巧用“类比法”轻松理解物理概念

巧用“类比法”轻松理解物理概念摘要：初中学生正处在形象思维逐步过渡到抽象思维的初级阶段，其抽象思维的能力还不高，所以，快速而有效的运用类比法，在学习过程中会达到事半功倍的作用。关键词：物理概念；类比；相似性中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1006-3315（2013）01-029-001物理概念是客观事物的物理本质在人们头脑中的反映，是物理事物的抽象。那么，如何快速而有效的理解这些抽象的物理概念，为我们学习物理扫除障碍呢，这里介绍一个不错的学习方法类比法，在物理学习过程中，经常会发现某些不同问题在一定范围内具有形式上的相似性，其中包括数学表达式的相似性、物理模型的相似性等等。类比法就是在于发现和探索这一相似性，从而利用已知系统的物理规律去寻找未知系统的物理规律。下面通过几个例子来体会一下如何用类比法理解物理概念。在学习声学时会遇到声波这一名词，学生对这些现象总是不甚理解。虽然在教材中用了一定的篇幅来描述，但是它的传播总是无法被学生直接观察到，所以学生总是似是而非。这时我们如果将声波和水波去类比，水波却是看得见、摸得着的，将振动的音叉在平静的水面中央插入，会看到从该点开始，形成一圈又一圈的水波向四周围传播出去，如果远处的水面上摆放一只小木块，一会儿会看到小木块也被引起的上下振动起来，这样非常形象直观的被学生能感觉到，加深了对声音传播的理解。而此时我们如果进一步观察会发现在起伏不平的水面上的小木块仍然是在原位置没有水平方向移动，只在原位置上下振动。通过进一步的类比，便能理解到在声波向前传播中，传播的只是能量，而不是声波的传播介质。这样通过将抽象的声波类比为具体水波，很好地锻炼了我们学生的形象思维能力。热量的传递过程是看不见摸不着的过程，我们在教学中学生知道热量总是从高温物体向低温物体传递或者是从物体的高温部分向低温部分传递，当两者的温度相等时就不发生热传递，但是同学们在理解这一概念时还是觉得比较生硬和空洞，这时，我们可以水位和水流的关系来类比热传递。大家都熟知：水总是从高处往低处流动。我们用管子连接的两个容器类比两个接触的物体或物体的两个部位，水位高的容器类比高温物体，水位低的容器类比低温物体，水总是从高处流向低处，类似的热量从高温物体向温度低的物体传递；当两个容器水位相同时，水就不再流了，类似的，当两个物体温度相同时，热量就不再传递了，也就是两个物体之间既不吸热也不放热了。大家也能很容易的从最终两个容器的水位介于初始的两个容器水位之间情形类似的理解两个物体的最终温度介于初始的高温物体和低温物体两者温度之间某个温度了。在我们通过实验发现不同导体对电流的阻碍作用不同，即不同导体的电阻不同后，就会提出新的问题：导体的电阻与哪些因素有关？对于这一问题，如何引导学生进行合理的猜想呢？我在教学中用水在管道中流动时也会受到阻碍来类比。水在管道中流动时，水管越细，对水流的阻碍作用越大；水管越长，对水流的阻碍作用越大；水管的材料不同，内表面的粗糙程度不同，对水流的阻碍作用也不同。由此看来，水管对水流的阻碍作用的大小可能与水管的粗细、长短、材料有关。导体的电阻就是导体对电流的阻碍作用，会不会与水管对水流的阻碍作用相类似呢？在我们理解电流时可以把它和水流类比，要得到持续的水流，就需要有水压，还要有连接容器的水管，这样，我们就容易理解要形成电流就要电压还要有闭合的电路了在建立功率概念时，可以通过学生已熟悉的速度概念的形成过程进行类比，要比较物体运动的快慢，可以用相同的时间比较距离的长短；也可以相同的距离比较时间的多少；但在距离和时间都不同时，就必须看单位时间内通过距离的多少来定义速度。同理，比较物体做功的快慢可以用做相同的功来比较所花时间的多少；也可用相同的时间比较做功的多少；在做功和时间都不同时，就要看单位时间内做功的多少，从而建立功的概念。在学习内能的概念时，由于内能概念相当抽象，学生正处于从形象思维向抽象思维过渡过程中，对于内能中分子动能与分子势能这一抽象的概念难以理解。教学中我紧抓机械能和分子动理论这两个学生已掌握的旧知识，利用类比帮助学生建立概念。物体由于运动而具有动能；组成物体的分子在作无规则运动，因此分子具有动能，且分子运动越剧烈，其分子动能就越大。弹簧伸长或被压缩就有引力或斥力而具有弹性势能；分子间存在相互作用的引力和斥力，因此分子具有势能。所有这些物体内部分子的动能与分子势能统称为内能。这样我们对内能的概念是不是容易理解多了呢？在理解物质的比热容的概念时，大家对比热容这一概念很难理解。比热容究竟是表示什么的物理量？其实，比热容就是不同物质容纳能量的能力。好比人的酒量，不同的人酒量不同，喝一样多的酒，酒量小的人醉了，酒量大的人还没感觉。不同的物质在质量相同的情况下，吸收一样多的热量比热容小的物质温度变化就大，而比热容大的物质的温度变化就小。同样，酒量不同的两个人都喝醉了，酒量大的人一定喝得多；质量相同的不同物质，温度升高一样多，比热容大的物质吸收的热量就一定多。用这样深入浅出的类比，学生一下子就豁然开朗了，在愉悦的心情中就理解了比热容这样一个非常抽象的物理概念。类比方法能使我们更容易理解和接受比较抽象的物理概念，但是，我们也要知道类比方法是由个别到个别或一般到一般的不完全归纳推理。因为已知的相似属性和推出的相似属性之间不一定有必然的联系，所以从两个对象之间在某些属性方面的相似或相同，并不能得出它们在某些属性方面必然相似或相同的结论。所以，运用类比方法得出的结论不一定都是可靠的。例如将声波与水波类比时，水波仅仅是从一个点在平面上将能量向四周传播，而声波是从一个点将能量向上下左右前后的整个立体空间传播。又如我们在学习电流的时候，运用电流和水流进行类比，对电流的学习提供了形象化的支持，但我们也应该对运用该方法的负面作用有清醒的认识，学生可能会对电流和水流做进一步的类比，认为是正电荷像水似的从电源正极出发，流过用电器，回到负极。其实在电流的流动过程中，如果电路是导线，一般是电子在导线内作定向移动，从电源负极流到正极，如果电路是溶液，而是正离子或负离子在作定向移动；还有部分学生会类比联想到电流流过用电器时，会被用掉一部分，因此串联电路中，从电源正极开始，电流是逐渐减小的。而实际情况是，在串联电路中电流处处相等。再如在将内能与机械能类比时，就不能认为内能和机械能一样，有的时候物体的内能也可以为零，而实际上物体的内能不可能为零的。所以用类比学习知识和探究问题的同时，必须对两种概念、实验、规律的形成过程等进行对比，这样既找到了它们的联系，又发现了它们的区别，更有利于学生理