荊州市文星中學 武艷兵

淺談類比法在初中物理教學中的應(yīng)用

荊州市文星中學 武艷兵

物理教學；借用類比；降低難度；激發(fā)興趣

類比法和等效法、控制變法量一樣，也是一種常用研究物理問題的科學方法。所謂類比，是根據(jù)兩種事物在某些特征上的相似，做出它們在其它特征上也可能相似的結(jié)論。在物理教學中就是把抽象的難于理解的物理概念、規(guī)律同學生已經(jīng)熟悉的物理概念、規(guī)律或其他生活現(xiàn)象進行類比，創(chuàng)設(shè)最近發(fā)展區(qū)，達到溫故“知新”，輕松愉快學習知識的目的；同時還可把有些生活中難題與物理規(guī)律類比，達到速解、巧解的目的。下面談?wù)勊诮虒W中的運用。

一、借用類比，理解概念

首先，我們來看一個典型的例子：現(xiàn)行的物理教科書在介紹電壓這一概念時，為了幫助學生理解，把燈泡類比為水輪機、開關(guān)類比為閥門、電路類比為水路、電流類比為水流、電壓類比為水壓、電源類比為抽水機，這樣，學生從看到“水流動是因為有水壓，抽水機是提供水壓的裝置”這一現(xiàn)象很快就會類比出“電壓使電路中形成了電流，電源是提供電壓的裝置”這一知識難點，這種化無形為有形，化抽象為具體的方法，無疑為學生理解概念提供了捷徑。

在日常教學中，只要我們用心地去挖掘，還有許多地方涉及到了類比法，下面僅以學習“比熱容”為例來談?wù)勅绾芜\用類比法。

1.通過與密度類比理解其定義

學生通過實驗明白了“質(zhì)量相等的水和煤油升高相同的溫度吸收的熱量不相等”，在此基礎(chǔ)上引導學生推廣到其它物質(zhì)，得出“質(zhì)量相同的不同物質(zhì)升高相同的溫度吸收的熱量不相等”這個一般性的結(jié)論，怎樣比較物質(zhì)的這種性質(zhì)呢？回顧我們以前學過的“密度”，它反映的是相同體積的不同物質(zhì)的質(zhì)量不同的性質(zhì)，為了比較物質(zhì)的這種性質(zhì)，我們采取的是比較相同體積即單位體積(1米3)的物質(zhì)的質(zhì)量，于是把密度定義為：單位體積某種物質(zhì)的質(zhì)量叫做這種物質(zhì)的密度。類似地，要比較物質(zhì)吸熱本領(lǐng)的特性，也應(yīng)該要在相同條件下比較，即必須讓物質(zhì)質(zhì)量相同，溫度升高也相同，為了比較方便，質(zhì)量應(yīng)取單位質(zhì)量(1kg)，溫度升高應(yīng)該取1℃，告訴學生，物質(zhì)的這種性質(zhì)用比熱容來描述，類似密度的定義就容易得出比熱容的定義：單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高1℃所吸收的熱量稱為這種物質(zhì)的比熱容。

2.通過類比密度、速度的單位理解其單位

先由密度的單位(kg/m3)速度的單位(m/s)的來歷類比出比熱容的單位(J/kg·℃)，再引導學生依據(jù)復(fù)合單位的讀寫規(guī)則訓練學生學習新單位，最后引導學生類比密度表看比熱容表，主要弄清：①任選出一種物質(zhì)讓學生查出它的比熱容，通過類比密度表中數(shù)據(jù)的物理意義說明新數(shù)據(jù)的物理意義；②觀察表中數(shù)據(jù)的特點，通過由各種物質(zhì)密度一般不同得出密度是物質(zhì)的一種特性，類比出比熱容也是物質(zhì)的一種特性，并提問：一滴水和一碗水的密度是否相同？它們的比熱容呢？通過實例類比進一步鞏固比熱容是物質(zhì)的特性這一知識點。

3.通過類比速度公式理解其應(yīng)用

通過看比熱容表，了解水的比熱容較大，再利用這個特點介紹在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中廣泛的應(yīng)用時，學生難以理解“一定質(zhì)量的水升高(或降低)一定溫度吸熱(或放熱)很大”、“一定質(zhì)量的水吸收(或放出)很多的熱而自身的溫度卻變化不大”這兩點，但若通過類比法，則難點迎刃而解。其做法是：把比熱容類比為速度v，熱量類比為路程s，溫度變化類比為時間t，由公式v=s/t可知，(1)在時間t一定時，速度v越大，所通過的路程s越長。由此可類比出“一定質(zhì)量的水和其它物質(zhì)升高(或降低)相同的溫度，由于水的比熱容較大，則水吸收(或放出)的熱較多”。(2)在路程s一定時，速度v越大，則所用的時間t越少。通過它可類比出“一定質(zhì)量的水和其它物質(zhì)相比，當吸收(或放出)相同的熱量時，由于水的比熱容較大，則水升高(或降低)的溫度較小”。同時，還可把這些應(yīng)用擴廣，如質(zhì)量初溫相同的鐵塊和銅塊吸收相同的熱量后放在一起，熱傳遞進行的方向怎樣？依照上面的類比，學生容易解答。

二、借用類比，理解規(guī)律

在物理教學中，我們常常會遇到一些不易理解的物理規(guī)律，若借用跟學生熟悉的現(xiàn)象進行類比，就可以達到事半功倍的效果。如在學習“決定電阻大小的因素”時，將電阻與公路的阻礙進行類比：沙子、土路和鋪了瀝青的公路阻力不同類比不同材料的導體電阻不同；公路越長行走起來越費力，類比其它因素相同時，導體電阻與長度成正比；公路寬行走起來阻力越小，類比導體電阻與導體的橫截面積成反比(材料、長度相同時)，通過類比，決定電阻大小的三個因素也就不難理解了。

三、借用類比解決實際問題

題1.如圖1所示，電工要從房A點拉導線到河岸安裝一盞路燈O后再到房B點，路燈O選在岸上何處用導線最短？

題2.如圖2所示，小明從家A點到達學校B點，必須經(jīng)過一片平地和一片沙地(平地行走速度大于沙地行走速度)，他應(yīng)選擇怎樣的路最快捷？請你大致畫出他的行進路線。

以上兩個問題屬數(shù)學知識應(yīng)用的范疇，似乎與物理無關(guān)，但若通過類比法，轉(zhuǎn)換成物理問題，則可速解。

因為兩個問題都涉及到路線最短，我們了解到光在傳播過程中所走的路徑最短，對于問題1由于房A、B分布在同一邊，可類比為光的反射，即把河岸類比平面鏡，房A類比為點光源，房B類比為一個固定點，相當于要使點光源發(fā)出的光通過平面鏡反射后經(jīng)過點B，根據(jù)平面鏡成像的特點，先找出A點的像A’，再連接A’B，則直線A’B與平面鏡的交點O即為所求，其解法如圖3。

對于題2，由于A、B分布在兩種不同的場地，可類比光的折射，即把人在平地中行走類比為光在空氣中傳播，把人在沙地中行走類比為光在水中傳播，把兩地的交界處類比為界面，相當于要畫出從空氣中A點發(fā)出的光射入水中的大致傳播路線，依據(jù)光的折射規(guī)律：光從空氣射入水中，折射角小于入射角，于是就可以畫出他大致行進路線如圖4所示。

由此看來，我們要把握機會，不失時機地把類比法貫穿于教學當中，通過它減緩知識的梯度，降低知識的難度，這對激發(fā)學生學習的興趣，培養(yǎng)學生思維能力，促進素質(zhì)教育，提高教育質(zhì)量將是十分有效的。