閆華香
(四川通江至誠中學(xué)636733)
現(xiàn)代認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論告訴我們,學(xué)習(xí)是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的組織和再組織。利用熟悉的知識去類比地學(xué)習(xí)新知識,也是對認(rèn)知結(jié)構(gòu)的組織和再組織,這樣既能較容易地掌握新知識,也對已學(xué)過的知識是一個很好地復(fù)習(xí)和鞏固。為此,筆者以電場與重力場的類比為例,在何種情況下可以使用類比,怎樣去類比,談一些淺見。
一、什么情況下可以使用類比:有整體相似的物理情景
放入重力場中的物體要受到重力作用,重力是非接觸力:放入電場中的電荷要受到電場力的作用,電場力也是非接觸力。因此,電場中的電荷與電場的關(guān)系和重力場中的物體和重力場的關(guān)系有整體相似的物理情景。我們就可把電場去和重力場類比,利用熟悉的重力場知識去學(xué)習(xí)看不見,摸不著的電場,就很容易。
二、怎樣進(jìn)行類比:用相似的定義法和分析法
1、放入重力場中的物體由于受到重力的作用而具有重力勢能,放入電場中的電荷由于受到電場力的作用而具有電勢能。(相似的定義法)
2、重力場中移動物體,重力對物體做正功,物體重力勢能減少;重力對物體做負(fù)功,重力勢能增加,增加或減少的重力勢能就等于重力所做的負(fù)功或正功。電場中移動電荷,電場力做正功,電勢能減少;電場力做負(fù)功,電勢能就增加,增加或減少的電勢能就等于電場力所做的負(fù)功或正功。(相似的分析法)
3、把同一重物從位置A移到位置B(從高處移到低處或從低處移到高處),重力所做的功W,與A、B間的高度差HAB有關(guān),高度差HAB越大,重力所做的功W就越多; 高度差HAB為零,功W就為零。把同一電荷從位置A移到位置B,電場力所做的功W與A、B間的電勢差UAB有關(guān),電勢差UAB越大,功W就越多;電勢差UAB為零,功W就為零。(相似的分析法)
4、上例中高度差HAB可用重力所做的功W跟物體本身的物重G之比來計算,即HAB═W/G。電勢差UAB也可用電場力所做的功W跟電荷本身的電荷量Q之比來計算,即UAB═W/Q。因此,我們定義電荷在電場中由A點移到B點時,電場力所做的功W與電荷量Q的比值叫做A、B兩點的電勢差,又叫電壓,即UAB═W/Q。(相似的定義法,循序漸進(jìn)建立新概念)
5、物體在重力場中所處的位置高度HA、HB決定于零高度的選擇,選擇了零高度,根據(jù)高度差HAB就能確定A、B點的高度,且無論選擇何處為零高度,以及A、B點的高度值如何,都不影響A、B兩點間的高度差,即HAB═HA ─HB不變。電場中A、B兩點的電勢UA、UB決定于零電勢點的選擇,選擇了零電勢點,根據(jù)電勢差UAB就能確定A、B兩點的電勢UA、UB,且無論選擇何處為零電勢,以及A、B點的電勢值如何,都不影響A、B兩點間的電勢差,即UAB═UA─UB不變。(相似的分析法和定義法)
6、在地理上,把高度相等的點連成的線叫做等高線。在電場中,把電勢相等的點構(gòu)成的線或面叫等勢線或等勢面。(相似的定義法)
總之,類比法在中學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)用是很多的,如果我們能應(yīng)用得好,則能使新定義、新概念、新知識點的建立成為有根之苗和有源之水;則能由淺入深地循序漸進(jìn),收到事半功倍的效果。
收稿日期:2009-02-02