1、类比法在引入复杂物理概念教学中的应 用 王梅 江苏省高邮第一中学 类比是利用两个对象的某些相同或相似的性质, 推断它们在其他性质上也有可 能相同或相似的一种推理形式.类比法在中学物理教学中应用广泛, 特别是在引 入新概念、新知识上应用甚广.下面举例说明类比法在引入复杂物理概念教学中 的应用. 案例1:电容概念比较抽象, 学生理解起来比较困难.在讲解电容概念时, 我采 用类比法引入这个概念, 使学生容易理解.比如, 将电容器类比成水杯, 水杯的 容积类比于电容器的电容.水杯的容积反映水杯盛水本领.因此, 电容器的电容 就反映电容器容纳电荷本领的物理量.一个固定的水杯做好了, 不管这个水杯装 不装
2、水, 这个水杯的容积是一定的.同样, 一个固定的电容器做好了, 不管电容 器带不带电, 带多少电, 是不影响电容器的电容的.这样类比, 能帮助学生理解 抽象的、陌生的物理概念. 案例2:电场力做功是中学物理教学中的一个难点.在讲解电场力做功时, 我把 它与重力做功进行类比.它们的共同点都是与路径无关, 与初末位置有关.电场 力做功比重力做功更复杂一点.初末位置相同, 质量也相同的甲乙两物体, 重力 做功相同;而初末位置相同, 电荷量也相同的甲乙两个电荷, 电场力做功不一定 相同.因为自然界的电荷有两种, 电荷量相同的正负电荷, 初末位置相同, 它们 的电场力做功刚好相反, 一个做正功, 一个做
3、负功.这样类比, 能使学生理解电 场力做功不仅仅取决于初末位置, 而且与粒子的电性有关. 案例3:磁感应强度 B是用来描述磁场强弱及方向的一个物理量, 比较抽象, 学 生学习这个概念时很困难.在讲解这个概念时, 我把磁感应强度类比于电场中的 电场强度.电场强度 E的定义是电场中某一点检验电荷所受的电场力与检验电荷 的电荷量的比值, 那么我们可以把检验电荷类比于这里所讲的电流元 IL (很短 的通电直导线) .同样, 把检验电荷在电场中所受的电场力类比于磁场中所受的 作用力 (安培力) .利用类比法, 电场强度的比值法定义就是把电流元垂直放入 磁场中所受的安培力与所对应的电流元的比值.用这个比值
4、法来反映磁场强弱, 即把这个概念命名为磁感应强度.空间任意一定点的电场强度仅仅取决于电场及 该点位置, 与检验电荷无关, 不管该位置放正的检验电荷, 还是负的检验电荷, 还是将检验电荷移走, 都不影响该处的电场强度, 即电场强度与检验电荷无关. 同样, 用类比法可以得到空间任意一点的磁感应强度也与电流元无关, 不管该 位置放电流元, 还是将电流元移走, 不管这个电流元垂直放入该位置还是与磁场成一定的角度放置, 都不影响该处的磁感应强度, 即磁感应强度与电流元无 关.这样, 可以把抽象的、难以理解的概念讲解清楚. 案例4:在初接触点电荷概念时, 学生感到困惑, 于是我引导学生类比学过的质 点概念
5、.质点定义:用来代替物体有质量的点;条件:物体的形状和大小对所研究 的物理过程起次要作用或不起作用时, 就可以看成质点.这样, 学生轻松地类比 起来.当带电体本身的大小和形状对所研究的问题起次要作用或不起作用时, 就 可以将带电体视为点电荷.然后我提出问题:质点实际是否存在, 质点一定是质 量小、 体积小的物体吗?学生回答:质点是理想化模型, 是科学的抽象, 实际不存 在, 它不一定是质量小、体积小的物体.我追问:那么, 点电荷呢?学生很快得出 结论:点电荷也是理想化模型, 是科学的抽象, 实际不存在, 它不一定是体积 小、质量小的带电体这样类比, 学生更容易掌握新的概念. 案例5:磁感线概念
6、的引入借助于类比法讲解效果明显.我先让学生回顾电场线 的特点: (1) 电场线是假想的, 是为形象直观地描述电场强弱及方向而引入的, 实际不存在. (2) 电场线从正电荷出发, 终止于负电荷或无穷远, 或由无穷远 处终止于负电荷, 电场线不闭合. (3) 两条电场线不相交. (4) 电场线的密疏表 示强弱, 越密集处电场强度越大, 越稀疏处电场强度越小. (5) 电场线上任意 一点切线方向表示该点的电场强度方向然后引导学生把磁感线类比成电场 线, 归纳总结得到磁感线对应的规律: (1) 磁感线是假想的, 是为形象直观地 描述电场强弱及方向而引入的, 实际不存在. (2) 磁感线是闭合的曲线.以条形 磁铁为例, 在条形磁铁的外部, 磁感线是由N指向S, 而内部是由S指向N. (3) 两条磁感线不相交. (4) 磁感线的密疏表示强弱, 越密集处磁感应强度越大, 越稀疏处磁感应强度越小. (5) 磁感线上任意一点切线方向表示该点的磁场方 向 (磁感应强度方向) 总之, 类比法在引入复杂物理概念教学中的应用, 激发了学生学习物理的兴趣, 调动了学生学习物理的积极性, 提高了学生学习物理的效率.
