浅谈类比法在初中物理教学中的应用

荆州市文星中学 武艳兵

浅谈类比法在初中物理教学中的应用

荆州市文星中学 武艳兵

物理教学；借用类比；降低难度；激发兴趣

类比法和等效法、控制变法量一样，也是一种常用研究物理问题的科学方法。所谓类比，是根据两种事物在某些特征上的相似，做出它们在其它特征上也可能相似的结论。在物理教学中就是把抽象的难于理解的物理概念、规律同学生已经熟悉的物理概念、规律或其他生活现象进行类比，创设最近发展区，达到温故“知新”，轻松愉快学习知识的目的；同时还可把有些生活中难题与物理规律类比，达到速解、巧解的目的。下面谈谈它在教学中的运用。

一、借用类比，理解概念

首先，我们来看一个典型的例子：现行的物理教科书在介绍电压这一概念时，为了帮助学生理解，把灯泡类比为水轮机、开关类比为阀门、电路类比为水路、电流类比为水流、电压类比为水压、电源类比为抽水机，这样，学生从看到“水流动是因为有水压，抽水机是提供水压的装置”这一现象很快就会类比出“电压使电路中形成了电流，电源是提供电压的装置”这一知识难点，这种化无形为有形，化抽象为具体的方法，无疑为学生理解概念提供了捷径。

在日常教学中，只要我们用心地去挖掘，还有许多地方涉及到了类比法，下面仅以学习“比热容”为例来谈谈如何运用类比法。

1.通过与密度类比理解其定义

学生通过实验明白了“质量相等的水和煤油升高相同的温度吸收的热量不相等”，在此基础上引导学生推广到其它物质，得出“质量相同的不同物质升高相同的温度吸收的热量不相等”这个一般性的结论，怎样比较物质的这种性质呢？回顾我们以前学过的“密度”，它反映的是相同体积的不同物质的质量不同的性质，为了比较物质的这种性质，我们采取的是比较相同体积即单位体积(1米3)的物质的质量，于是把密度定义为：单位体积某种物质的质量叫做这种物质的密度。类似地，要比较物质吸热本领的特性，也应该要在相同条件下比较，即必须让物质质量相同，温度升高也相同，为了比较方便，质量应取单位质量(1kg)，温度升高应该取1℃，告诉学生，物质的这种性质用比热容来描述，类似密度的定义就容易得出比热容的定义：单位质量的某种物质温度升高1℃所吸收的热量称为这种物质的比热容。

2.通过类比密度、速度的单位理解其单位

先由密度的单位(kg/m3)速度的单位(m/s)的来历类比出比热容的单位(J/kg·℃)，再引导学生依据复合单位的读写规则训练学生学习新单位，最后引导学生类比密度表看比热容表，主要弄清：①任选出一种物质让学生查出它的比热容，通过类比密度表中数据的物理意义说明新数据的物理意义；②观察表中数据的特点，通过由各种物质密度一般不同得出密度是物质的一种特性，类比出比热容也是物质的一种特性，并提问：一滴水和一碗水的密度是否相同？它们的比热容呢？通过实例类比进一步巩固比热容是物质的特性这一知识点。

3.通过类比速度公式理解其应用

通过看比热容表，了解水的比热容较大，再利用这个特点介绍在工农业生产和日常生活中广泛的应用时，学生难以理解“一定质量的水升高(或降低)一定温度吸热(或放热)很大”、“一定质量的水吸收(或放出)很多的热而自身的温度却变化不大”这两点，但若通过类比法，则难点迎刃而解。其做法是：把比热容类比为速度v，热量类比为路程s，温度变化类比为时间t，由公式v=s/t可知，(1)在时间t一定时，速度v越大，所通过的路程s越长。由此可类比出“一定质量的水和其它物质升高(或降低)相同的温度，由于水的比热容较大，则水吸收(或放出)的热较多”。(2)在路程s一定时，速度v越大，则所用的时间t越少。通过它可类比出“一定质量的水和其它物质相比，当吸收(或放出)相同的热量时，由于水的比热容较大，则水升高(或降低)的温度较小”。同时，还可把这些应用扩广，如质量初温相同的铁块和铜块吸收相同的热量后放在一起，热传递进行的方向怎样？依照上面的类比，学生容易解答。

二、借用类比，理解规律

在物理教学中，我们常常会遇到一些不易理解的物理规律，若借用跟学生熟悉的现象进行类比，就可以达到事半功倍的效果。如在学习“决定电阻大小的因素”时，将电阻与公路的阻碍进行类比：沙子、土路和铺了沥青的公路阻力不同类比不同材料的导体电阻不同；公路越长行走起来越费力，类比其它因素相同时，导体电阻与长度成正比；公路宽行走起来阻力越小，类比导体电阻与导体的横截面积成反比(材料、长度相同时)，通过类比，决定电阻大小的三个因素也就不难理解了。

三、借用类比解决实际问题

题1.如图1所示，电工要从房A点拉导线到河岸安装一盏路灯O后再到房B点，路灯O选在岸上何处用导线最短？

题2.如图2所示，小明从家A点到达学校B点，必须经过一片平地和一片沙地(平地行走速度大于沙地行走速度)，他应选择怎样的路最快捷？请你大致画出他的行进路线。

以上两个问题属数学知识应用的范畴，似乎与物理无关，但若通过类比法，转换成物理问题，则可速解。

因为两个问题都涉及到路线最短，我们了解到光在传播过程中所走的路径最短，对于问题1由于房A、B分布在同一边，可类比为光的反射，即把河岸类比平面镜，房A类比为点光源，房B类比为一个固定点，相当于要使点光源发出的光通过平面镜反射后经过点B，根据平面镜成像的特点，先找出A点的像A’，再连接A’B，则直线A’B与平面镜的交点O即为所求，其解法如图3。

对于题2，由于A、B分布在两种不同的场地，可类比光的折射，即把人在平地中行走类比为光在空气中传播，把人在沙地中行走类比为光在水中传播，把两地的交界处类比为界面，相当于要画出从空气中A点发出的光射入水中的大致传播路线，依据光的折射规律：光从空气射入水中，折射角小于入射角，于是就可以画出他大致行进路线如图4所示。

由此看来，我们要把握机会，不失时机地把类比法贯穿于教学当中，通过它减缓知识的梯度，降低知识的难度，这对激发学生学习的兴趣，培养学生思维能力，促进素质教育，提高教育质量将是十分有效的。