类比法在初中物理教学中的应用

1类比法在初中物理教学中的应用射阳县新坍初级中学胡建勇224323摘要：类比是一种重要的物理思维方法。充分运用类比方法，可帮助学生融会贯通所学知识，加深对物理规律和概念的理解,提高分析解决问题的能力，特别是用已有知识去探索未知领域的能力。关键词：类比知识教学物理方法教学物理解题1、引言老子云：授人鱼，不如授人以渔。这句话我们都不陌生，授人以鱼只救一时之急，授人以渔则解一生之需。多年的教学实践使我认识到，在物理教学中传授知识固然重要，然而掌握方法更可让学生受益终身。因此在教学中有意地渗透、传授物理学的研究、学习方法，使学生受到物理学研究、学习方法的熏陶和训练，让他们自觉不自觉地逐步掌握和运用这些方法。其中“类比法”在初中物理教学中有着重要的意义：利用“类比”可以帮助学生把感到陌生的问题与自己熟悉的事物进行比较，从而找出它们的相似或相近之处，达到认识事物的规律。通过类比，学习掌握新知识，联系复习旧知识。初中学生以形象思维为主，抽象思维能力相对较差。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，但是其理论是对实验、事物等经过抽象而形成的，学生往往觉得物理理论很抽象，难以理解和接受。而运用类比的方法进行教学，能以旧带新，可以引导学生的思维从形象提升到抽象，帮助学生有效地把握物理知识、发展智力、培养能力。从物理学的角度看，不同的研究对象之间有许多相同或相似的特征，他们遵守着相同或相似的物理规律，对他们的研究所采用的物理方法也受其特征的制约，三者之间有着必然的内在联系。若抓住研究对象的特征，2应用类比，则既可进行传授知识的教学和应用知识的教学，又可进行物理方法的教学。下面仅就本人在平时的教学中几点体会，谈一谈类比法在初中物理教学中的应用。2、类比在新课教学中的应用2.1类比应用于比值定义的概念教学在物理教学中，一些概念或规律的教学可以采用与所学知识或者与已掌握的基本知识类比的方法，采用这种方法进行新课教学，符合学生的认知规律，在教学实践中表明效果较好。例如，在初中物理中，有很多的物理量是用比值来定义的。一类是描述物体运动或工作状态特征的物理量。如速度、功率、电功率等物理量都是以比值来定义的，它们的概念具有一定的相似性，学生在学习过程中掌握了这类概念的特点，就可以举一反三。如表1所示。表1速度、功率、电功率的类比速度功率电功率物体在单位时间内通过的路程定义为速度物体在单位时间内做的功定义为功率用电器在单位时间内所消耗的电能定义为电功率速度是描述物体运动快慢的物理量功率是描述物体做功快慢的物理量电功率是描述用电器消耗电能快慢的物理量比值法定义物理量的另一类例子。是对物质本身属性的物理量的定义如：密度、比热容、电阻等。它们的共同特征是：属性由本身所决定。应用类比对它们进行教学。如表2所示。学生不仅对这类概念的理解有融会贯通之感，且在不同方面的应用中，使其对比值法的内涵有了深刻的理解3表2密度、比热容、电阻的类比2.2类比应用于相关知识内容的教学在物理知识中有很多内容具有相似性，具有相同的物理规律，解决问题的思路一样，处理问题的方法和手段一样。教学中引导学生把知识内容间有相似特点的物理知识进行比较，发现他们之间的相似性以及不同之处，达到加强记忆的目的，从而提高记忆力。例如在进行《内能》的教学时，一边回顾《机械能》的知识,一边把内能相关知识与机械能进行类比以达到教学目的。如表3所示。帮助同学们从中找出物理现象之间的共同规律，进行归纳小结，达到提高解决问题的能力和分析问题的能力。表3机械能与内能类比机械能内能运动着物体具有动能无规则运动的分子具有动能弹簧相互联系的物体具有弹性势能分子间存在引力和斥力具有势能物体的动能和势能总和叫机械能。物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫物体的内能。密度比热容电阻1.单位体积某种物质的质量定义为该种物质的密度2.公式：ρ=Vm3.密度是物质的特性与质量、体积无关1.单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃所吸收（放出）的热量定义为该物质的比热容2.公式：C=tmQ3．比热容是物质的物理特性与物质的质量、吸收的热量及温度变化无关。1．导体对电流的阻碍作用表示电阻。2．电阻公式：IUR3．电阻是导体本身的一种性质与导体两端电端及通过的电流无关。4还有在电学中，“电压”这个概念也可以用“水压”进行类比如表4所示。能使学生在感知上得到认识。表4水压与电压类比水路电路示意图组成水泵（保持一定水压）水管（传输水流）水轮机（利用水能的设备）阀门（控制水路通断的开关）电源（保持一定电压）导线（传输电流）灯泡（用电器）开关（控制电路通断的器件）要点水泵保持水压形成水流电源保持电压形成电流说明“电压”和“水压”之间有区别，“电压”并非“电的压力”3、类比在系统复习中的应用在进行单元复习或系统总复习时，把物理知识中内容语言叙述形式相似而内容实质不同的概念、定律等进行比较，达到理解的目的，教学中引导学生把知识内容间有相似特点物理知识进行比较，发现它们之间的相似性以及不同之处，达到加强记忆的目的，从而提高记忆力。应用类比，把不同知识的内容进行类比，将会收到较好的效果。例如，在进行电场、重力场这两章单元复习时把电场、重力场与磁场知识内容进行类比，如表5所示。可以让学生更好的理解这些内容之间的共同点和区别。5表5磁场、电场、重力场的类比磁场电场重力场磁极与磁极之间有力的作用电荷之间也有力的作用地球与地球上的一切物体也有力的作用同名磁极相互排斥异名磁极相互吸引同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引地球与地球上的一切物体相互吸引磁体周围存在磁场电荷周围也存在电场地球周围存在重力场磁极间的作用需要磁场来传递电荷间的作用也需要电场来传递地球与物体间的作用也通过重力场来传递磁场是一种物质电场也是一种物质重力场也是一种物质又如,由欧姆定律得到R=U/I，对此不少同学总说成导体电阻与导体两端的电压U成正比与通过导体的电流I成反比，却往往忽视决定导体电阻大小的因素：导体的材料、长度和横截面积。实际上（不计温度影响时），导体的电阻与导体两端的电压高低和通过导体中电流的大小无关，当导体两端电压增大或减小几倍时，导体中的电流也随着增大或减小几倍，而电压和电流的比值不变，这个比值反映的就是导体对电流的阻碍作用，即电阻R。即使导体不接入电路中（U、I均为零），导体电阻R也依然存在且保持不变。而在密度的定义式ρ=m/V中，物质的密度ρ与质量m多少和体积V的大小也无关，物体体积增大或减小几倍时，它的质量也增大或减小相同的倍数，对于同种物质组成的物体质量与体积的比值保持不变，即密度ρ是不变的。这是因为它们反映的都是物质本身的特性。而且从电阻和密度的定义来看，它们都是采用比值法定义的物理量。4、类比在解题中的应用6解题，就是解决物理问题，是物理方法和知识的应用过程。它是实现知识“迁移”的重要一环，是物理教学的重要组成部分。应用类比于物理解题，其根据是物理原型的特征。教学中，通过分析问题的特征，把它与已知的物理原型进行类比，从而找到方法，解出习题。有一类运动学问题，许多学生感到困惑。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5min后追上木箱，求从木箱落水到追上共用了多少时间。设水流速度恒定，掉转船头时间不计。这类问题许多学生都认为缺少条件，无法计算。在解决这类问题时，我采用这样的方法：假设人在行使的火车车厢内向前行走，不小心掉下一个钱包，5min后才发现，立即返回。很明显人在再次走到钱包处仍需5min（假定人相对车厢的速度不变）。这里若把人与小船类比，火车与水流类比，钱包与木箱类比，则选木箱或水流为参照物时，小船远离和靠近木箱时。时间相等，所以木箱从落水到被追上共用时10min。这类问题，一般选木箱或水流为参照物，这样有三个不变量：小船远离和靠近木箱的速度、距离、时间相等。这是理解此类问题的关键。许多形式不同的物理习题具有相同或相似的特征，只要理解、掌握了一个问题的特征和解法，应用类比，这类问题就迎刃而解了。从某中意义上讲，这是把学生从题海战术中解放出来的有效方法。5、要注意克服类比带来的负面作用。虽然类比在物理教学中可以发挥重要的作用，但是，如果稍有不慎，很容易使学生形成错误的概念，甚至可能造成误导。例如，教师在教电流时，都会把电流类比成水流，但毕竟两者是有差别的，电流类比成水流只有在直流电才比较适用，而电流有交流电和直流电的区别，我们在把电流类比水流时，也应该同时指出它的前提条件，避免学生造成负面作用。7６、小结类比是人类认识自然的重要方法，它是利用已有的知识，去学习新知识的一种可行方法，在物理学习中经常使用。无论是概念的建立、规律的形成，还是知识的运用，对培养学生理解能力，思维能力和解题能力大有裨益。但值得注意的是进行类比的两事物必须具有可比性，即在某些属性上具有相似性，否则将可能导致错误的结论。参考文献：[1]张长斌.中学物理．黑龙江：哈尔滨师范大学出版社．2007[2]教育部.全日制义务教育物理课程标准（实验）.北京：人民教育出版社.2001[3]许国梁主编.中学物理教学法第二版.北京：高等教育出版社.1994.