袁海江

諸暨市草塔中學(xué)，浙江省諸暨市311812

1 類比應(yīng)用于知識教學(xué)

應(yīng)用類比進(jìn)行課堂教學(xué)，其關(guān)鍵就是引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所探究問題的性質(zhì)來恰當(dāng)?shù)剡x取類比對象，并找出兩個對象之間的對應(yīng)特征。

案例1 電勢能增減問題

不少同學(xué)在分析正負(fù)電荷在電場中運(yùn)動，電勢能的增減問題時(shí)，不自覺地作了如下的類比：重力勢能——電勢能、高度——電勢、高度降低(升高)——重力勢能減少(增加)，則電勢降低(升高)——電勢能減少(增加)。顯然，此錯誤在于類比的依據(jù)不恰當(dāng)。我們在教學(xué)中進(jìn)行了如下的引導(dǎo)：

師：重力對物體做功和電場力對電荷做功的特點(diǎn)是什么?

生：與路徑無關(guān)。

師：功與能量有什么關(guān)系?

生：功是能量轉(zhuǎn)化的量度。

師：單單考慮勢能的變化，它由什么決定?

生：由做功決定。

至此，已找到了功與勢能變化的關(guān)系，即類比的依據(jù)。

師：重力對物體做正(負(fù))功，重力勢能怎樣變化?

生：重力勢能降低(升高)。

師：那么，電場力對電荷做正(負(fù))功，電勢能又該怎樣變化?

問題的答案很自然就出來了。再通過舉例說明，絕大部分學(xué)生對電勢能增減問題的理解就不會再受正負(fù)電荷這一因素的干擾。

2 類比應(yīng)用于方法教學(xué)

物理方法是研究和處理物理問題的思路、方式，也即物理思想。一般來說，一種物理方法可以處理一類(或幾類)具有相同或相似特征的物理問題。若教學(xué)中抓住研究問題的特征，通過類比，在不同領(lǐng)域內(nèi)(或不同內(nèi)容上)使用同一方法，則可達(dá)到加深理解物理方法的目的。

案例2 用比值法定義物理量

用比值法定義物理量的一個例子是：對一類描述物體運(yùn)動狀態(tài)特征的物理量的定義，如速度、加速度、角速度等。它們的共同特征是：相等時(shí)間內(nèi)，某物理量的變化量相等，用變化量與所用時(shí)間之比就可表示變化快慢的特征。如速度就是用位置的變化量與所用時(shí)間的比值來定義的。筆者在教學(xué)中用速度的定義作類比的根據(jù)，與加速度、角速度的定義進(jìn)行類比，許多學(xué)生都掌握了用比值法來定義物理量的方法。

3 類比應(yīng)用于物理解題

解物理題時(shí)，有時(shí)會出現(xiàn)由于題述的物理情景比較陌生、復(fù)雜和模糊，從而導(dǎo)致解題思路不清晰和受阻中斷的情形。此時(shí)應(yīng)靈活運(yùn)用所學(xué)的知識和方法，把題述物理情景等效轉(zhuǎn)換為我們熟悉的、簡單的、清晰的情景再求解。應(yīng)用類比于物理解題，其根據(jù)即是物理原型的特征。教學(xué)中通過分析待求問題的特征，把它與已知的物理原型進(jìn)行類比，從而找到方法，解出習(xí)題。

案例3 如圖1所示，半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套有一質(zhì)量為m，帶正電的珠子，空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場，珠子所受的靜電力是其重力的34倍，將珠子從環(huán)上最低位置A點(diǎn)靜止釋放。求珠子所能獲得的最大動能E﹌m。お

如圖2所示，珠子受重力mg，電場力qE和彈力N作用，而彈力是個變力，珠子又沿環(huán)運(yùn)動，物理情景較復(fù)雜。但進(jìn)一步審題，我們可以發(fā)現(xiàn)重力mg和電場力qE是兩個恒力，故它們的合力F合當(dāng)然也是恒力。根據(jù)已知條件可知β=37°，F(xiàn)合=54mg。建立等效的復(fù)合場模型，將F合看成等效重力，把圖2按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)37°得圖3。類比單擺模型即可知：珠子在平衡位置D點(diǎn)時(shí)動能最大，根據(jù)動能定理有：

E﹌m=F合r(1-cos37°)=14mgr。

模型類比是根據(jù)研究對象與原型事物之間具有相同或相似的特征而進(jìn)行的一種類比。模型類比有利于鞏固學(xué)生所學(xué)知識，加強(qiáng)各知識點(diǎn)的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生思維的嚴(yán)密性和邏輯性,但對學(xué)生的思維能力要求較高。

4 類比應(yīng)用于生活經(jīng)驗(yàn)與物理知識之間

學(xué)生在日常學(xué)習(xí)生活中積累了一定的生活經(jīng)驗(yàn)。用學(xué)生身邊的事例進(jìn)行類比，可啟發(fā)學(xué)生的思維，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生在生活中觀察、分析和處理事物的能力。將物理知識與一些生活常識相比較、類比則能起到化難為易的效果。

案例4 用類比法理解電源的作用おお

如圖4所示，水池A、B水面有一定的高度差，若在A、B之間用一細(xì)管連起來，則水在重力的作用下定向移動，從水池A流動到水池B。A、B之間的高度差很快消失，在這種情況下，水管中只可能有一個瞬間水流。

問題引導(dǎo) 怎樣才能使管中有源源不斷的水流呢？

分析 水池A中的水量需要及時(shí)補(bǔ)充才行?？蓪⑺谺中的水及時(shí)抽到水池A中，保持它們之間的高度差，從而使水管中有源源不斷的水流流過。

把電源的作用與抽水機(jī)類比，學(xué)生比較容易理解，盡管兩者在工作機(jī)理上的差異很大，但在教學(xué)的初期這樣的類比是很有益的。

在此基礎(chǔ)上，教學(xué)中可以設(shè)置恰當(dāng)?shù)膯栴}引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考。

①用導(dǎo)線連接兩個分別帶正、負(fù)電荷的導(dǎo)體，導(dǎo)線中有沒有電流通過？為什么？如果有，這個電流能持續(xù)下去嗎？

②如何能讓導(dǎo)線中保持持續(xù)的電流？電源起到了什么作用？

通過以上問題的討論、探究，使學(xué)生理解了導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件是導(dǎo)體兩端要有電勢差，電源的作用就是移送電荷，保持導(dǎo)線兩端的電勢差，從而保持電路中有持續(xù)的電流。

應(yīng)用類比方法，不僅可把新知識變抽象為形象、變難懂為易學(xué)、變繁瑣為簡單，納入到已有知識系統(tǒng)中來，同時(shí)又可激發(fā)學(xué)生聯(lián)想，具有啟發(fā)思路、舉一反三、觸類旁通的作用。但由于類比是一種推理，特別是以現(xiàn)象作為類比依據(jù)時(shí)，其結(jié)論并不一定可靠，而這正是學(xué)生常犯的錯誤。所以在平時(shí)的教學(xué)過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)分析、比較，透過現(xiàn)象抓住與所研究的問題相對應(yīng)的本質(zhì)，選擇恰當(dāng)?shù)念惐葘ο?，提高其結(jié)論的可靠程度。

(欄目編輯羅琬華)