浅析类比法在高中物理课堂教学中的应用

久路吐孜·艾力别克

摘要：类比法也称类比推理方法或类推方法，它是根据两个（或两类）不同对象的部分属性相似，而推出这两个（或两类）对象的其他属性也可能相似的一种逻辑推理方法。所谓对称类比就是：根据A、B两对象在总体上的对称，推出B对象可能在与A对象相似的某些性质。在高中物理课堂教学中，我们要可以充分利用类比方法启发学生积极思考，大胆猜想，提出解决问题的新见解和新方案。

关键词：高中物理；类比法；课堂教学；应用

大千世界虽然物理现象千差万别，然而许多本质不同的物理现象往往存在某些相似之处。如果将所研究的问题与类似的物理模型或物理过程进行比较，探讨出共同的规律，找出与其相当的物理量，然后用已掌握的规律来解决待研究的问题，往往会使生疏的问题迎刃而解，取得意想不到的效果。因此高中物理课堂教学中，我们要可以充分利用类比方法启发学生积极思考，大胆猜想，提出解决问题的新见解和新方案。

一、类比法概述

类比法也称类比推理方法或类推方法，它是根据两个（或两类）不同对象的部分属性（包据成分、性质、结构、功能等等）相似，而推出这两个（或两类）对象的其他属性也可能相似的一种逻辑推理方法。

与演绎法及归纳法相比，类比法的自然性最大，但它却是最富有创造性的一种推理方法，演绎推理是一种必然性的推理，可由正确的前提出可靠的结论，但推出的结论并没有超出前提的范围。所以，运用演绎推理无法推出新的一般原理，科学上大量使用的不完全归纳推理也具有自然性，它虽然能从具体推出新的一般原理，但却需要较多的事实贮备，而类比推理却可以挣脱现成原理的约束，以最少的事实基础，最短的推理路径推出结论。在广泛的范围内，把看上去差别很大的两个事物联系起来，从而发现新的原理。

二、高中物理中常用的几种类比方法

作为一种重要的具有创造性的方法，类比方法在中学物理教学中是十分常见的，主要的有：

1、等效类比

所謂等效类比就是：根据A对象和B对象某方面的等效性，推出两对象在其他方面也具有等效性。例如：在吊车内有一摆长为L的单摆，当吊车以加速度a向上运动时，单摆的振动周期是多大？（摆角小于5度）分析：本题若直接下手求解比较繁难，但我们知道，若单摆竖直在吊车中，当吊车加速向上运动时，悬线拉力T=m（g+a）（m为摆球质量）。这与吊车不动而重力加速度增加为g'=g+a的情形等效，将此结论外推广，可得单摆的周期与吊车静止不动，而重力速度g'增为g'=g+a的情形等效。

2、因果类比

因果类比是以一对象中各因素之间的因果关系为桥梁而进行的类比推理，具体地说，因果类比是借助A对象的因果关系来概括科学事实，探索与之相似B对象的原因或结果。例如：借助重力场中的因果关系的类比，我们可以推出静电场的一些性质，即：重力做功与路径无关，所以，在重力场中可以引出重力有关概念，重力做功，物体的重力势能减少，物体克服重力做功，重力势能不断增大。这种因果类比的目的在于探索结果。

3、对称类比

所谓对称类比就是：根据A、B两对象在总体上的对称，推出B对象可能在与A对象相似的某些性质。

4、协变类比

协变关系是指某对象中各要素之间的函数关系。协变类比的一种常用形式是：根据A、B两对象的数学形式相似，推出它们的属性也可能相似。协变类比的另一种常见形式：根据A、B两对象的属性和要素对应相似，推出两对象要素构成的数学形式也可能相似，即把一个对象各要素之间的协变关系推到另一对象上去。

例如：一条长尺为L的细线，上端固定在O点，下端系一质量为m的小球，将它置于一个匀强电场中，场强为E，方向水平向右，已知小球在B点静止平衡，细线与竖直线的夹角为a。

求：①要使悬线与竖直方向的夹角多大时，才能使小球电静止释放后，细线到竖直位置时小球的速度恰好为零。

②当细线与竖直方向成α角时，至少要给小球一个多大的冲量，才能使小球在竖直面内做圆周运动。

5、模型类比

科学模型是按照科学研究的特定目的，用物质形式或思维形式对原形客体本质关系的再现，通过对模型的研究获得关于原形客体的知识，是现代科学常用的一种科学研究方法。

科学模型可分实物模型和思想模型，实物模型是根据原形而制作的一个类似物，供人们观察和实验，思想模型是人们为了使原形形象化而想象出来的一个类似物，无论是实物模型还是思想模型，都与原形客体在某些属性上对应相似，人们建立模型，就是试图由模型去类比原形。例如我们常将气体分子比成弹性小球，并用小球对器壁的碰撞来推导气体压强；用太阳行星模型去类比原子结构；用类似的“小球、拉伸橡皮筋和压缩弹簧”模型去模拟分子引力和压力，等等。

三、类比法在教学中的作用。

类比法在高中物理教学中起着独到的作用，主要由以下几个方面：a有些物理知识抽象难懂，不易为学生理解和接受，对此，我们常采用类比方法，以增强说服力，帮助学生建立物理图像，起到软化教学的作用，例如利用水路系统模型来类比电路系统模型中，可建立如下的关系：水流—电流；水路—电路；阀门—电键；水泵—电池；水轮机—电灯；水位差（水压）—电压；能有效地帮助学生理解电源的作用，进一步建立起形象化的电压概念。

在教学中，我们可以充分利用类比方法启发学生积极思考，大胆猜想，提出解决问题的新见解和新方案。例如：教学中电磁波的接收，如何从空间传播的众多的电磁波中，挑选出我们所需要的某一频率的电磁波呢？我们需要选台（即调谐），在教学中教师可以利用机械振动中的共振现象进行类比，启发学生积极思考，提出调谐电路的设计方案。

最后需要指出的是，类比推理中两个相类比的事物仅仅是某些方面相似，而不是等同，所以类比只能起解释、启发、模拟的作用，而不能替代，例如前面水流与电流毕竟不同，如果电流的类比而认为导线中的电子是从电源中输送出来的，电流是从高处流向低处的等等，这种类比的作用是积极的，相信对物理的教学，一定有更好的促进作用。endprint