高中物理學(xué)科具有較強(qiáng)的邏輯性與抽象性，許多學(xué)生在面對(duì)物理問題時(shí)常常感到無從下手.類比推理法作為一種重要的科學(xué)思維方法，能夠?qū)⒛吧奈锢韱栴}與熟悉的物理情境或已學(xué)知識(shí)進(jìn)行類比，從而找到解題的突破口.在高中物理的學(xué)習(xí)中，合理運(yùn)用類比推理法，不僅有助于學(xué)生理解復(fù)雜的物理概念、規(guī)律，還能提高其解題能力.

1類比推理法概述

類比推理法是根據(jù)兩個(gè)或兩類對(duì)象在某些屬性上相同或相似，推出它們?cè)谄渌麑傩陨弦蚕嗤蛳嗨频耐评矸椒?在高中物理中，類比推理法的應(yīng)用主要體現(xiàn)在物理模型、過程或規(guī)律的類比上.例如，將電場(chǎng)與重力場(chǎng)類比，通過熟悉的重力場(chǎng)的性質(zhì)來理解電場(chǎng)的性質(zhì)；將電流與水流類比，幫助學(xué)生理解電流的形成與特點(diǎn).類比推理法能為學(xué)生提供思維橋梁，幫助學(xué)生將已有經(jīng)驗(yàn)遷移到新問題中，但同時(shí)需要培養(yǎng)其批判性思維，關(guān)注類比的局限性.

2運(yùn)用類比推理法處理類平拋運(yùn)動(dòng)問題

例1在飛行器研發(fā)過程中，“風(fēng)洞”測(cè)試是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié).假設(shè)一個(gè)質(zhì)量為 ψ_m 的小球以 v₀ 的初速度（沿 x 軸正方向）在光滑的水平面上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它通過特定風(fēng)區(qū)時(shí)，會(huì)受到水平方向且垂直于初速度v₀ （沿 軸正方向）的恒定風(fēng)力作用.該風(fēng)區(qū)限定在0?x?l 區(qū)域內(nèi)，其他區(qū)域無風(fēng).圖1為小球的運(yùn)動(dòng)軌跡及通過風(fēng)區(qū)后的速度方向.已知小球在風(fēng)區(qū)內(nèi)沿 軸正向的位移為 .根據(jù)上述條件，以下判斷正確的有（ ）

圖1

（A）小球通過風(fēng)區(qū)所用時(shí)間為 （B）小球在風(fēng)區(qū)內(nèi)的加速度大小為 （20：（C）風(fēng)區(qū)作用在小球上的恒力大小為 （204號(hào)（D）小球離開風(fēng)區(qū)后的合速度大小為 2v_?

解析小球在 x 軸方向以速度 v₀ 做勻速運(yùn)動(dòng)，小球通過風(fēng)區(qū)所用時(shí)間為 ，（A）錯(cuò)誤；小球在 軸方向做初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng)，有 解得 ，（B）錯(cuò)誤;由牛頓第二定律得 F=ma= m ，（C）正確；小球在 軸方向做初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 v_y=at=v₀ ，小球離開風(fēng)區(qū)后的合速度大小為 ，（D）錯(cuò)誤.

效能分析該例題運(yùn)用類比推理法，將風(fēng)帶中復(fù)雜二維運(yùn)動(dòng)分解為沿 x 軸勻速運(yùn)動(dòng)與沿 y 軸勻加速兩個(gè)獨(dú)立的一維運(yùn)動(dòng)，顯著提升解題效能.具體表現(xiàn)為： ① 類比平拋運(yùn)動(dòng)模型，將正交方向的運(yùn)動(dòng)分離處理，直接套用勻速直線運(yùn)動(dòng)和勻加速直線運(yùn)動(dòng)公式，快速排除選項(xiàng)（A）（B），體現(xiàn)模型化歸的高效性； ② 通過 軸位移反推加速度，結(jié)合牛頓第二定律鎖定選項(xiàng)（C）； ③ 通過速度合成排除（D），邏輯鏈條清晰，避免多維干擾.可見，類比推理通過“分解一類比一驗(yàn)證”的流程，將陌生問題轉(zhuǎn)化為熟悉模型，是解決復(fù)雜力學(xué)問題的有效策略.

3將點(diǎn)電荷的橢圓軌道運(yùn)動(dòng)類比為天體運(yùn)動(dòng)

例2如圖2所示，在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)O處固定點(diǎn)電荷1，另一點(diǎn)電荷2沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng).點(diǎn)電荷2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與行星繞日運(yùn)動(dòng)相似. P 、Q為橢圓軌道長(zhǎng)軸的兩個(gè)端點(diǎn)，它們到 O 點(diǎn)的距離分別為 a 和_b，M，N 為橢圓軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn)，點(diǎn)電荷2的運(yùn)行周期為 T_δ0 .若僅考慮兩點(diǎn)電荷間的庫(kù)侖力，則點(diǎn)電荷2從 P 點(diǎn)經(jīng) M.Q 點(diǎn)至 N 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中，以下判斷正確的是（ ）

圖2

（A）點(diǎn)電荷2在從 P 點(diǎn)到 M 點(diǎn)的過程中，庫(kù)侖力始終做正功.（B）點(diǎn)電荷2在 Q 點(diǎn)的速率大于在 P 點(diǎn)的速率.（C）點(diǎn)電荷2由 P 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 M 點(diǎn)所需時(shí)間為 ·（D）點(diǎn)電荷2在從 P 點(diǎn)經(jīng) M，Q 點(diǎn)至 N 點(diǎn)的過程中，其機(jī)械能守恒.

解析點(diǎn)電荷2在從 P 點(diǎn)到 M 點(diǎn)的過程中，庫(kù)侖力一直做負(fù)功，（A）錯(cuò)誤；點(diǎn)電荷2從 P 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q 點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力做負(fù)功，速度減小，故點(diǎn)電荷2在 Q 點(diǎn)的速度比在 P 點(diǎn)的小，（B）錯(cuò)誤；點(diǎn)電荷2從

P 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 M 點(diǎn)的速度大于從 M 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 Q 點(diǎn)的速度，從 P 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 M 點(diǎn)所用的時(shí)間小于 （C）錯(cuò)誤；點(diǎn)電荷2在從 P 點(diǎn)經(jīng)過 M，Q 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 N 點(diǎn)的過程中僅有庫(kù)侖力對(duì)其做功，機(jī)械能守恒，（D）正確.

效能分析通過類比推理法將點(diǎn)電荷2在橢圓軌道上的運(yùn)動(dòng)與行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行類比，從而簡(jiǎn)化了復(fù)雜的庫(kù)侖力作用分析.類比推理法的效能體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面.首先，通過已知的行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律快速推斷點(diǎn)電荷2的速度變化和能量關(guān)系，節(jié)省了推導(dǎo)時(shí)間；其次，利用行星運(yùn)動(dòng)中角動(dòng)量守恒導(dǎo)出的近地點(diǎn)速度大、遠(yuǎn)地點(diǎn)速度小的特性，可直接判斷選項(xiàng)（B）的錯(cuò)誤；最后，通過機(jī)械能守恒的條件類比得出：若僅有庫(kù)侖力做功，點(diǎn)電荷2機(jī)械能守恒的結(jié)論.可見，類比推理法在此題中高效地縮小了選項(xiàng)范圍，但需結(jié)合具體分析確保準(zhǔn)確性.

4結(jié)語

通過對(duì)以上例題的分析可知，類比推理法在高中物理解題中具有顯著的效能.它能夠幫助學(xué)生將抽象、復(fù)雜的物理問題轉(zhuǎn)化為熟悉、簡(jiǎn)單的問題情境，降低解題難度，提高解題效率.類比推理法有助于學(xué)生建立物理模型思維，培養(yǎng)知識(shí)遷移能力和創(chuàng)新思維能力，使學(xué)生能夠更好地理解和掌握物理知識(shí).在高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用類比推理法，通過典型例題的講解和練習(xí)，讓學(xué)生熟練掌握這種思維方法，從而提升學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)和綜合解題能力.然而，在運(yùn)用類比推理法時(shí)，需確保類比的對(duì)象在關(guān)鍵屬性上具有相似性，并辨析其本質(zhì)差異.教師應(yīng)通過對(duì)比分析幫助學(xué)生避免盲目類比導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論.

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