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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注意事項等層面做分析研究。 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)識新的事物。類比法雖然僅是根據(jù)簡單比較而進(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)論正確與否還需實踐的檢驗，但它卻可以掙脫現(xiàn)成原理的約束，以最少的事實基礎(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)中運用類比法也具有獨特的作用，它不僅利于教學(xué)者克服教學(xué)中

3、的難點，使學(xué)生更好地掌握所學(xué)知識，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用方法。 一、類比法在物理概念、規(guī)律教學(xué)中的運用 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較弱。物理學(xué)雖然是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，但是許多的物理概念、規(guī)律是在實驗的基礎(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，此時運用類比法，把當(dāng)前所學(xué)的知識與學(xué)生已有的知識或?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教學(xué)的直觀性、形象性，往往會使學(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，降低新知識的接受

4、難度。有效地突破教學(xué)的難點。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成電流。 （二）磁場概念教學(xué)中的類比 說樓房、汽車、教科書是由物質(zhì)構(gòu)成的，大概不會有誰提出異議，因為它們是那么具體直觀地出現(xiàn)在你的面前。說“場”，例如磁場也是物質(zhì)，很多學(xué)生就不那么信服。因為誰也沒有見過場這種物質(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兒，你就覺得

5、此刻你需要空氣就像饑餓時需要一塊面包那樣具體。當(dāng)人們看到彩旗飄舞、柳枝輕搖時就會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。 磁體 磁場（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，事實上也可能是外界對物體做了功，所以我們在作類比推理的時候要避免類似的機械類比。 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)生對知識的理解和掌握，還可達(dá)到學(xué)生對物理方法的掌握和運用的目的。 （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)計了如下的教學(xué)過程： 教師：我們在房子內(nèi)看窗外如何知道外面的風(fēng)向? 學(xué)生：觀察風(fēng)中煙的運動方向，就可知風(fēng)向。這是因為煙塵受流動空氣的作用而運動。 教師：類似地我們?nèi)绾窝芯靠床坏矫恢拇艌瞿?？（提示：什么物體在磁場中會受到磁場對它的作用？） 學(xué)生：因為磁場對小磁針有力的作用，我們就可以通過觀察磁場中小磁針的偏轉(zhuǎn)情況來研究磁場

8、。 教師小結(jié)：如果在磁場中撒上細(xì)鐵屑，由于細(xì)鐵屑在磁場中被磁化成很多個小磁針。 這些小磁針受到磁場作用而排列起來，而每個小磁針的指向都反映出了該點的磁場方向。在此基礎(chǔ)上通過在不同磁場中撒細(xì)鐵屑的實驗，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，同時也使學(xué)生對轉(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，事實上我們在研究其他物理問題時也廣泛地運用著這種方法。例如在研究通電螺線管磁性強弱跟什么因素有關(guān)的實驗中，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、線管的磁性強弱。在研究決定導(dǎo)體電阻大小的因素實驗中，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，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)生在通過實驗探究得出影響電阻大小的3個因素(材料、長度、橫截面積)之后，還是難理解。這時可以做如下類比：把導(dǎo)線類比公路，導(dǎo)線越粗相當(dāng)于公路的車道越多，那么車行駛時遇到的阻力就越?。ㄏ喈?dāng)于電阻小）；導(dǎo)線越長，就相當(dāng)于市民在元宵節(jié)晚上逛集市，人特別多，一個市民走的路越長，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（相當(dāng)于電阻小）還是細(xì)一點（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)電路的電流比如長江水在通過江心洲時分成兩個部分，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。可以做如下類比：住在山里的人有時

11、需要把山泉引到山下，會用很多長度不同、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特的作用。新課程標(biāo)準(zhǔn)要求在突出探究內(nèi)容的同時，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

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。舉例如下： 例1 如圖2甲所示，小明從家A點到達(dá)學(xué)校C點必須經(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)知識確定應(yīng)從（填“B點”、“B點左側(cè)”或“B點右側(cè)”）處由平地進(jìn)入沙地，請你大致畫出他的行進(jìn)路線。 評析 由于光從一點傳播到另一點實際上所走的路徑是這兩點間各條可能的路徑中用時最短的一條。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點的右側(cè)進(jìn)入沙地。該題如果不用類比法，學(xué)生就會無從下手，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 有一類運動學(xué)問題，許多學(xué)生感到困惑。如一只小船具有相對于靜水的恒定速度，小船在逆水中行駛時，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間。設(shè)水流速度恒定，掉轉(zhuǎn)船頭時間不計。這類問題許多學(xué)生都認(rèn)為缺少條件，無法計算。在解決這類問題時，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，小船遠(yuǎn)離和靠近木箱時。時間相等，所以木箱從落水到被追上共用時10min。這類問題，一般選木箱或水流為參照物，這樣有三個不變量：小船遠(yuǎn)離和靠近木箱的速度、距離、時間相等。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，又能提高學(xué)生科學(xué)運用物理方法解決實際問題的能力

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)中運用類比法進(jìn)行教學(xué)的體會，提出運用類比法應(yīng)注意以下幾點： （1）類比法的適用情境：類比法一般適用于我們認(rèn)識新事物時，尤其那些比較抽象、學(xué)生難以理解的新事物時，如果能夠找到合適的類比對象，運用類比法教學(xué)往往能收到事半功倍的效果。 （2）正確運用類比法的關(guān)鍵是要找到類比對象之間的相同點，類比對象之間的相同點越多，二者間的關(guān)聯(lián)度就會越大，結(jié)論的可靠性也就越大。反之，結(jié)論的可靠性就會越小，沒有共同點的對象之間是無法進(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”，如果把某個對象的特有情況或偶然情況硬類推到另一個對象上，就會出現(xiàn)類比不當(dāng)或機械類比的錯誤，這是我們在運用類比法時需要特別注意避免的。 初中生還主要處于形象思維階段，對于一些抽象的物理知識還不容易理解，如果教師能合理利用類比，把抽象的知識于形象的生活聯(lián)系在一起，就能把復(fù)雜的問題簡單化，枯燥的知識趣味化，最后肯定能達(dá)到抽象知識形象化的效果，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中學(xué)教科書《物理》（第一冊）、（第二冊），人民教育出版社， 2002年12月第2版； 5.中華人民共和國教育部制定《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。