探讨类比法在高中物理教学中应用

刘世锦

(甘肃省临夏回民中学 731100)

高中物理学习中的类比法是指我们通过对两个物理研究对象进行一定的比较，找出两个物理研究对象之间的相似之处或相同之处，然后依据两个物理研究对象之间的相似之处或相同之处将其中某一个物理研究对象的物理规律或结论，应用到另外一个物理研究对象上.一般来说，两个物理研究对象中的某一个物理研究对象的物理规律学生比较熟知，另一个物理研究对象的物理规律学生比较陌生，通过对两个物理研究对象进行一定的类比，学生就会理解陌生的物理研究对象的规律.

一、利用类比法帮助学生理解物理概念

高中物理学的许多物理概念具有很强的抽象性，学生难以直接理解，而类比法可以通过有些物理概念的相似之处帮助学生学习和理解这些物理概念，因为类比法可以使难懂的物理概念变得形象化，从而可以降低物理概念的认知难度，帮助学生进行理解.

比如说，教师在向学生讲授高中物理中的“电容”这一物理概念时，若教师突破教学难点的方法不太合理，许多学生会觉得“电容”这一概念极其抽象、不好理解.其实，教师突破这一物理概念最好的教学方法就是类比法.笔者在对“电容”进行教学时，教师先利用多媒体向学生出示了一个“平行板电容器”和一个“直筒状的水容器”，然后从以下几个方面对两者进行类比.

类比一：类比“电容器”和“水容器”的功能.

类比二：类比“电容器”容纳的电荷量Q和“水容器”中容纳的水的体积V.

类比三：类比“电容器”两极板间的电压U的大小与所带电荷量Q的多少的定性关系和“水容器”中容纳的水的高度H与水的体积V的定性关系.

类比四：类比“电容器”容纳的电荷量Q与两极板间的电压U的比值和“水容器”中容纳的水的体积V与水的高度H的比值.

通过以上的类比后，学生就会逐渐理解“电容”这一物理概念.为了让学生进一步理解“电容”这一物理概念 ，笔者接下来设计了下列两个问题.

问题一：电容器容纳电荷的本领与电容器所带的电荷量有关吗？

问题二：电容器容纳电荷的本领与电容器两极板间的电压有关吗？

二、利用类比法帮助学生归纳、总结物理公式

高中物理学习中，学生会遇到许多物理公式，这些物理公式具有较强的关联性和规律性，高中物理教学中采用类比法就可以将许多物理公式进行归类，通过归类学生就会更加深刻地理解物理公式，也有助于学生记忆这些物理公式.比如在高中物理《静电场》这一章中学生会学到许多物理量如电场强度、电势、电势差、电容等的比值定义式和决定式，但许多同学对这些物理量的定义式和决定式含糊不清、无法理解，针对这一教学难点，笔者的做法是在《静电场》这一章的复习课中将电场强度、电势、电势差、电容等物理量的定义式和决定式与学生熟知的物理量的定义式和决定式进行有效类比.

有了上述两个类比，不但有利于学生理解《静电场》中的电场强度、电势、电势差、电容的定义式和决定式，还有利于学生更加深刻地理解前面学过的一些物理量的定义式和决定式，这样学生就会系统地理解物理中的定义式和决定式的区别，这也为学生后期正确理解磁感应强度这一物理量打下了坚实的基础；另外通过这种类比，还有利于提高学生的归纳总结能力.

三、利用类比法帮助学生建立物理模型、理解物理规律

高中物理中的有些宏观物体的运动规律或其他物理规律和微观粒子的运动规律或其他物理规律具有一定的相似性，对于多数学生来说，宏观物体的运动规律或其他物理规律一般比较熟悉，但对于微观粒子的运动规律或其他物理规律不太熟悉.教师可以通过将微观粒子的运动规律或其他物理规律与宏观物体的运动规律或其他物理规律进行类比，帮助学生理解微观粒子的运动规律或其他物理规律.

比如学生学习《波尔的原子模型》时，笔者为了帮助学生理解氢原子模型，笔者在该节课的课堂教学中，将氢原子模型与学生熟知的人造地球模型进行了类比.

类比一：类比两个物理模型中的电子和人造地球卫星的运动性质.

类比二：类比两个物理模型中的电子和人造地球卫星分别做匀速圆周运动向心力的来源.

类比三：类比两个物理模型中的电子和人造地球卫星分别做匀速圆周运动时的线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的大小关系.

类比四：类比两个物理模型中的电子和人造地球卫星分别做匀速圆周运动时的动能与势能变化的关系.

类比五：类比两个物理模型中的氢原子的总能量和人造卫星的机械能分别与轨道半径的关系.

类比六：类比两个物理模型中的电子的轨道半径的量子化和人造卫星的轨道半径的连续性的含义.

教学效果显示，在《波尔的原子模型》这一节课中将氢原子模型与人造地球模型进行以上类比，不但可以加强学生对前后物理知识、物理规律的联系和迁移，让学生形成完善的知识体系，而且有利于提高学生的分析和归纳能力.

总之， 在高中物理教学中，教师若能根据教学实际需求将类比法应用在物理教学中，就可以破解许多教学难点，帮助学生理解和掌握一些抽象的物理概念、物理模型、物理规律等，提高学生的归纳综合能力.