淺析類比法在高中物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用

1、    淺析類比法在高中物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用    久路吐孜·艾力別克摘要：類比法也稱類比推理方法或類推方法，它是根據(jù)兩個(gè)（或兩類）不同對象的部分屬性相似，而推出這兩個(gè)（或兩類）對象的其他屬性也可能相似的一種邏輯推理方法。所謂對稱類比就是：根據(jù)a、b兩對象在總體上的對稱，推出b對象可能在與a對象相似的某些性質(zhì)。在高中物理課堂教學(xué)中，我們要可以充分利用類比方法啟發(fā)學(xué)生積極思考，大膽猜想，提出解決問題的新見解和新方案。關(guān)鍵詞：高中物理；類比法；課堂教學(xué)；應(yīng)用大千世界雖然物理現(xiàn)象千差萬別，然而許多本質(zhì)不同的物理現(xiàn)象往往存在某些相似之處。如果將所研究的

2、問題與類似的物理模型或物理過程進(jìn)行比較，探討出共同的規(guī)律，找出與其相當(dāng)?shù)奈锢砹?，然后用已掌握的?guī)律來解決待研究的問題，往往會(huì)使生疏的問題迎刃而解，取得意想不到的效果。因此高中物理課堂教學(xué)中，我們要可以充分利用類比方法啟發(fā)學(xué)生積極思考，大膽猜想，提出解決問題的新見解和新方案。一、類比法概述類比法也稱類比推理方法或類推方法，它是根據(jù)兩個(gè)（或兩類）不同對象的部分屬性（包據(jù)成分、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、功能等等）相似，而推出這兩個(gè)（或兩類）對象的其他屬性也可能相似的一種邏輯推理方法。與演繹法及歸納法相比，類比法的自然性最大，但它卻是最富有創(chuàng)造性的一種推理方法，演繹推理是一種必然性的推理，可由正確的前提出可靠的結(jié)論

3、，但推出的結(jié)論并沒有超出前提的范圍。所以，運(yùn)用演繹推理無法推出新的一般原理，科學(xué)上大量使用的不完全歸納推理也具有自然性，它雖然能從具體推出新的一般原理，但卻需要較多的事實(shí)貯備，而類比推理卻可以掙脫現(xiàn)成原理的約束，以最少的事實(shí)基礎(chǔ)，最短的推理路徑推出結(jié)論。在廣泛的范圍內(nèi)，把看上去差別很大的兩個(gè)事物聯(lián)系起來，從而發(fā)現(xiàn)新的原理。二、高中物理中常用的幾種類比方法作為一種重要的具有創(chuàng)造性的方法，類比方法在中學(xué)物理教學(xué)中是十分常見的，主要的有：1、等效類比所謂等效類比就是：根據(jù)a對象和b對象某方面的等效性，推出兩對象在其他方面也具有等效性。例如：在吊車內(nèi)有一擺長為l的單擺，當(dāng)?shù)踯囈约铀俣萢向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，單擺

4、的振動(dòng)周期是多大？（擺角小于5度）分析：本題若直接下手求解比較繁難，但我們知道，若單擺豎直在吊車中，當(dāng)?shù)踯嚰铀傧蛏线\(yùn)動(dòng)時(shí)，懸線拉力t=m（g+a）（m為擺球質(zhì)量）。這與吊車不動(dòng)而重力加速度增加為g'=g+a的情形等效，將此結(jié)論外推廣，可得單擺的周期與吊車靜止不動(dòng)，而重力速度g'增為g'=g+a的情形等效。2、因果類比因果類比是以一對象中各因素之間的因果關(guān)系為橋梁而進(jìn)行的類比推理，具體地說，因果類比是借助a對象的因果關(guān)系來概括科學(xué)事實(shí)，探索與之相似b對象的原因或結(jié)果。例如：借助重力場中的因果關(guān)系的類比，我們可以推出靜電場的一些性質(zhì)，即：重力做功與路徑無關(guān)，所以，在重力場中

5、可以引出重力有關(guān)概念，重力做功，物體的重力勢能減少，物體克服重力做功，重力勢能不斷增大。這種因果類比的目的在于探索結(jié)果。3、對稱類比所謂對稱類比就是：根據(jù)a、b兩對象在總體上的對稱，推出b對象可能在與a對象相似的某些性質(zhì)。4、協(xié)變類比協(xié)變關(guān)系是指某對象中各要素之間的函數(shù)關(guān)系。協(xié)變類比的一種常用形式是：根據(jù)a、b兩對象的數(shù)學(xué)形式相似，推出它們的屬性也可能相似。協(xié)變類比的另一種常見形式：根據(jù)a、b兩對象的屬性和要素對應(yīng)相似，推出兩對象要素構(gòu)成的數(shù)學(xué)形式也可能相似，即把一個(gè)對象各要素之間的協(xié)變關(guān)系推到另一對象上去。例如：一條長尺為l的細(xì)線，上端固定在o點(diǎn)，下端系一質(zhì)量為m的小球，將它置于一個(gè)勻強(qiáng)電場

6、中，場強(qiáng)為e，方向水平向右，已知小球在b點(diǎn)靜止平衡，細(xì)線與豎直線的夾角為a。求：要使懸線與豎直方向的夾角多大時(shí)，才能使小球電靜止釋放后，細(xì)線到豎直位置時(shí)小球的速度恰好為零。當(dāng)細(xì)線與豎直方向成角時(shí)，至少要給小球一個(gè)多大的沖量，才能使小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。5、模型類比科學(xué)模型是按照科學(xué)研究的特定目的，用物質(zhì)形式或思維形式對原形客體本質(zhì)關(guān)系的再現(xiàn)，通過對模型的研究獲得關(guān)于原形客體的知識，是現(xiàn)代科學(xué)常用的一種科學(xué)研究方法。科學(xué)模型可分實(shí)物模型和思想模型，實(shí)物模型是根據(jù)原形而制作的一個(gè)類似物，供人們觀察和實(shí)驗(yàn)，思想模型是人們?yōu)榱耸乖涡蜗蠡胂蟪鰜淼囊粋€(gè)類似物，無論是實(shí)物模型還是思想模型，都與原形

7、客體在某些屬性上對應(yīng)相似，人們建立模型，就是試圖由模型去類比原形。例如我們常將氣體分子比成彈性小球，并用小球?qū)ζ鞅诘呐鲎瞾硗茖?dǎo)氣體壓強(qiáng)；用太陽行星模型去類比原子結(jié)構(gòu)；用類似的“小球、拉伸橡皮筋和壓縮彈簧”模型去模擬分子引力和壓力，等等。三、類比法在教學(xué)中的作用。類比法在高中物理教學(xué)中起著獨(dú)到的作用，主要由以下幾個(gè)方面：a有些物理知識抽象難懂，不易為學(xué)生理解和接受，對此，我們常采用類比方法，以增強(qiáng)說服力，幫助學(xué)生建立物理圖像，起到軟化教學(xué)的作用，例如利用水路系統(tǒng)模型來類比電路系統(tǒng)模型中，可建立如下的關(guān)系：水流電流；水路電路；閥門電鍵；水泵電池；水輪機(jī)電燈；水位差（水壓）電壓；能有效地幫助學(xué)生理解電源的作用，進(jìn)一步建立起形象化的電壓概念。在教學(xué)中，我們可以充分利用類比方法啟發(fā)學(xué)生積極思考，大膽猜想，提出解決問題的新見解和新方案。例如：教學(xué)中電磁波的接收，如何從空間傳播的眾多的電磁波中，挑選出我們所需要的某一頻率的電磁波呢？我們需要選臺（即調(diào)諧），在教學(xué)中教師可以利用機(jī)械振動(dòng)中的共振現(xiàn)象進(jìn)行類比，啟發(fā)學(xué)生積極思考，提出調(diào)諧電路的設(shè)計(jì)方案。最后需要指出的是，類比推理中兩個(gè)相類比的事物僅僅是某些方面相似，而不是等同，所以類比只能起解釋、