类比方法在刚体动力学教学中的应用

吴彦斌

（安庆师范学院，安徽 安庆 246011）

做为大学物理教师，在日常教学过程中为加深学生记忆提升教学效果时常会用到多种教学方式，比如首先提出假设再予以实验论证，或运用逻辑推理等方式，在逻辑推理这个方式中，就属类别法最为常用，在物理教学中占据了重要的地位。

1 类比法的涵义

顾名思义，类比法指的就是将两个具有相似或者同等属性的事物放在一起对比，根据其中一类事物所具有的属性而推导另一类事物可能也存在同等属性的一种逻辑推理方式。这种方式是帮助人们进一步探索未知世界的重要手段，对于人们科学与思维的发展，物理学研究的不断深入具有重要推动作用。用类比的方法，人们可以根据现有已知条件推出类比事物的属性，这不仅是一种教学研究方式，同时也是一种科学方法论，一种良好的学习思路。

2 类比法的教学应用

教师在进行物理教学时，时常会运用到类比方式，为了让学生做好知识的衔接，将已经掌握的知识与要新掌握的知识做好串联，将知识学扎实，教师可以在日常板书、讲课语言、教案编写等多方面通过类比法帮助学生拓宽知识面，通过运用类比方式，可以更加形象的让学生轻松理解课本知识，加快学生感知知识的速度，让学生的知识层面更加的深入、立体。另外，运用类比方式可以提升每堂课的学习效率，教师运用简洁、形象、生动的例子，既花费了较少的精力，又能让学生尽快的掌握，让学生对于知识的理解更深刻、准确，因而提升了课堂效率。由此证明，在大学物理教学中采用类比方式，可有效提升教学质量，真正做到以少而精的例子，启发式的教学方式帮助学生理解知识，同时也推动了大学物理教学的改革。

在实际教学的过程中，为了能真正提升学生的洞察能力和认知能力，不仅教师在教学中要采取类比方法，还要引导学生自己主动运用类比法学习知识，学会假设、推理、分析、论证，掌握学习物理的方法，并要注重培养学生的创新思维和创造力，这对于培养学生的综合能力是十分重要的，同时也是新世纪对综合人才培养策略的有效实践。

3 类比法在大学物理刚体动力学教学中的运用

由于刚体是由许多质点构成的特殊系统，因此在教学过程中可以采用类比的方法，仍用质点的运动规律来加以研究，从而使牛顿力学的研究范围从质点向刚体拓展开来，使学生对两者研究方法、基本概念和规律的相似性有较深入的理解[3]。

3.1 刚体动力学概念类比

概念类比可以将较晦涩的定义变得生动、具体，由字面的意思拓展到较深入的含义，加深理解，由旧的物理知识引入新的物理概念，新旧做对比才能更加具有说服力，更加有利于教学引导，由于质点运动和刚体定轴的转动具有一定的对称性，因此在概念上也具有相同的作用和性质，运用类比方式就能更好地让学生掌握刚体动力学的概念，让其对刚体动力学与质点运动之间的相似与不同有更好的理解，加深知识的掌握。

如质点与刚体类比：

（1）定义。忽略物体的大小和形状而把它看作是一个有质量的点，这样的点称为质点；在外力作用下，物体的形状和大小（尺寸）保持不变，而且内部各部分相对位置保持恒定（没有形变），这种理想物理模型称为刚体。

（2）可忽略因素。将物体大小可以假设为一个有质量的点；物体与外界作用时其大小和形状变化很小，可以忽略其影响。

（3）简化的理想模型。可看作一个有质量的点——质点；可看作刚体。

再如，动量与角动量的类比：

（2）矢量性。动量的方向和速度的方向相同；角动量的方向与角速度的方向相同。

3.2 物理规律的类比

对于物理规律的类比，它与物理概念相似。如质点的动能定理与刚体转动的动能定理的类比：

又如动量守恒定律与角动量守恒定律的类比：

3.3 数学推理的类比

数学推理的类比是在刚体的定轴转动与质点的直线运动之间展开的。正如前文提到的，在大学物理中，刚体定轴转动的整体定义、研究思路与质点运动相似，因此教师可以根据学生已经掌握的质点运动对刚体运动进行类比，提出假设，让学生大胆论证。具体类比步骤见下表。

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综上所述，在大学物理刚体运动教学方面，教师要注意引导学生通过已学过的知识进行推理论证，将类比法的学习方法传授给学生，让学生从两个比较对象之间的相似属性进行推理，但也要注意有时结论也并不可靠，只有抓住物理本质分析，透过现象看本质，去伪存真，认真分析、比较，才能真正掌握知识，不会对曲解物理概念，同时类比方法可以帮助学生掌握良好的学习方法，拓宽学习思维。

[1]王瑞旦,宋善炎.物理方法论[M].中南大学出版社,2002.

[2]杨燕.类比方法在大学物理教学中的应用[J].广东技术师范学院学报,2003,4:96-98.