类比法在高中物理教学中的运用

类比法在高中物理教学中的运用

广西省柳州高中毛颖萍

类比法是物理学家最常运用的一种思维方法。它以对象之间某些属性的相同点为依据,从而断定它们在其他属性上也可能相同。类比推理就是把其中某一物理情景的有关知识、规律和结论推移到另一物理情景中去,找出它们的相似点或相同点,解决另一种物理现象中的问题的思维方法。

类比法具有广泛的实际意义,历来都为科学家和哲学家们所高度重视。现代物理学的巨匠爱因斯坦也十分推崇类比这一思维方法,他曾说:“在物理学上往往因为看出表面上互不相关的现象之间相互一致之点而加以类推,结果竟得到很重要的进展。”在我多年的中学物理教学中,也逐渐体会到了类比教学的重要性,而且也进行了一些探索和研究,现小结如下:

一、利用类比法,可以沟通新旧知识,深化、丰富教学内容,让学生尽快掌握新知识

类比推理以高中学生原有的知识为基础但又不受已有知识的限制,起到启发思路,举一反三、触类旁通的作用。它是获得新知识、新方法的一种有效的探索。

在学生学习一些十分抽象且看不见、摸不着的物理现象时,由于不容易理解,教师可以拿出一个大家能看见的而且与之很相似的现象来进行对照学习。例如在高中物理教材中,引入磁场概念时便运用了与电场进行类比的方法。首先,把电场与磁场有关的相似属性列出:电荷与电荷之间同种电荷相排斥、异种电荷相吸引,而磁极与磁极之间也有同名磁极相斥、异名磁极相吸的现象;由电荷周围存在电场,可以类比推出磁极周围也应存在磁场;由电荷间作用力不能直接发生,需要电场传递,可以类比推出磁极间相互作用力也不能直接发生,传递磁极间的相互作用也要靠一种场——磁场;由电场是一种物质,可推知磁场也是一种物质。

通过类比法可以使学生利用已学知识的迁移,把一些抽象的、很难用实验显示的语言描述的过程中加深理解,同时也激发学生了探索自然现象之中的联系,培养学生理论联系实际,用抽象的知识解决实际问题的能力。

二、利用类比法,可以使高中学生建立物理知识网络,使知识条理化和系统化

在高中物理教学活动中,往往会遇到这样的问题,有些学生会出现“一听就懂,一看就会,一做就错”。究其原因,是因为学生缺乏高中物理知识的系统化,所学的知识是零散的,没有融会贯通,所以效果并不好。如果在我们教师平时的教学中,有意识的进行类比,帮助学生建立物理知识框架,前后联系,左右类比,那么会使学生学习高中物理达到事半功倍的效果。

例如,弹簧的串联和电容器的串联,电阻的串联;弹簧的并联,电容器的并联,电阻的并联。

三、利用类比法,可以培养实验模拟的类比逻辑基础,将抽象的实验结果变为具体直观形象,运用类比实验,可以提高课堂效益,让高中学生物理思维更为缜密

中学物理的理论(概念、定义、定律、规律等)是对实验、事物实体等经过抽象化而形成的,所以有些理论很难理解,学生对他们缺乏必要的感性认识基础,掌握它们具有一定的困难。而运用类比方法教学能够给这些抽象的事物赋予间接的直观形象,把研究对象具体化,帮助学生有效地把握物理知识、发展智力、培养能力。

例如,在研究单摆振动的周期时,教材介绍了三个研究单摆的实验。这些实验虽然使学生反复练习了振动周期的测定,但每次测出至少要3到4分钟,共需20多分钟。这样,单摆这节就不可能用一个课时完成。若运用下列三对类比实验问题就迎刃而解了。

1.取两个摆长相同、摆球相同的单摆,同时在不同的偏角下(偏角小于10º)摆动,可看到两个单摆是同步进行的。

2.取两个摆长相同、质量不等的单摆,同时在相同的偏角下(偏角小于10º)摆动,可看到两单摆是同步进行的。

3.取两个摆长不同的单摆。同时开始摆动,可以看到摆长短的单摆摆动快而且周期小。

通过改进无需做6次实验,只需做3次就可以了。且每次实验无需测出单摆的周期,这样不需10分钟就可以得出结论。因此用类比实验,大大提高了课堂效益,且现象直观,可比性强。

四、利用类比法,可以通过题目类比,找出共同点,发现规律,培养学生的自学能力,提高解题能力和创新能力。

高中物理教学中非常强调培养和考察学生对事物间关系的概括能力和推理能力。当物理题意明确,类比方法的运用可以加速思维变式的升华,通过类比,比出运动特征;通过类比,比出运动规律;通过类比,比出分析和研究问题的思路与方法。如借助物体在重力场中的平抛运动,类比带电粒子在静电场中的类平抛运动,发现两者可归结为同一物理模型,从而使学生对这两种场中的运动本质特征的认识有了新的高度。

教会学生用类比的方法思考,对于开发学生的创造能力是很有好处的。但值得注意的是进行类比的两事物必须具有可比性,注意抓住相关现象的本质特征。类比是人类认识自然的重要方法,它巧妙的利用已有的知识,去学习新知识,在物理教学中若能经常使用,对帮助学生建立高中物理概念,探寻物理规律的形成,熟练运用物理知识,培养学生理解能力、逻辑思维能力和解题能力等都大有益处。

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