初中部 周安春《活用类比思想，巧学中学物理》—西山学校德育论文
2014-04-14 19:58:15   来源：福建西山初级中学    点击：

福建西山学校初中部  周安春

类比思想——指在新事实同已知事物间具有类似方面作比较。类比法是人们所熟知几种逻辑推理中，最富有创造性的。科学史上很多重大发现、发明，往往发端于类比物理，类比思维是物理思维的一种重要形式。如17世纪中叶，英国物理学家胡克通过将天体之间相互作用的引力与地球上的受重力的类比提出了“引力的平方反比”猜想(假说)，后来经牛顿发展为万有引力理论。再如19世纪末，英国物理学家卢瑟福提出原子结构模型与太阳系结构类比，后经丹麦科学家玻尔等人的研究发展成为原子结构理论。科学技术的发明创造，也多缘于类比。如在20世纪初美国莱特兄弟俩，观察鸟的起飞、升降、盘旋等各种动作，类比推理解决了飞行器在空间适度平衡的关键问题，发明创造了世界上第一架飞机在蓝天翱翔。

在科学探索中，类比思维的价值为世界上许多科学家所称道，开普勒说：“我重视类比胜于任何别的东西，它是我最可信赖的老师，它能揭示自然界的秘密。”康德曾说：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进。”运用物理类比思维可以把陌生的对象和熟悉的对象进行对比，把未知的东西和已知的东西相对比。这样可使学生能动地认识、理解并掌握知识。让学生在学习知识的同时，提高获取知识的能力，掌握科学的思维方法，发展智力。在这样的学习过程中，学生不是接受现成的知识，而是经过自己的探索之法获得知识，这样得到的知识更有效、更牢固、理解得也更透彻。

因此在我们物理教学中引入类比，既可以达到培养学生的思维能力的作用，又可以起到将抽象问题转化为具体，而有效的帮助学生把握物理知识、发展智力、培养能力。 下面我谈谈在我们中学物理教学中如何应用类比思想，来活学物理：

1、应用类比，巧学基本概念和基本规律：

许多物理概念之间所涉及的物理思想从根本上就是一致的，我们在学习的时候可以将新的物理概念、研究问题的思想方法，甚至是物理量之间的定量关系进行类比，帮助学生们很自然地接受和理解新的物理概念。比如，我们在学快与慢时，为了使学生较好的掌握描述物体运动快慢——“速度”这一概念，着重引导学生从如何去比较物体运动快慢的方法入手，百米跑中裁判和观众的“相同路程比时间”和“相同时间比路程”，再推广到一般情况，时间和路程都不相同的两种运动情况如何去比较两个物体运动的快慢呢？由此引出了单位时间的路程这一概念。借鉴曾学习过速度概念的经验，我们到后来学习压力的作用效果压强时，可以类比与得出速度概念的方法得出压强的概念，当压力和受力面积都不相同时，我们可以转化为比较相同的受力面积上看谁的压力大，那么谁的作用效果就大，由此可以通过类比轻松地得出单位面积上压力的大小就是压强的定义这一概念。再如，在我们人教版的高中一年级物理教案中加速度概念的建立过程中也用到类比思想。加速度是描述速度变化快慢的物理量，速度是描述位移快慢（或者是位置变化快慢）的物理量。在学习加速度概念时就可以将加速度概念和速度的概念进行类比：加速度类比成速度，速度类比成位置，速度变化类比成位移。这样理解加速度的概念就显得容易多了。还有，电势能概念的建立过程，一般地，电势能概念的建立如果不通过和重力势能的类比就很难实现。电势能与重力势能有一个共同的地方就是：重力势能的变化只与重力做功有关：重力对物体做多少正功，物体的重力势能就减少多少；物体克服重力做多少功，物体的重力势能就减少多少。而电势能的变化只与电场力做功有关：电场力对电荷做多少正功，电荷的电势能就减少多少；电荷克服电场力做多少功，电荷的电势能就减少多少。显然电势能概念这样引入就显得很自然。等等，在初中物理中，这样的例子很多，不足一一例举。

2、应用类比，灵活掌握物理方法的学习

物理方法实际上是研究和处理物理问题的思路、方式，也即物理思想。学习物理方法是物理教育的重要目的之一，加强物理方法的教育是提高学生素质的必要手段，是物理教育的发展趋势。物理方法与物理知识一样，需要经过多次的在不同方面的应用才能掌握。一般来说，一个物理方法处理的是一类(或几类)具有相同或相似特征的物理问题。若教学中抓住研究问题的特征，通过类比，在不同领域内(或不同内容上)使用同一方法，则可达到加深理解物理方法的目的。比如：控制变量法的应用。我们在学习力的三要素时，为了探究力的作用效果与什么因素有关时，我们引入了控制变量法，分别保持其它变量不变，仅改变力的大小、方向、作用点，和其它因素时，看作用效果会有什么不同，而得出结论，力的作用效果与力的大小、方向、作用点有关。到我们探究摩擦力的大小与什么因素有关时，我们就可以类比学习力的三要素时的探究方法，改变压力大小和改变接触面的粗糙程度进行实验探究再出结论。再如，比值法的类比应用。如我们已学习了速度的公式，到后面学习密度公式和压强公式时，都可以借速度公式的类比，使得学生对比值法有深刻的掌握。

3、应用类比，巧建数学公式和物理模型。

比如，将物理基本概念中的速度，压强，密度，功率等的定义进行类比，可以发现它们的定义方法有很相似的地方：速度的定义是单位时间内通过的路程，公式为：速度=路程/时间；压强的定义是单位面积上受到压力的大小，公式为：压强=压力/受力面积；密度的定义是某物质单位体积的质量，公式为；密度=质量/体积；再如，我们在建立电流的模型时，常将电流与水流相比较，在水管中流动的水流是从高水位流向底水位，原因是存在水位差即水压；在导体中流动的电流是大高电位流向低电位，原因是存在电位差即电压。这样一来，电流模型在学生的脑海中便有了一个清晰的图像。

总之，类比方法符合人们认识事物的规律和当代教育学、心理学规律。应用类比方法，不仅可把抽象的新知识纳入到已有知识系统中来，变抽象为形象、变难为易、变繁为简，同时又可激发学生联想，具有启发思路、举一反三、触类旁通的作用。所以不失为一种促进学生知识“迁移”，提高学生素质的有效方法。但由于类比是一种或然性的推理，有时结论并不可靠，特别是以现象作为类比的根据时，而这正是学生常犯的错误。所以在物理学习中，应仔细分析、比较，透过现象抓住与所研究的问题相对应的特征，选择恰当的类比对象，提高其结论的可靠程度，自觉地掌握和应用类比方法。