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  • 类比法与高中物理教学的联系|高中物理类比法

    分类:党建工作计划 时间:2019-05-12 本文已影响

      摘 要: 类比法是认识事物的基本思维方法之一。在两个物理量及描述该两事物的模型具有相似性的条件下,我们可以通过类比研究一种事物之后,理解另一事物的特点。类比法是高中物理中最具探索性和最富有创造性的一种思维方法,因而在高中物理教学中要加强应用。本文主要阐述了类比法的含义;与归纳、演绎的区别;类比法的应用在高中物理教学中的作用;类比法在高中物理教学中的实例及应用类比法要注意的问题,以便通过对学生思维方法的训练,提高学生的学习能力,以适应现代化的要求。
      关键词: 类比法 高中物理教学 应用
      1.引言
      类比法是高中物理教学中最具探索性和最富有创造性的一种思维方法,在科学探索中,类比法的价值为许多科学家所称道,物理学的历史向我们揭示了:很多关键时刻,物理学家通过类比推理,提出假说,从而获得巨大的成功。英国物理学家法拉第通过类比“电能生磁”感知出“磁能生”,通过实验发现“法拉第电磁感应定律”。
      2.类比法的含义
      类比法是指在两事物的物理量及描述该两事物的模型具有相似性的条件下,我们通过类比研究一种事物,然后感知另一事物。也就是说两个物理量或者模型有一定的相通性,通过对于简单的,熟悉的进行分析,从而帮助我们理解复杂的陌生的物理概念。
      3.类比与归纳、演绎的区别
      类比法是一种从特殊到特殊的逻辑思维方法,它与从特殊到一般的归纳法和从一般到特殊的演绎法相比,类比法跳过了中间过程,直接把已知和未知相联系。下图给出了它们之间的对比:
      这种关系表明,类比法有着比归纳法和演绎法更为简捷的特点。因此,类比法是科学研究中十分有用的一种方法。
      4.类比法在高中物理教学中的作用
      类比法是一种重要的物理思维。高中生的形象思维一般较好,抽象思维则相对较差。因而学生对物理理论通常是一知半解,不得要领。例如:牛顿第二定律的实验和探究感应电流产生条件的实验比较容易理解,但想要得出牛顿第二定律和感应电流产生的条件就非常困难。而运用类比方法教学,以旧带新,学生能够较容易地构建出物理概念。
      5.类比法在高中物理教学中的应用举例
      从高中物理教学角度看,各个物理量之间有的有方法上的相似性,有的有定义上的相似性。
      (1)类比在知识教学中的运用。
      一般来说,一个研究对象从不同的角度来看会有不同的特征。应用类比法于高中物理物理教学,其关键就是引导学生根据所研究的问题的性质来恰当地选取作为类比的两个对象的对应特征。
      例1:电势能增减问题:不少同学在分析物体的重力势能与高度的关系,电势能的增减问题时,习惯性地做了以下的类比:重力势能——电势能、高度——电势、高度升高(降低)——重力势能增加(减少),所以电势降低(升高)——电势能减少(增加)。显然,错误的原因在于选择了不恰当的依据。我的方法是:
      问:重力对物体做功和电场力对电荷做功有什么共同特点?
      答:与路径无关。
      问:功与能量有什么关系?
      答:功是能量转化的量度。
      问:势能的变化有什么决定?
      答:由做功决定。
      这样就找到了功和势能变化的关系,这就是类比的根据。
      问:重力对物体做正(负)功,重力势能怎样变化?
      答:重力势能降低(升高)。
      问:电场力对电荷做正(负)功,电势能又是如何变化的呢?
      答案就自然出来了。再通过举例说明,绝大部分学生不仅轻松地掌握了这一内容,而且对如何应用类比有了较深的印象。
      例2:在磁场概念的教学中,先列出磁场和电场相同的性质:
      如电荷之间存在相互作用力,磁极之间也存在相互作用力,电荷间相互作用遵循的是同种电荷相斥而异种电荷相吸,磁极间相互作用遵循的是同名磁极相斥而异名磁极相吸。从而进一步类推:电荷周围存在电场,推知磁体周围存在磁场;电荷间的相互作用力是通过电场传递的,推知磁极间的相互作用力是通过磁场传递的,电场是一种物质,推知磁场也是一种物质。这是类比法在概念教学中的运用的很好的范例。
      (2)类比在物理教学方法上的运用。
      物理方法是研究和处理物理问题的思路和方式,也就是物理思想。一般来说,一种物理方法可以处理具有相同模型的物理问题。若教学中抓住物理问题的特征,通过类比,在不同的内容上和不同的题目上使用同一种方法,则可达到加深理解物理方法的目的。
      例3:比值法是一种常见的定义物理量的方法。比值法应用的一个例子是:速度是位置的变化与时间的比值,表示运动变化快慢的物理量,而加速度是速度的变化与时间的比值,感应电动势是磁通量的变化量与时间的比值,通过类比,我们可以得出结论:加速度是表示速度变化快的物理量,感应电动势与磁通量的变化快慢有关。
      例4:欧姆定律(I=U/R)和牛顿第二定律(a=F/m)的类比也有形式和性质的类比,形式上看,I和a产生的原因分别是因为有U和F,这是一种关系上的类似,从而进一步通过理解a与F成正比,和m成反比来理解I和U,以及R的关系就非常容易了。
      6.应用类比法应注意的问题
      (1)扎实的基础知识是运用类比法的前提。
      类比法是要把两个相似的模型中,一个已知模型的属性迁移到另一未知模型中去。假如学生对已知的模型的属性含糊不清的,则无法进行联想和类比。因此,在高中物理教学中要强化基础教育,以及基本模型的建立。
      (2)纠正错误的类比,形成正确的认识。
      类比法是一种发现新事物规律的方法,而不是严格的逻辑推理。在探究新的物理概念是必须要找到适当的依据,合理运用类比法。老师要对学生不恰当的类比给予及时纠正,以免形成错误的概念,不利于以后的学习。
      7.结语
      类比法符合人类认识事物的规律和当代教育学、心理学规律。类比法,不仅可把抽象的新知识与旧知识联系起来,变抽象为具体、变难为易、变繁为简,而且具有开拓思维、举一反三、触类旁通的作用。但由于类比是一种偶然性的推理,有时结论不一定正确,这正是学生容易犯的错误。故在高中物理教学中,应引导学生仔细分析、比较,透过现象抓住新旧知识共同的特征,选择恰当的类比对象,提高其结论的可信度,熟练地掌握和应用类比方法。
      参考文献:
      [1]王溢然,张耀久.类比.河南教育出版社,1993.8,(第1版).
      [2]张善贤.中学物理教学研究与实践.苏州大学出版社,2000.9,(第1版).
      [3]许国梁主编.中学物理教学法.高等教育出版社,1981.1,(第1版).
      [4]南冲.中学物理教学研究.海潮出版社,1993.9,(第1版).
      [5]人民教育出版社物理室编著.全日制普通高级中学教科书《物理》(第一册)、(第二册).人民教育出版社,2002.12,(第2版).
      [6]李耕.试析类比法在高中物理教学中的应用町.内江师范学院学报,2001,(02).

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