物理教学中的类比方法.docVIP

类比也称类比推理，它是根据两类物理现象在某些性质的相同或相似推断出这两类物理现象的另一些性质也相同或相似的一种逻辑推理方法。类比可以打开学生的物理思路，让学生能够借助于某一物理知识点而举一反三，触类旁通的作用，从而将物理知识整合在一起，形成一个好的知识网络，而不是支离破碎的点点滴滴。 在高中物理教学中，运用类比方法有利于对较复杂的物理过程和物理概念的理解，能帮助学生通过联想进行再造想象，寻求思维线索，从而培养了学生丰富的想象力和逻辑思维，提高学生分析问题和解决问题的能力。 下面通过几个实例具体说明类比方法在物理教学中的作用。 例如在学习《选修3-1》中电场部分知识，我们知道电场是一种看不见摸不着的客观存在的物质，这一个物质概念对学生而言是比较抽象和难以理解和接受的，因此在进行电场强度和电势能的教学中，可以基于学生对重力场的有关知识较为熟悉，所以可以将其与电场进行类比，学生就容易接受，眼前豁然开朗，就能起到很好的教学效果。在本册书中，让学生进行库仑定律进行探索时，教师就可以针对学生原先学过牛顿万有引力定律这一基础，并结合学生的日常生活经验让学生进行类比和猜想，然后在通过教师进行指导实验，就会很好地得出库仑定律的内容，不妨一试。 学生在学习《选修3-3》分子动理论中，容器中气体对容壁产生的压力是大量分子对器壁持续碰撞的结果，学生对此缺乏直观感受，所以在理解起来是很困难的，教师可类比“雨天撑伞”来形像说明气体压强的本质（单个雨滴的冲量是随机的，大量雨滴的碰撞则产生持续的压力），化抽象为形象，起到了良好的教学效果。 在《选修3-4》中求解水平放置的平行金属板电容器间一带电金属球的振动周期时，若直接让学生求解是有一定难度的，如果运用类比方法，将电场中的带电单摆与重力场中的单摆进行类比，学生就能知道带电单摆仍为简谐振动，类比单摆周期公式，其振动周期也就不难得出了。再如在本册书中，在关于惠更斯原理中的波动问题的教学中，就可以教给学生把波的传播方式和声音在空气中的传播方式进行类比：声音以空气为介质可以连续的向四周传播，传播在所有方向上相同，从而形成了以声源为球心，以R=VT为半径(其中V为声音在空气中传播的速度，T 为声音在空气中传播的时间)的球面。这样学生就可以很轻松地理解了惠更斯原理：介质中波面上的各点都可以看成是发射子波的波源，在以后每一时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。 再如在《选修3-5》中，关于原子模型的教学中，就完全可以将微小的原子和巨大的太阳系作类比给学生一个形象直观的认识，其类比过程可以概括如表所示 原子与太阳系类比 太阳系 原子 已 知 的 相 似 属 性 相对于太阳系 太阳的质量很大体积很小位于太阳系的中心。 相对于原子 原子核质量很大，体积很小位于原子中心。 行星的质量很小位于太阳周围。 电子的质量很小 ，位于原子核周围。 相互作用 太阳与行星之间有万有引力。 带正电荷的原子核与带负电荷的电子之间存在库仑引力 推出的相似属性 太阳与行星的万有引力维持着行星绕太阳运动。 原子核与电子间的电引力也应该能够维持电子绕原子核运动。 结论 在原子核的中心有一个很小的核，叫原子核。原子的全部电荷和质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕核旋转。 下面我节选学生经常遇到的几个物理习题，简要说明运用类比在物理中的具体应用。 例题1：如图，使一质量为m的小球从半径为R的光滑圆弧槽上的位置A由静止开始运动，求小球到达圆弧最低点C时所用的时间。设A,C相距较近，忽略空气阻力。 光滑圆弧槽中运动与单摆的摆球的运动相类比 [解析] 此题若套用熟题或成题的解法是不能奏效的。但如果运用类比方法便可找到解题的突破口：将质量为m 的小球在半径为 R 的光滑圆弧槽中运动与质量为m 的小球系在长为 R 的细线上组成的单摆的摆球的运动相类比。小球在运动过程中受到重力、槽面支持力，槽面支持力的方向始终垂直于小球运动方向且指向圆心O；摆球在运动过程中受到重力、摆线拉力，摆线拉力方向始终垂直于摆球圆运动方向且指向圆心O。由此可类推出：小球的运动可等效于摆球的运动；若假设∠AOC= ∠AOC，则小球从弧形槽上的位置A 由静止开始运动到C的时间一定等于摆球从A 由静止开始运动到C的时间。又因A、∠AOC =∠AOC5。故摆球的运动可视为简谐振动，从而小球的运动亦可视为简谐振动。所以，小球从弧形槽上的位置 A 由静止开始运动到圆弧最低点C时所用的时间为 t=T/4=/2 例题2：如图所示，为一半径为r的绝缘细圆环，其环面固定在水平面上，场强为 E 的匀强电场与圆环平面平行，环上有一电量为+q，质量为 m 的小球，可沿环面做无摩擦的圆周运动，小球经 A点时速度为V，方向与电场强度方向垂直