地，磁场对其中的电流有磁场力的作用，研究磁场的强弱，我们可以分析电流在磁场中的受力情况着手，找出表示磁场强弱的物理量.但是电流在磁场中受力与电荷在电场中受力不同，所以我们把导线垂直磁场时，电流所受的磁场力与电流和导线长度的乘积F/IL叫做磁感应强度，表示磁场强弱.

四、应用类比方法理解概念

应用类比方法帮助我们理解概念的例子在高中物理中比比皆是。

例如，用做机械运动的物体的动能和势能去类比“物体分子无规则运动的动能和势能”。用水滴的集合在水管中沿一定方向流动形成水流，去类比“电荷在电路中沿一定方向流成形成电流”；用水流会受到水路上的阻力去类比“导体虽容易导电，但同时对电流有阻碍作用——电阻”；用水流可以推动水轮机做功去类比“电流通过电动机带动其他机械设备也会做功”；用机械运动做功，机械能转化为其他形式的能，去类比“电流通过用电器做功，电能转化为其他形式的能”；用重力做功量度重力势能变化，去类比“电场力做功量度电势能变化”；用水位类比电位，用水压类比电压等等。

五、应用类比方法研究物理学

在物理教学中，恰当的配合性概念的引出，介绍物理学家应用类比方法探索、研究物理学的成功事例，既能使教学新颖、活跃，又能潜移默化地使学生受到物理方法教育，激发学生的探索精神。

例如，教学欧姆的前前后后，可做如下介绍：德国物理学家欧姆曾经把电流的传导与法过数学家、物理学家傅利叶的热传导想类比，推出了“通过导体的电流与导体两端的电压成正比”的结论。随后他又用实验进行了证明，终于建立了如今我们学习的欧姆定律。

六、应用类比方法找出实验方法

在用实验研究物理现象、规律时，我们往往会感到无从下手，如果运用类比方法则比较容易找到切入点。

例如：我们在学习眼界影响电阻实验时，告诉学生运用控制变量法进行研究。到了下一章，学习欧姆定律时，用实验研究电流与电压、电阻的关系时，我们可以把这几个实验和上一次实验进行类比，都是研究一个物理量与几个量的关系。因此可以象上一实验，用控制变量法研究。即先把电阻一定，改变电压，研究出电流与电阻的关系，这样就找到了实验方法。在物理学中，类似实验很多。

七、类比方法的基础、局限与正确运用

类比方法是由个别到个别或一般到一般的不完全归纳推理。因为已知的相似属性和推出的相似属性之间不一定有必然联系，所以从两个对象之间在某些属性方面的相识或相同，并不能得出它们在某些属性方面必然相似或相同的结论。可见，运用类比方法得出的结论不一定都是可靠的。

类比推理等到的结论的可靠程度是由相比较的两个对象所共有的性质和推出的性质之间的联系决定，只是有类比的相同属性多，靠类比属性与类比推属性有本质联系或联系密切，则类比所行结论就比较可靠；否则，可靠度就小。

因此，正确应用类比方法的关键是，既要先选择恰当的类比对象，又要抓住事物的本质联系，作为推理的依据，同时还要在分析、综合的基础上同也比异，方能得到比较可靠的推论。

（作者单位：江苏省丹阳市吕叔湘中学）