适当类比物理知识强化理解和记忆

韦慧琳

类比是根据两个或两类对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。

一、类比在物理应用中的魅力

1、类比法是富有创造性的一种逻辑推理

科学史上很多重大发现、发明，往往发端于类比。类比被誉为科学活动中的“伟大的引路人”，它首先推动了知识的发展。比如：法拉第了解到奥斯特发现“通电导体周围存在磁场”后，就很自然地进行了类比推理：“既然电能生磁，那么磁也应该能生电。”于是他通过10年的探索、研究和实验，终于发现了从磁场中获得电流的方法，使电磁学得到突飞猛进的发展。开普勒也曾说：“我珍视类比胜于任何东西，它是我最可信赖的老师，它能揭示自然界的秘密。”

2、类比思维是学习中必需的一种思维方法

世界万物息息相通，相辅相成。我们把学生还陌生的物理知识同他们已熟悉的生活或知识相联系、相类比，可让学生更快、更好地理解或记住新学的物理知识，完善学生的知识体系，按前苏联维果次基的“最近发展区”理论，教学与学生发展的过程就是把最近发展区变为现有发展水平，从而使学生的认知水平通过教学活动不断地提高。为了能把握不同学生的最近发展区，加速学生的发展，我们应将物理知识联系生活，联系学生已有知识，使知识融会贯通，不断开拓学生思维，强化学生的理解能力。

3、类比思维是物理思维的一种重要形式

运用物理类比思维可以把未知的东西和已知的东西对比，特别是在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，使学生进一步认识物理世界。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。”虽然物理是以实验为基础的学科，给人的感觉比较具体、形象，但是其理论(概念、定义、定律、规律等)是对实验、事物等经过抽象而形成的，再加上初中学生以形象思维为主，抽象思维能力相对较差，因此学生往往觉得难以理解和接受。此时运用类比的方法进行教学，能以旧带新，引导学生的思维从形象提升到抽象，为理解新知识提供依托，帮助学生有效地把握物理知识、发展智力、培养能力。

二、类比法在初中物理教学中的具体应用

1、新旧知认进行类比

(1)磁场看不见、摸不着，学生最难理解，可类比电流也看不见摸不着，但我们也照样认识它，我们能通过电流产生的效果，如它让电流表偏转、让电灯发光等来认识它。同样，我们也可通过磁场能让小磁针偏转来认识磁场的存在，通过它把小铁屑磁化后的排列情况来认识它在空间中的分布情况。

(2)压强大小与压力和受力面积都有关系，为了方便比较大小，我们控制受力面积相同，取最简单的面积——单位面积，只比较1平方米上受到的压力大小即可，从而得到压强的定义：“单位面积上受到的压力叫压强”。速度、功率、密度、比热容的定义也可如此类比理解。

(3)密度是物质的特性，与物质种类有关，与物体的质量、体积无关。这可类比已学过的电阻来理解。电阻是导体的属性。与通过电阻的电流和其两端电压无关，还可类比：会写字是我个人的本领，是我的属性，与笔和纸无关。比热容、电阻率、匀速直线运动的速度等概念也可如此类比进行理解。

(4)电流表、电压表、弹簧秤、天平等计量用具和刻度尺一样都要先观察零刻度线、量程和分度值，后调零、调平，才能使用。特别是电压表和电流表的使用及其读数都有相似之处，可将它们进行类比，强化理解并记忆。

2、将物理知识与日常生活常识或经验进行类比

(1)在“电流的形成”的教学中，笔者用“水流的形成”相类比，推出持续电流形成的条件：有电源提供的电压且电路闭合，水流大小跟水压、河道阻碍有关，同样类比得出电流大小跟电压和电阻有关。

把串联电路的电流和单河道里的水流作类比，无论道路窄还是宽，单位时间内的水量(电量)即水流(电流)还是不变的；把并联电路于路电流等于各支路电流之和跟河道干流等于各支流里的水流之和相类比。这样学生对串、并联的电流的分配，很快就能理解，且不容易遗忘。

(2)(电)功、(电)功率的区分让学生犯难，笔者就类比平时吃饭多少、吃饭快慢有何区别来引导学生理解。

(3)电阻的大小由导体的长度、横截面积、材料和温度来决定，许多学生经常把它们之间的关系搞混。若将电阻类比人流动时的交通阻碍，道路越细长碰到的阻碍也越大，导体材料好比路面的材质(石头、水泥)，也严重影响阻碍程度。

(4)理解闭合线圈的一部分导体切割磁感线能产生感应电流时，可把磁感线比作一根根面条，导体看作一把锋利的刀，只要刀的切向能割断面条，就相当导体能切割磁感线了。

(5)固体、液体、气体的微观模型类比正在上课时的学生课间时在教室活动的学生和放学时的学生的状态来帮助学生理解。

3、将物理知识和通俗理论进行类比

(1)在电磁感应的教学中，笔者列出电与磁的对应特征，电荷正负与磁体南北极相对应；电荷的相互作用与磁极的相互作用相对应；电场与磁场相对应。接着提出一个问题：电流有磁效应，也就是说电可以生磁，那么，磁可不可以生电呢?经过类比后，学生很自然地想到：磁应该也可以生电!接着，笔者向学生介绍了科学家法拉第的想法和做法，一步一步地引导学生去总结规律。

(2)分子间的引力和斥力的相互作用关系类比系在弹簧两头的球，你压缩它们，它们之间的作用力就表现为斥力，你拉开它们，它们之间就表现为引力。

(3)采用类比的方法能轻松解决一类许多学生感到困惑的相对运动学问题。如一只小船具有相对于静水的恒定速度，小船在逆水中行驶时，一只木箱从船上落入水中，等船上的人发现后，立刻掉转船头追赶，结果在10min后追上木箱，求从木箱落水到被追上共用了多少时间?(设水流速度恒定，掉转船头的时间不计)。在解决这个问题时，我们可类比人在行驶的火车车厢内向前行走，丢下一个纸团在车厢上，走10min后才返回捡起。很明显人再次走到纸团处仍需10min(假定人相对车厢的速度不变)。这里把人与小船类比，火车与水流类比，纸团与木箱类比，则选木箱或水流为参照物时，小船远离和靠近木箱的时间相等，所以木箱从落水到被追上共用时20min。

三、应用类比的注意事项

1、正确对待类比推理的或然性

由于类比是一种或然性的推理，类比方法跟比喻方法很类似，也存在着不足的地方，由类比所得出的结论都具有一定的或然性，有时会出现错误。从两个对象之间在某些方面的相同或相似，并不一定得出它们在其他属性方面也必然相同或相似的结论。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。因此在物理教学中，应引导学生仔细分析、比较，透过现象抓住与所研究问题相对应的特征，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。

2、要有针对性

教学中类比要用得好、用得巧，必须具有针对性。即针对不同的学生选用不同的类比材料。比如把串、并联电流类比水流，地处农村的同学见多了，很容易理解，但城市学生可能不太了解。

3、防止机械类比

应用类比的首要问题就是研究两类事物的可比性，即使是两个可以进行类比的事物，也不可能所有属性处处相似、点点对应。它们之所以是两个事物，必然存在差异性。在进行类比时，要告诉学生两事物间哪些方面可比，哪些方面不可比，避免机械类比的错误。