例谈类比法在物理教学中的应用 .pdf

摘要：类比是将一类事物的某些相同方面进行比较，从另一事物的正误

证明这一事物的正误。类比法的特点是先比后推。没有共同点的对象之间是无

法进行类比的。类比法不仅可以运用在物理学科内部，还可以跨学科运用。在

物理教学中运用类比法，由已知物理规律去推出另一种物理规律或用同一种方

法解决不同问题，起到降低难度，拓展思路的作用，可以有效提升物理教学

质量。

关键词：类比法；物理规律；物理教学

一、以旧知识突破新难点

举例而言，在物理学的电磁学部分中，一些概念和规律很抽象，给学生的

学习造成困难。教师可以通过类比旧知识中的模式，来引导学生突破新知识。

例如，电场过于抽象，可以类比重力场。因为二者间有很多共同点：第

一，力的大小都满足平方反比规律，F=和F=；第二，场强定义相似，£=和

g=；第三，做功都与路径无关，只由初末位置决定。

又如，很多学生不正确理解电场强度与检验电荷及库伦力的关系。教师

可以类比重力加速度定义，g=,同一位置的重力加速度恒定，与质量和重力无

关。通过这样的类比来说明电场强度与检验电荷及库伦力的大小无关，只由电

场分布决定。同一场中同一点场强不变。这样就可以使学生更容易接受。教师

也可以通过类比加速度的方法，a=,二者均表示变化的快慢，即变化率。在研

究动量定理的变形式F合=时，F合大小等于动量变化率，表示动量变化的快

慢。在原子物理部分中，由于氢原子的波尔模型中保留了一些经典物理学观

点，认为电子绕原子核做匀速圆周运动，所以涉及计算动、电势、总量

与轨道半径的关系。

例如，电子绕氢原子核转动的轨道半径为r,求转动的动、速度、周期、

角速度。这道题对学生而言有一定难度，教师可以类比计算人造卫星绕地球转

动的研究方法，=,T=,u)=o将万有引力换成电荷间的库仑力，就可以列出库

伦引力提供向心力表达式：=，所以Ek==,V=,T=,co=o由于点电荷电场与

星球引力场相似，可以类比得出电势随轨道半径的增大而增大，总量随之

增大。

在研究电势差和电势问题中，学生同样面临抽象难懂的问题。可以类比重

力场中高度差和高度来理解。高度是相对参考平面零点的相对高度，而高度差

是两点间高度之差，是绝对的。高度差Ah的计算遵循起点-终点，即hAB=hA-

hB,这样才符合高度降低0tAhOo类比高度差的特点，可以很好解释

UAB=(pA-(pB,也是起点-终点。随着电势(p降低，电势差UAB为正。

二、化繁为简找到新思路，提高解题效率

将研究的问题与类似的已知模型或过程进行比较，找出与其相当的物理

量，直接套用相关规律，是一种解题的新思路。通过物理知识的迁移可以达到

解决问题的目的。这个过程要经历以下几个阶段：1.学生需要掌握基本概念和

基本规律，形成基本的知识结构，2.熟悉基本的物理模型以及基本方法和基本

技，3.熟悉新的情境，抓住问题的特征，将其与已知物理模型联系起来，4.

具体问题具体分析，对迁移过程及时反思评估，形成新的解决模式。

学生在学习恒足电场的相关知识时，时常觉得学习不够系统和深刻，教师

可以指导学生将其与水流进行类比，深入浅出地讲授。水可以自发地从管道高

处流向管道低处，但处于同一水平线后会停止。若要水不断从高处流向低处，

需借助电动机将低处的水抽向高处，使两处保持固定的水位差。同理，电流会

自发地从电势高处流向电势低处，但之后电势差会减到零，不会有电流。必须

有电源，把电流再次运回正极，保持电势差。

学习串并联电路时，可以类比水流在河道中流动的问题。串联就是一条河

道，任何位置的流量都相等。并联越多，相当于河道越宽，流量越大，电流越

大，阻碍越小，电阻越小。

在物理教学中，为达到简单高效解决问题的目的，需要把复杂的真实情

境，转变为简单明了、通俗易懂的情境，进而总结出具有实用价值的规律，即

建立模型。多数人对物理学科有刻板印象，认为其晦涩难懂。这就造成学生还

未接触物理学习时就先产生畏难情绪，给物理教学造成了很大的困难。突破物

理学习障碍的重要力是建模力。只要将复杂的情景转化为不同的、常见

的、形象的、易懂的模型，就出现“山重水复疑无路，柳暗花明又