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1、 【初中物理教學(xué)論文】初中物理教學(xué)中“類比思想”的運(yùn)用 摘要：類比法是研究和學(xué)習(xí)初中物理的一種及其重要的方法，能啟發(fā)和開拓思維，提供解決問題的線索，是提出科學(xué)假設(shè)和探究新理論的重要途徑。本文主要從物理概念、規(guī)律教學(xué)、方法教學(xué)、物理解題以及類比時(shí)注意事項(xiàng)等層面做分析研究。 關(guān)鍵詞：類比法 物理 教學(xué) 類比法，也叫“比較類推法”，是指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測(cè)與其類似的事物也應(yīng)具有這種屬性的推理方法。類比法是一種從特殊到特殊的邏輯思維方法，它與從特殊到一般的歸納法和從一般到特殊的演繹法相比，類比法跳過了其中的過渡中介途徑

2、，選擇了一條路徑更為簡(jiǎn)捷的推理思路（如圖1）。 類比推理的思想過程是從特殊到特殊，目的是使人們從已知的事物去認(rèn)識(shí)新的事物。類比法雖然僅是根據(jù)簡(jiǎn)單比較而進(jìn)行的推理，它不能準(zhǔn)確地表明屬性間的關(guān)系，因而推出的結(jié)論具有或然性，結(jié)論正確與否還需實(shí)踐的檢驗(yàn)，但它卻可以掙脫現(xiàn)成原理的約束，以最少的事實(shí)基礎(chǔ)，最短的推理路徑而推出結(jié)論。在廣泛的范圍內(nèi)把看上去差別很大，甚至是風(fēng)馬牛不相及的兩個(gè)事物聯(lián)系起來，從而發(fā)現(xiàn)新的原理，因此它是最富有創(chuàng)造性的一種推理方法，在物理學(xué)發(fā)展史上許多物理理論的建立，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，都是在類比的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。而在物理教學(xué)中運(yùn)用類比法也具有獨(dú)特的作用，它不僅利于教學(xué)者克服教學(xué)中

3、的難點(diǎn)，使學(xué)生更好地掌握所學(xué)知識(shí)，也利于培養(yǎng)學(xué)生的能力，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維，類比法在初中物理教學(xué)中通常有以下幾種運(yùn)用方法。 一、類比法在物理概念、規(guī)律教學(xué)中的運(yùn)用 初中學(xué)生的思維方法是以形象思維為主的，抽象思維的能力相對(duì)較弱。物理學(xué)雖然是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，但是許多的物理概念、規(guī)律是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過抽象概括而形成的，有些物理概念、規(guī)律看不見摸不著，比較抽象，學(xué)生就難以接受和理解，此時(shí)運(yùn)用類比法，把當(dāng)前所學(xué)的知識(shí)與學(xué)生已有的知識(shí)或?qū)W生自身生活中所碰到的現(xiàn)象進(jìn)行類比就能大大增強(qiáng)教學(xué)的直觀性、形象性，往往會(huì)使學(xué)生有豁然開朗的感覺，非常有利于學(xué)生建立概念，理解規(guī)律，降低新知識(shí)的接受

4、難度。有效地突破教學(xué)的難點(diǎn)。舉例如下： （一）在電壓概念的教學(xué)中把電流跟水流作類比 通過這樣的類比學(xué)生就能比較容易地建立起電壓的概念，并真正地理解了電壓的作用是使自由電荷定向移動(dòng)成電流。 （二）磁場(chǎng)概念教學(xué)中的類比 說樓房、汽車、教科書是由物質(zhì)構(gòu)成的，大概不會(huì)有誰提出異議，因?yàn)樗鼈兪悄敲淳唧w直觀地出現(xiàn)在你的面前。說“場(chǎng)”，例如磁場(chǎng)也是物質(zhì)，很多學(xué)生就不那么信服。因?yàn)檎l也沒有見過場(chǎng)這種物質(zhì)是什么樣的，你見過空氣嗎？你認(rèn)為空氣不是物質(zhì)嗎？筆者相信，盡管人們沒看到也沒摸到過空氣卻不會(huì)有人懷疑它 的客觀存在，沒有人懷疑它的物質(zhì)性。其根據(jù)就在于：當(dāng)你把嘴巴和鼻孔堵一會(huì)兒，你就覺得

5、此刻你需要空氣就像饑餓時(shí)需要一塊面包那樣具體。當(dāng)人們看到彩旗飄舞、柳枝輕搖時(shí)就會(huì)想到這正是空氣施力于它們。 力的作用要物質(zhì)來傳遞，家里的門要靠手和門直接作用才能打開，公共汽車上的門，要靠手按氣門按鈕，車門才能開或關(guān)，其中也不少不了傳遞力的作用的空氣。這種傳遞情況是： 手動(dòng)按鈕 空氣（物質(zhì)） 門 兩磁體之間也有相互作用力，傳遞這種力的作用的物質(zhì)就是磁場(chǎng)。 磁體 磁場(chǎng)（物質(zhì)） 磁體 （三）在熱能、熱量、溫度三者關(guān)系的教學(xué)中把熱傳遞與水的流動(dòng)作類比 通過這樣的類比，學(xué)生很容易就掌握了熱能、熱量和溫度

6、三者之間的關(guān)系，真正知道了溫度、熱能是狀態(tài)量，而熱量是過程量的含義。值得注意的是：在這個(gè)類比中改變?nèi)萜髦兴亩嗌僦挥幸环N方法（流入或流出水），但改變物體熱能的方法有做功和熱傳遞兩種方法，故我們不能根據(jù)容器中水的質(zhì)量增加，一定是流入了水，就類比推斷出物全熱能增加一定是吸收了熱量，事實(shí)上也可能是外界對(duì)物體做了功，所以我們?cè)谧黝惐韧评淼臅r(shí)候要避免類似的機(jī)械類比。 二、類比法在物理方法教學(xué)中的應(yīng)用 物理方法實(shí)際上是研究和處理物理問題的思路、方式，也即物理思想。一般來說，一個(gè)物理方法處理的是一類（或幾類）具有相同或相似特征的物理問題，若教學(xué)中抓住研究問題的特征，通過類比在不同領(lǐng)域內(nèi)(或不同內(nèi)

7、容上)使用同一方法。不僅可以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握，還可達(dá)到學(xué)生對(duì)物理方法的掌握和運(yùn)用的目的。 （一）在磁感線概念教學(xué)中的類比 在磁感線概念教學(xué)中，學(xué)生很難理解為什么要在磁場(chǎng)中撒細(xì)鐵屑，更不知道其中所隱含的物理方法，為此筆者在教學(xué)中設(shè)計(jì)了如下的教學(xué)過程： 教師：我們?cè)诜孔觾?nèi)看窗外如何知道外面的風(fēng)向? 學(xué)生：觀察風(fēng)中煙的運(yùn)動(dòng)方向，就可知風(fēng)向。這是因?yàn)闊焿m受流動(dòng)空氣的作用而運(yùn)動(dòng)。 教師：類似地我們?nèi)绾窝芯靠床坏矫恢拇艌?chǎng)呢？（提示：什么物體在磁場(chǎng)中會(huì)受到磁場(chǎng)對(duì)它的作用？） 學(xué)生：因?yàn)榇艌?chǎng)對(duì)小磁針有力的作用，我們就可以通過觀察磁場(chǎng)中小磁針的偏轉(zhuǎn)情況來研究磁場(chǎng)

8、。 教師小結(jié)：如果在磁場(chǎng)中撒上細(xì)鐵屑，由于細(xì)鐵屑在磁場(chǎng)中被磁化成很多個(gè)小磁針。 這些小磁針受到磁場(chǎng)作用而排列起來，而每個(gè)小磁針的指向都反映出了該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。在此基礎(chǔ)上通過在不同磁場(chǎng)中撒細(xì)鐵屑的實(shí)驗(yàn)，再引入磁感線的概念。這樣就能使學(xué)生較好地理解并掌握磁感線的概念，同時(shí)也使學(xué)生對(duì)轉(zhuǎn)換法這種物理方法有了初步的了解。所謂轉(zhuǎn)換法就是對(duì)于不易研究或不好直接研究的物理問題，通過研究其表現(xiàn)出來的現(xiàn)象、效應(yīng)、使用效果，間接地來研究問題的方法，事實(shí)上我們?cè)谘芯科渌锢韱栴}時(shí)也廣泛地運(yùn)用著這種方法。例如在研究通電螺線管磁性強(qiáng)弱跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，我們通過觀察通電螺線管吸引大頭針的枚數(shù)，來確定通電螺

9、線管的磁性強(qiáng)弱。在研究決定導(dǎo)體電阻大小的因素實(shí)驗(yàn)中，我們通過小燈泡亮度的變化來定性地了解電流的大小，從而判斷電阻的大小。經(jīng)過這樣多次的類比和應(yīng)用。不僅使學(xué)生較好地掌握了相關(guān)知識(shí)，還較好地培養(yǎng)了學(xué)生用轉(zhuǎn)換法來解決物理問題的能力。 （二）電學(xué)教學(xué)中的類比 1、影響電阻大小的因素 學(xué)生在通過實(shí)驗(yàn)探究得出影響電阻大小的3個(gè)因素(材料、長(zhǎng)度、橫截面積)之后，還是難理解。這時(shí)可以做如下類比：把導(dǎo)線類比公路，導(dǎo)線越粗相當(dāng)于公路的車道越多，那么車行駛時(shí)遇到的阻力就越?。ㄏ喈?dāng)于電阻?。?；導(dǎo)線越長(zhǎng)，就相當(dāng)于市民在元宵節(jié)晚上逛集市，人特別多，一個(gè)市民走的路越長(zhǎng)，遇到的總阻力也就越大，感覺就越累（相

10、當(dāng)于導(dǎo)體的電阻越大）；材料的種類會(huì)影響電阻大小，相當(dāng)于不同材料的道路（水泥路、瀝青路、土路）對(duì)車子的阻力大小不同。 2、串并聯(lián)電路電流特性 串聯(lián)電路的電流的大小相當(dāng)于自來水管中的流量，同一根密封的自來水管道，無論管道粗一點(diǎn)（相當(dāng)于電阻?。┻€是細(xì)一點(diǎn)（相當(dāng)于電阻大），各處的水流量是一樣的。所以串聯(lián)電路各處電流大小相等。 并聯(lián)電路的電流比如長(zhǎng)江水在通過江心洲時(shí)分成兩個(gè)部分，那么上游的流量應(yīng)該等于兩部分水的流量之和。這就相當(dāng)于并聯(lián)電路干路的電流等于支路電流之和。 3、串聯(lián)電路電壓特性 串聯(lián)電路兩端總電壓等于各部分電路兩端電壓之和?？梢宰鋈缦骂惐龋鹤≡谏嚼锏娜擞袝r(shí)

11、需要把山泉引到山下，會(huì)用很多長(zhǎng)度不同、傾斜程度不同的竹筒接在一起。無論每節(jié)竹筒的長(zhǎng)還是短，放置的傾角大還是小，一定滿足總的高度等于每節(jié)竹筒的高度和。這里面每節(jié)竹筒的高度就類似于每一個(gè)用電器兩端的電壓，竹筒總的高度就類似于電路兩端的總電壓 三、類比法在物理解題中的應(yīng)用 類比法在物理學(xué)的研究和教學(xué)中都有著不可替代的作用，尤其是在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維方面更是有著獨(dú)特的作用。新課程標(biāo)準(zhǔn)要求在突出探究?jī)?nèi)容的同時(shí)，要重視研究方法的指導(dǎo)，使學(xué)生在進(jìn)行科學(xué)探究、學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過程中，逐漸拓寬視野，初步領(lǐng)悟到科學(xué)研究方法的真諦，而類比法是其中重要的培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性的一種科學(xué)方法。因此在中考中考查學(xué)生運(yùn)

12、用類比法解決物理問題能力的題目也日漸增多，這類題目必然成為當(dāng)前和今后中考的熱點(diǎn)。舉例如下： 例1 如圖2甲所示，小明從家A點(diǎn)到達(dá)學(xué)校C點(diǎn)必須經(jīng)過一片平地和一片沙地（平地行走速度大于沙地行走速度），他應(yīng)該怎選擇路徑最快捷？小明利用光學(xué)知識(shí)確定應(yīng)從（填“B點(diǎn)”、“B點(diǎn)左側(cè)”或“B點(diǎn)右側(cè)”）處由平地進(jìn)入沙地，請(qǐng)你大致畫出他的行進(jìn)路線。 評(píng)析 由于光從一點(diǎn)傳播到另一點(diǎn)實(shí)際上所走的路徑是這兩點(diǎn)間各條可能的路徑中用時(shí)最短的一條。據(jù)此可以將小明在平地和沙地中的行走類比為光在兩種介質(zhì)中的傳播，由此問題得以轉(zhuǎn)化。由光的折射定律可作出如圖2乙所示的光路，也即小明選擇的最快捷的路，且由圖可知小明應(yīng)從

13、B點(diǎn)的右側(cè)進(jìn)入沙地。該題如果不用類比法，學(xué)生就會(huì)無從下手，不知道該怎么做了，但把該題與光的折射進(jìn)行類比，問題就不難解決了。 例2 有一類運(yùn)動(dòng)學(xué)問題，許多學(xué)生感到困惑。如一只小船具有相對(duì)于靜水的恒定速度，小船在逆水中行駛時(shí)，一只木箱從船上落入水中，等船上的人發(fā)現(xiàn)后，立刻掉轉(zhuǎn)船頭追趕，結(jié)果在5min后追上木箱，求從木箱落水到追上共用了多少時(shí)間。設(shè)水流速度恒定，掉轉(zhuǎn)船頭時(shí)間不計(jì)。這類問題許多學(xué)生都認(rèn)為缺少條件，無法計(jì)算。在解決這類問題時(shí)，我采用這樣的方法：假設(shè)人在行使的火車車廂內(nèi)向前行走，不小心掉下一個(gè)錢包，5min后才發(fā)現(xiàn)，立即返回。很明顯人在再次走到錢包處仍需5min（假定人相對(duì)車廂的速

14、度不變）。這里若把人與小船類比，火車與水流類比，錢包與木箱類比，則選木箱或水流為參照物時(shí)，小船遠(yuǎn)離和靠近木箱時(shí)。時(shí)間相等，所以木箱從落水到被追上共用時(shí)10min。這類問題，一般選木箱或水流為參照物，這樣有三個(gè)不變量：小船遠(yuǎn)離和靠近木箱的速度、距離、時(shí)間相等。這是理解此類問題的關(guān)鍵。許多形式不同的物理習(xí)題具有相同或相似的特征，只要理解、掌握了一個(gè)問題的特征和解法，應(yīng)用類比，這類問題就迎刃而解了。從某中意義上講，這是把學(xué)生從題海戰(zhàn)術(shù)中解放出來的有效方法。 綜上所述，類比法在初中物理教學(xué)中有廣泛的應(yīng)用，合理地應(yīng)用類比法既能夠幫助學(xué)生更好地掌握知識(shí)，又能提高學(xué)生科學(xué)運(yùn)用物理方法解決實(shí)際問題的能力

15、，還能很好地訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)造性思維，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力。根據(jù)筆者多年來在初中物理教學(xué)中運(yùn)用類比法進(jìn)行教學(xué)的體會(huì)，提出運(yùn)用類比法應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）類比法的適用情境：類比法一般適用于我們認(rèn)識(shí)新事物時(shí)，尤其那些比較抽象、學(xué)生難以理解的新事物時(shí)，如果能夠找到合適的類比對(duì)象，運(yùn)用類比法教學(xué)往往能收到事半功倍的效果。 （2）正確運(yùn)用類比法的關(guān)鍵是要找到類比對(duì)象之間的相同點(diǎn)，類比對(duì)象之間的相同點(diǎn)越多，二者間的關(guān)聯(lián)度就會(huì)越大，結(jié)論的可靠性也就越大。反之，結(jié)論的可靠性就會(huì)越小，沒有共同點(diǎn)的對(duì)象之間是無法進(jìn)行類比推理的。 （3）類推理是從特殊到特殊的推理方式，因此它是一種或然性推理，前提“真

16、”未必結(jié)論就“真”，如果把某個(gè)對(duì)象的特有情況或偶然情況硬類推到另一個(gè)對(duì)象上，就會(huì)出現(xiàn)類比不當(dāng)或機(jī)械類比的錯(cuò)誤，這是我們?cè)谶\(yùn)用類比法時(shí)需要特別注意避免的。 初中生還主要處于形象思維階段，對(duì)于一些抽象的物理知識(shí)還不容易理解，如果教師能合理利用類比，把抽象的知識(shí)于形象的生活聯(lián)系在一起，就能把復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化，枯燥的知識(shí)趣味化，最后肯定能達(dá)到抽象知識(shí)形象化的效果，這樣的課堂才是有效的課堂，這樣的學(xué)生才是幸福的學(xué)生，這樣的教師才是智慧的教師。 參考文獻(xiàn) 1.王溢然、張耀久著《類比》，河南教育出版社， 1993年8月第1版； 2. 張善賢著《中學(xué)物理教學(xué)研究與實(shí)踐》，蘇州大學(xué)出版社， 2000年9月第1版； 3. 南沖著《中學(xué)物理教學(xué)研究》，海潮出版社， 1993年9月第1版； 4. 人民教育出版社物理室編著全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書《物理》（第一冊(cè)）、（第二冊(cè)），人民教育出版社， 2002年12月第2版； 5.中華人民共和國(guó)教育部制定《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》，北京師范大學(xué)出版社 2001年7月第1版。