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类比思想在物理规律探究教学中的应用 【关键词】 类比思想、物理规律、探究、猜想假设、物理性质、物理图象、物理公式、弹性势能、重力势能 【论文摘要】 本文根据《高中物理课程标准》的基本要求，论述类比思想在物理规律探究教学中的应用。本文首先介绍了类比思想的本质（即它的逻辑学依据）和在物理规律探究教学中应用的必要性。然后以物理规律的三种表现形式为依据将类比思想的应用方法分为三类：性质类比、公式类比和图象类比。并以“探究弹性势能表达式”为例，分别阐述了三种类比方法的应用思路。论述过程中利用图表的形式生动地展示类比思想的应用过程，并在每一种方法的归纳中将应用思路延伸到中学物理中的其它规律。 问题提出：《高中物理课程标准》的全面实施更加强化了探究式教学的重要性，它在指导意见中明确指出：物理教学要让学生“经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律”。但建立在科学实验和数学模型基础上的物理学兼具了形象与抽象的双重特点，这对中学生来说是巨大的挑战。我们要在教学过程中引导学生进行有效的科学探究，就必须要有科学思维方法的指导。逻辑思维中重要方式之一的类比思想就是重要的方法之一。本文主要对物理规律探究教学中的类比思想应用的方法进行详细论述。 一．类比思想的逻辑学依据 人类的思维的宝贵库中，类比推理是被众多哲学家和科学家所推崇的逻辑思维方式之一。康德说过：“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”。著名物理学家麦克期韦则认为：“一门科学的定律和另一门科学的定律存在部分的相似，这使得每条定律都对其它定律有所说明”。 类比推理的过程涉及两个对象——研究对象和类比对象。类比对象的选择是以研究目的为依据，通常是把陌生的对象与熟悉的对象相类比，把未知的东西和已知的东西相类比。 类比推理是根据两个（或两类）对象在某些属性上相似而推出它们在另一个属性上也可能相似的一种推理形式。 类比推理的具体过程是：通过对两个不同的对象进行比较，找出它们的相似点，然后以此为依据，把其中某一对象的有关知识或结论推移到另一对象中去，其基本模式是： 二．类比 物理教学首先是围绕物理学的基本规律展开的，《高中物理课程标准》在它的“知识技能”目标说明中指出：“要让学生在学习中了解物质结构、相互作用和运动的一些基本原理，了解物理学的基本观点和思想”。但教学的过程不能仅仅是知识的呈现，而是要引导学生在“提出问题→猜想假设→验证猜想→得出结论”的过程中主动探究物理规律，从中更深刻的理解物理原理，掌握物理研究的基本方法，体验科学研究的过程。类比思想为探究教学提供了重要的思维手段。 而中学生的思维方法是以形象思维为主，抽象思维相对比较差。虽然物理是以实验为基础，给人的感觉好象是比较实在，但是，物理的（概念、定义、定律等）是对实验、事物实体等经过抽象化而形成的。学生往往觉得物理很抽象，很难以理解和接受运用类比方法教学，以旧带新，能引导学生的思维从形象提高到抽象，把陌生的对象和熟悉的已知的对象进行对比特别是在资料少，还不足以进行归纳推理和演绎思维的情况下，类比更是得天独厚它可以启发思路，提供线索，帮助学生。在物理学中除了重力势能和弹性势能的性质相似外，同样属于势能范畴的分子势能、电势能、引力势能都具有相似的性质，所以都可以进行类比。电学中的磁感应强度与电场强度、LC振荡电路与弹簧振子，物理光学中的光波与机械波、物质波与光波，原子物理中的原子核式结构与人造地球卫星运动模型都可以进行性质类比，它们在产生原因、基本特点方面都有着很大的相似。恰当地引导学生在探究中应用类比思想，可以有效促进学生提出问题、辨析问题和解决问题。 方法二：公式类比 著名物理学家、北京大学教授赵凯华先生在他的著作《定性与半定量物理》当中大量阐述了物理学中的“简单美”，其基本观点认为，物理学家在研究物理问题的过程中都坚信自然界的物理规律必定是简单和谐的，其数学形式也一定是“最简单”的，“简单美”就是“和谐美”。 中学物理中规律学习的对象主要是物理学中最重要的基本规律，它们一般都是一次函数、一元二次函数、反比例函数、简单三角函数的形式，如x=vt、ρ=mv、W=FS、 x=at2/2、Ek=mv2/2等。在物理学科的不同门类中也常常有着对称性，如F=Gm1m2/r2、F=Kq1q2/ r2等。在物理规律探究中，如果某些规律缺乏足够的理论基石和实验依据，就很难凭借中学生的能力进行推导。但借助物理公式之间的相似性往往可以利用类比思想加以论证。 在探究弹性势能表达式的教学中，我先引导学生探究以下问题：①弹性势能与什么因素有关（F、L）？②如果弹力是恒力，那么其做功的表达式怎样写（W=FL）？③弹力有什么特点（F大小与弹簧形变量L成正比），如果弹力是变力，