类比法在中学物理教学中的应用_物理论文

　　几年来的教学实践使我们认识到在物理教学中传授知识固然重要，而掌握方法可受益终身．因此在教学中有意的渗透或传授物理学的研究方法，使学生受到物理学研究方法的熏陶和训练，使学生自觉不自觉地逐步掌握和运用这些方法．物理学研究方法种类很多，下面我就谈一谈类比法在中学物理教学中的应用．

　　类比法　是根据两个（两类）对象之间在某些方面的相同或相似，而推出它们在其他方面也可能相同或相似的逻辑推理方法．

　　根据事物属性之间的关系，类比法常用的有性质类比、关系类比、协变类比．

　　1．性质类比　是指对象各个属性之间的关系仅仅在于它们都是同一对象的属性．

　　例1　在匀速圆周运动一节教学中，在建立匀速圆周运动的概念时，可通过与匀速直线运动的概念类比，由学生总结出匀速圆周运动的概念．建立线速度的概念时，可与匀速直线运动的定义进行类比，从而总结出线速度的定义．

例2         人们依据声现象的一些特性与光现象特性进行类比（见表1）

例3          

表1

　　所以光可能也具有波动的特性．这一结论被后来的研究和实验所证实．

　　例3　“多普勒效应”最初是关于声音传播的定律，多普勒把光和声进行了类比，指出“多普勒效应”不仅适用于声波，也适用于光波．哈勃等天文学家根据“多普勒效应”解释了天文学上的“红移现象”进而得出宇宙大爆炸理论．

　　例4　在磁场概念的引入中，教材中首先列出电场和磁场的相似属性，如电荷之间有相互作用力，磁极与磁极之间也有相互作用力，电荷是同性相斥而异性相吸，磁极也是同名磁极相斥而异名磁极相吸，然后进行一系列类推：电荷周围存在电场，谁知磁极周围可能存在磁场；电荷间的作用力需电场传递，谁知磁极间的相互作用力可能也要靠磁场传递，电场是一种物质，推知磁场也是一种物质．

　　例5　在讨论绕地球运行的卫星在不同轨道上运行时，机械能的大小关系，可以与原子核外电子绕原子核做圆周运动时机械能的大小进行类比（见表2）．

　　取无限远处引力势能为零，即r越大，卫星或原子核外电子的机械能绝对值越小，也就是负的越小，机械能越大．

　　2．关系类比　它是根据两个对象各自属性之间可能具有的相同因果关系而进行的类比推理．

　　例1　牛顿发现的万有引力定律，把天体力学与地上的力学统一起来，实现了物理学发展史上的第一次大综合，这其中就要应用关系类比的方法，高山上用力抛出的石头，初速度越大，则抛出越远，如果速度足够大，则石头可能绕地球运转而不落向地面，摇动系着绳子的石头，则石头可做圆周运动；而天上的月亮能作圆周运动，也可能象石头一样是受向心力作用，而这一向心力就是月亮与地球间的引力，从而导致万有引力定律的发现．

　　3．协变类比　它是根据两个（或两类）对象可能具有的属性之间的某种协变关系（定量的函数关系）的类比推理．

　　例1　德布罗意在1924年提出物质波公式的推理过程：光具有粒子性和波动性，所以实物料子也具有粒子性和波动性：所以实物粒子也可能具有方程式E＝hv，λ＝h／mv，此数学关系式被1927年的电子衍射实验所证实．

　　例2　库仑在电磁学研究中从牛顿的万有引力定律公式F∝m₁m₂／r²中，联想到电荷之间的相互作用力也应遵从F∝q₁q₂／r²这一基本的电作用规律，于是就把库仑力的定量关系类比于万有引力公式，而得出F∝q₁q₂／r²．

　　例3　20世纪初，卢瑟福及其助手为了探索原子结构的奥秘，曾经做了著名的a粒子散射实验，发现原子的结构同太阳系十分相似（见表3）

　　所以，原子也可能由电子环绕原子核构成．卢瑟福于1911年提出了原子结构的“太阳系模型”假说．

　　例4　根据弹簧的动力学方程F＝－kx和单摆的动力学方程F＝－mgx／L＝－k′x的协变关系，由于弹簧振子的运动是简谐运动，推知单摆的运动也是简谐运动．

以上是我在教学中用到类比法的一些例子，在物理教学中运用类比方法可以引导学生自己获取知识；有助于提出假说，进行推测，有助于提出问题并设想解决问题的方向，类比可激发学生探索的意向，引导学生进行探索，使学习成为学生自觉积极的活动，发展学生的思维能力．