类比法在高中物理电磁学复习中的应用研究

郭泉岭

【摘要】高中物理电磁学是高中物理知识体系中最重要的知识学习部分，其难度系数在物理知识系统也一直居高不下，成为历年物理高考的必考的综合题之一，可想而知其复习的重要性。而类比法应用于高中电磁学复习中，能够将电滋学知识、运动学知识等联系起来复习，不但将分散的电磁学知识有效整合起来，方便复习，还在很大程度上实现了学生对电磁学知识的综合掌握与应用。所以，本文作者对类比法在高中电磁学复习中的应用进行详细分析。

【关键词】高中物理 电磁学 复习 类比法

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）06-0078-01

教学和知识复习中的类比法，是指将两种或两种以上相似的知识内容联系和整合在一起教学、学习和复习，以加强学生对知识的印象和记忆，进而达到掌握和应用知识的目的。将类比法应用在高中物理电磁学复习中，能够将多种类似的知识原理、知识概念、物理模型及解题方法整合和联系在一起复习，即节省了复习时间，又提高了学生的记忆力，进实现高效复习高中电磁学复习的目的。

一、高中物理电磁学概念类比复习

1.“静电场和稳恒磁场”理想模型类比复习

该类比复习方法主要应用于“静电场和稳恒磁场”的复习，即使用性质与该知识点相似的模型，实现“静电场和稳恒磁场”具体化，不但简化了相关知识点，还有效加深对该知识点的记忆。例如，模仿力学中的“质点”与“刚体”理想模型，构建具体化、细微化的电荷和电流模型，并且该模型中还忽略了电荷带电体体积、带电体形状和带电体几何尺寸，直接将这些带电体集中成一个而电量集，而对于连续分布带电体，则直接用微元幽表示，电荷理想模型可以反映出静电场的变化情况；稳恒磁场则是通过电流理想模型反映，即载流导线在其周围空间激发磁场的微元变化模拟空间。

2.“电场和磁场”基本特征量类比复习

电场和磁场的是高中物理电磁学中的基本知识，是高中物理常考的内容之一，主要考选择题，所以对其复习是必然的。利用有基本特征量类比复习法复习“电场和磁场”的原理，是通过比较两者的共性与异性，实现对两者的区别。通过该类比复习方法可以明确了解到电场与磁场的共性是两者都都对被放入电场和磁场的电荷产生力作用，分别产生的力是库仑力和安培力，其作用可以通过强度矢量和磁感应强度矢量来表征。不但简单明了的复习了电场与磁场的共性，还连带与之相关的库仑力和安培力知识也得到了简单复习。

例如，根据上面提到了强度矢量和磁感应强度矢量，推导出点电荷由激发的场强为，进一步证实场强只与场源电荷、场点位置及周围的介质有关；与之对应的电流元激发的磁感应强度根据以上特征量类比复习法。也可以推出磁感应强度为，实现强度矢量和磁感应强度矢量的同步复习[1]。

二、高中物理电磁学规律类比复习

1.“库仑定律”基本实验定律类比复习

“库仑定律”是电磁学中最常见的定律，它主要表达的是静止电荷激发静电场的运行规律，实质上可以直接用点电荷表示。应用基本实验定律类比复习“库仑定律”的原理是利用满足库仑定律的实验实现对点电荷场强激发原理及公式的复习，利用基本实验定律类比法，可以進一步了解和复习点电荷场强。

实验是根据矢量场的叠加原理实现的，即的原则求出任意带电体在某一点空间激发的场强，该实验方法还可以应用于恒定电流激发稳恒磁场的强度复习，即根据以上实验原理及方法推导出，在空间任何一点处激发的磁感应强度为，该公式的实验推导满了毕奥——萨伐尔定律，该定律地位与库仑定律相当。

2.“矢量场”重要定理类比复习

矢量场是电磁学中较为重要的定理之一，也是高中物理电磁学考试的重点内容之一，所以对其进行复习是必要的。通过类比法了解到“矢量场”重要定律可以从静电场矢量场和稳恒磁场矢量场两方面进行复习，因为与之相对应的静电场高斯定理及环路定理、稳恒磁场高斯定理及环路定理在计算原理上存在很多相似之处，可以利用类比法同时实现两重要定理的复习。即，静电场高斯定理为，该公式反应出静电场的性质实质上是有源场，即电场线有始终且不闭合；相应的环路定理为，反映电场力是保守力，静电场是保守场，所以得出有源无旋场是静电场的性质。与此类似的稳恒磁场高斯定理根据其推导原理，可以推导出稳恒磁场高斯定理为，反映稳恒磁场实质上是无源场，即磁场线呈无头无尾状态，并且出现闭合曲线；相应的环路定理为，反映磁场力是非保守力，磁场为有旋场，所以得出无源有旋场是稳恒磁场的性质[2]。

三、解题方法类比复习

该解题复习方法适用于所有高中物理电磁学题型解答，尤其是与高斯定理和环路定理相关的电磁学物理题，所以该本文根据高斯定理和环路定理相的相识性，对一些具有特殊对称性的问题进行解题方法复习，其解题思路和步骤类似。具体解题方法类比复习如下：第一，对解题对象进行对称性分析；第二，选取合理的闭合曲面，使得闭合曲面上各点处的场强的大小相等，并保证其方向与高斯面垂直或者相同，以实现静电场高斯定理、稳恒磁场环路定理影响下的解题方法类比复习[3]。

例如，题1：将真空中一“无限长”均匀带电直线的电荷密度设为λ，试求直线距离在r处的电场强度。

题2：将真空中一“无限长”载流直导线电流强度设为I，试求直线距离在r处的磁感应强度。

从两个结果不难看出，静电场的高斯定理和稳恒磁场的环路定理在解题思路和解题步骤上高度对称和相似，因而具有可类比性。所以利用类比法复习解题方法能够提高物理电磁学解题准确度和速度，实现了复习效率的提高。

四、结语

综上所述，将类比法应用到高中物理电磁学复习中，能够有效提高学生复习效率，并在一定程度上培养学生的物理逻辑思维、独立思考能力、知识总结能力、知识应用能力等，使学生高中物理电磁学考试成绩得到有效提高，足以证实类比法对高中物理电磁学复习的重要性，所以在高中物理电磁学复习中应用类比法是必要和重要的。

参考文献：

[1]艾丽娜，李光，翟晓霞.类比教学法在大学物理教学中的应用[J].科技创新导报，2015，02：124-125.

[2]刘玉富.类比法在高中物理电学教学中的应用[J].科学咨询（教育科研），2015，06：83-84.

[3]李国海.类比法在物理教学中的应用[J].学周刊，2016，09：135.