精品资料（2021-2022年收藏）中学物理中的类比思想

1、中学物理中“类比思想”的教学西安交通大学苏州附属中学（特级教师） 徐卫兵“类比法”是研究和学习物理的一种极其重要的方法，能启发和开拓我们的思维，给我们提供解决问题的线索，是提出科学假设和探索新理论的重要途径，正如前苏联学者瓦赫罗夫所说：“类比像闪电一样，可以照亮学生所学学科的黑暗角落。”它对物理学的发展建立了不可磨灭的功劳，对学生学习物理发挥着巨大的作用，对于解决一些教学难点也有很大的作用。本文将探讨中学物理教学中的“类比思想”。1类比思想“类比思想”包括两方面的含义：（1）联想，即由新信息引起的对已有知识的回忆；（）类比，在新、旧信息间找相似和相异的地方，即异中求同或同中求异通过类比思想，在

2、类比中联想，从而升华思维，既有模仿又有创新英国的培根有一句名言：“类比联想支配发明”。他把类比思维和联想紧密相联，只有有了联想才能有类比思维，不论是寻找创造目标，还是寻找解决问题的办法部离不开联想的作用。2类比思想的意义2.1科学史教育物理学中的类比最有影响的事例是伽利略发现落体定律：亚里士多德认为重的物体下落快，伽利略进行了简单的类比推理：将轻重不同的两物体绑在一起，按常识应是快的物体拉着慢的物体一起下落，按亚里士多德的观点，由于复合体比重的物体更重，下落应该比重的物体更快，这一矛盾结果的得出，轻易否定了亚里士多德的命题，后来经过了著名的比萨斜塔实验的验证和更精确的研究，发现了落体定律。法拉

3、第了解到奥斯特发现电流能产生磁场后，就自然地进行了逆向思考和类比推理：既然磁铁能使附近的铁块感应磁化，静止电荷可以使附近导体感应出电荷，那么电流也应该使附近的线圈中感应出电流。于是他在日记中写下一个光辉的思想：“转磁为电。”他通过10年的探索、研究、实验，终于发现磁场中获得电流的方法，使电磁学得到突飞猛进的发展。22培养学生的思维能力物理类比思维是物理思维的一种重要形式。开普勒说：“我重视类比胜于任何别的东西，它是我最可信赖的老师，它能揭示自然界的秘密。”康德曾说：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进。”运用物理类比思维可以把陌生的对象和熟悉的对象进行对比，把未知的东

4、西和已知的东西相对比。特别是在还不足以进行归纳推理和演绎思维的情况下，类比更是得天独厚，它可以启发思路、提供线索，使学生进一步认识物理世界。运用类比方法教学能够给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。2.3突破教学难点在物理学习中，类比方法具有探索和解释两个功能。解释功能在于唤起学生头脑中已有的知识或经验表象，对将要学习的知识提供一个相近的表象，实现知识或经验的迁移。我们正是想利用类比方法的解释功能，来突破教学难点，解决物理难学、物理难教的问题。3类比教学法在高中物理教学的理论依据 类比教学法是通过与教学内容相似或相通并且为学生较熟悉的

5、事物作类比，以建立知识模型，化抽象为具体，促使复杂为简单，进而帮助学生实现新知识的深化理解，并以促进学生自主学习、培养其创新思维为目标的教学方法。类比教学法以“建构主义”理论为理论支撑，建构主义理论从认识论的高度揭示了认识的建构性原则，强调了认识的能动性，在旧知识的基础上探究构建新的知识，建立知识间的联系的纽带，促进知识的迁移。 4类比思想在中学物理学中的分类关于类比的分类方法很多，本文根据教学中遇到的情况作如下分类：41现象类比现象类比是用类比法研究物理问题的第一步，就是用类比方法从两种物理现象中找出某种联系，找出共同特点，从而找出解决问题的共同方法或相似的方法。牛顿在导出万有引力定律时就是

6、用的类比，他们都遵循开普勒三定律，又将地球表面物体的重力加速度和月球轨道上的加速度进行类比，经过计算，才导出了万有引力定律公式，现象类比就是要从不同物理现象中找出相同的原理和共同的规律。42知识点类比。教材中有许多相同形式的知识点，如A=B/C形式有：速度=位移/时间，电阻=电压/电流，电场强度=力/电量等，这些知识点在复习时如果分散教学则会浪费大量时间。如果能集中在一起学习，找出它们的共同点，设置相同的问题，如在B一定时，A与C的关系，则会起到以点带面、举一反三的效果，从而系统化地掌握概念，也有助于培养学生分析、比较的能力。43概念类比。对于一些极为陌生、抽象的物理概念，如果用熟悉的、形象化

7、的事物去类比，那么往往会产生“一语道破天机”的惊人作用，帮助学生加速认识过程。如在电学中电阻的定义式R = U/I和电容的定义式C=Q/U，进行类比之后，学生很自然地就能领会电容的定义式的合理性，并能初步理解电容、电量Q、电势差U之间的关系。再将电容器和水杯等容器类比得出电容器的电容类似容器的容积一样由本身结构决定，加深“电容”概念的形成。利用类比法使抽象、陌生的概念变为具体、熟悉的知识，降低知识理解的难度，提高学生学习物理的兴趣。44图象类比图1物理图象是展现物理规律的重要手段，能直观反映自变量和因变量之间的变化关系、变化快慢（斜率）、因变量对自变量的累积变化情况、物体运动过程等。如在探究弹

8、性势能表达式的过程中，可以引导学生通过与匀变速直线运动位移公式的推导过程进行类比，让学生利用图象法自主探究弹性势能的关系式。学生学会类比后，很多问题都能迎刃而解，如近几比较频繁的对非匀强电场的图象的考查，学生普遍感觉比较难。如果学生平时对图象掌握得比较好，类比到这两辐图象中就不会感觉到难，如2009年江苏第8题（图1）利用图象的斜率可以找到电场强度的关系、2010年江苏第5题（图2）利用图象的面积就可找到电势的关系。图245模型类比如果能从两个物理问题所对应的物理模型中所具有的一些明显相同的特性出发，经过类比，由此可以推断出它们具有更多的相同的特性，这就是模型类比。模型类比是将事物的本质属性进

9、行类比，是更高层次的类比。在类比时要注意：有的物理模型形异而质同，而有的物理模型是形同而质异，切忌不加分析滥用类比，引起知识的负迁移。如弹簧的连接体问题，虽然外形不同，表述不同，但模型是相似的，物理本质和两个小球的弹性碰撞模型相似，外力不做功，内力是保守力，系统水平动量守恒，系统中能量相互转化，没有热损失，有了模型类比，会解一道题，就会解答一类题目。模型的类比起到了“以一当十”的作用。46因果类比 因果类比是根据相类比的两个对象各自属性之间可能具有相同的因果关系而进行的类比推理。如在“电流的形成”的教学中，用“水流的形成”相类比，推出“电流的形成”。学生知道“人往高处走，水往低处流。”也就自然

10、地想到：怎样才能形成水流呢？经过学生的思考和讨论，得出：水流的形成是由于水有高度差（水往低处流）。用水流跟电流类比，就能推出电流形成的条件。47规律类比 两个对象有若干属性相同或相似，并且在两者数学方程式相同或相似的情况下，推论在其他方面的属性也相同或相似。如万有引力定律与库仑定律的数学表达式在形式上十分类似，都符合平方反比率。5类比思想的培养策略51善于创设类比的问题情境物理课堂教学中，我们不妨恰如其分地创设类比联想的问题情境，暴露其思维过程，把每一个环节展现给学生，让学生尝试观察和类比。在教学过程中巧设类比，并结合其它教学方法，创设类比教学情境，激发学生的学习兴趣，引导学生积极探究，让学生

11、愉快地自主学习。通过学生的熟悉事物类比联想启发，实现对抽象知识的意义建构，加深学生对抽象概念的理解，促使学生思维能力的培养。 52教学过程中展现知识点的形成过程学生对已学知识掌握的水平，直接影响到类比能否顺利实施开展。只有相关知识作为基础，才有进行类比探究的可能。展现知识点的形成过程，有利于学生在自主的学习活动中感悟到其中的思想方法和内在联系，学生在遇到新问题时才能利用这些思想方法进行类比思维。教学中传授知识固然重要，而掌握方法可受益终身，因此在教学中挖掘教材中的类比思想，逐步渗透于教学过程中，使学生受到科学研究方法的熏陶和训练，培养学生的物理学科素养，使学生自觉不自觉地逐步掌握和运用这些方法。附：工作经历起止时间在何地、何学校（单位）何岗位任何职90、8-91、7如东县苴镇中学、班主任、高一物理、中学初级91、8-97、7江苏省栟茶高级中学、班主任、高二物理、备课组长、中学二级9