【摘 要】類比法是理解和解決問題的一種重要的邏輯推理方法,本文簡述了類比法在學(xué)習(xí)、研究中的重要作用,著重列舉了協(xié)變類比法在大學(xué)物理學(xué)的力學(xué)、電磁學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用,以引起教師對類比法的重視和靈活應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】類比法 協(xié)變類比 物理學(xué)
【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810(2014)09-0010-02
類比法是根據(jù)兩個(gè)(兩類)對象之間在某些方面的相同或相似,而推出它們在其他方面也可能相同或相似的邏輯推理方法。類比法主要是根據(jù)事物屬性之間的性質(zhì)、關(guān)系、協(xié)變等進(jìn)行的比較和推理,它是研究和學(xué)習(xí)物理學(xué)的一種極其重要的方法。類比法能啟發(fā)和開拓學(xué)習(xí)者、研究者的思維,能給學(xué)生理解和解決問題提供線索和思路,它對物理學(xué)的發(fā)展起了重要的作用,對學(xué)生學(xué)習(xí)物理也頗有益處。
下面僅就本人的教學(xué)實(shí)踐,談?wù)剠f(xié)變類比法在大學(xué)物理學(xué)的教學(xué)中的應(yīng)用。協(xié)變類比法是根據(jù)兩個(gè)(或兩類)對象可能具有的屬性之間的某種協(xié)變關(guān)系(定量的函數(shù)關(guān)系)的類比推理。
一 質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的類比
通過θ、ω、α與x、v、a的比較,利用熟悉的x、v、a的定義和物理意義,更容易理解θ、ω、α的定義和物理意義,將x、v、a用θ、ω、α代換,可以由左邊熟悉的公式很容易得到右邊新接觸的公式,并且公式的推導(dǎo)過程也完全一致。
二 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)和剛體動(dòng)力學(xué)公式的類比
剛體是學(xué)生在大學(xué)物理中新接觸的概念,描述剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一系列物理量和物理公式,可以通過質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的公式類比得到和理解。
即用ω、J、M、α這些剛體中所涉及的物理量的符號(hào),代換質(zhì)點(diǎn)公式中的v、m、F、a涉及的物理量的符號(hào),可以得到剛體動(dòng)力學(xué)中的一系列公式,對于學(xué)生理解記憶公式很有益處。
三 幾種簡諧振動(dòng)的類比
彈簧振子的動(dòng)力學(xué)方程為 ,其中 是由系
統(tǒng)決定的常數(shù),x是位移。
θ<5°時(shí),單擺的動(dòng)力學(xué)方程為 ,其中 是
由系統(tǒng)決定的常數(shù),θ是角位移。
θ<5°時(shí),復(fù)擺的動(dòng)力學(xué)方程為 ,其中
也是由系統(tǒng)決定的常數(shù),θ是角位移。
由于彈簧振子的運(yùn)動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng),利用協(xié)變關(guān)系,很容易理解θ<5°時(shí)單擺和復(fù)擺的運(yùn)動(dòng)也是簡諧運(yùn)動(dòng)。
四 電學(xué)和磁學(xué)中公式的類比