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高中物理教学中类比法的运用

发布时间:2020/6/17 15:26:40   阅读:

摘要:在高中物理教学中,应用类比法可以将前后知识衔接起来,使学生更好地理解新知识,提升逻辑推断能力。教师在讲授物理概念和物理规律时,可以从学生已经掌握的简单力学知识或生活常识出发,通过类比在新旧内容之间建立桥梁,实现迁移。教师在帮助学生理解物理知识时,可以将其与经典模型进行类比,提高学生的分析推理能力。

关键词:高中物理;类比法;教学;应用

类比法是指通过对两个或多个具有一定共同点的物理概念进行比较,将其中某一个或某几个已知的知识或结论迁移到另一个物理概念上的学习方法。目前,国内物理学研究中常用的类比法主要有相似现象类比、相似规律类比、定性定量类比、宏观微观类比、自相似类比、它相似类比等。在教学过程中,运用类比法可以促进学生物理思维的发展,培养学生分析问题的能力。

一、类比法应用实例

1.物理概念类比

在高中物理教学中,类比法被经常应用在物理概念的引入及物理意义的理解上。例如,在电场、磁场相关性质的学习中,教师可以将其与重力场类比;在学习功率时,可以将其与速率类比。(1)万有引力与静电力在学习电场性质时,教师可以引导学生回顾万有引力的有关内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体质量的乘积成正比,与距离的二次方成反比。通过实验现象引导学生思考:电荷之间的作用力是否与万有引力具有相似的形式,即是否满足“平方反比”规律。随后,教师可以给出库仑定律的具体内容,将“万有引力是两个物体之间的相互作用力”和“静电力是两个电荷之间的相互作用力”进行类比,以此提高学生分析问题、归纳总结的能力。我们注意到,在重力场中,地球对地球附近物体的万有引力为重力,这是万有引力的一种特殊形式,此时;而在匀强电场中,电场对放入其中的电荷作用力是静电力的一种特殊形式,此时。由此即可通过类比突破教学重难点。(2)电场与磁场在学习磁场时,磁场的性质较为抽象,学生难以理解。但我们不难发现,磁场与电场具有许多相似的性质。首先,电场中同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,而在磁场中也存在同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引的性质。其次,电场线切线方向为该点电场强度的方向,而磁感线切线方向也为该点磁感应强度的方向。最后,在定义电场强度与磁感应强度时,均使用了比值定义物理量的方法。在定义电场强度时,学生已经掌握了“电场是客观存在的,与试探电荷无关”这一知识点,即电场强度的大小与试探电荷无关,由此可以类比得出“磁场也是客观存在的,与放入磁场中的电流元无关”这一结论。(3)速率与功率在学习功率时,教师可以通过学生熟悉的运动学知识,运用“速率是表示物体运动快慢的物理量”引入新课,类比提出“功率是表示做功快慢的物理量”这一概念,由类比得出,进而得出“相同时间内做功越多,功率越大”“做相同的功所需时间越短,功率越大”。速率分为平均速率和瞬时速率,由此类比得出功率也应有平均功率和瞬时功率,教师可以顺利给出平均功率与瞬时功率的定义,让学生在新旧知识之间建立起桥梁,通过已掌握的知识更好地学习新知识。

2.物理模型类比

在物理教学过程中,教师为了帮助学生更加生动形象地理解所学知识,经常使用物理模型,这其中包括不少可以进行类比学习的经典模型。例如,电子围绕原子核运动模型可以与行星的运动模型进行类比、电流的微观模型可以与水流进行类比,这既与生活实际相结合,又有助于学生理解知识。(1)行星运动模型与电子绕核运动模型在学习库仑定律时,教师可以引导学生将万有引力与静电力进行类比。在万有引力的作用下,行星围绕太阳做圆周运动,建立了行星运动模型,由此类比在原子核和电子的库仑力作用下,电子围绕原子核做圆周运动,建立了电子绕核运动模型。教师可以通过行星运动规律推导电子运动规律,同时引导学生思考:两种力的大小和表达式相似,那么作用效果是否也相似?教师应合理运用模型类比法,使抽象的问题变得形象化、具体化,易于学生理解和应用。(2)水流模型与电流微观模型在探究电流强弱的影响因素时,教师可以引导学生联系自然界中水流流量的表达式,水流流量与水流通过的横截面积和水流速度有关,通过类比可以得到电流微观模型为,电流大小也与电流通过的横截面积和电荷定向移动速度有关。这样与水流类比,简化过程,可以提高学生的理解能力,培养学生联系实际、回归生活的能力。

二、类比法应用中应注意的问题

首先,类比法并不是严谨的物理推导,只是我们依照所学知识对新知识进行的猜测或推理,其结论是否符合实际,需要大量实验和严密的理论推导来验证。实践才是检验真理的唯一标准。比如,教师在进行电场和磁场之间的类比时,学生很容易由电荷联想到磁荷的存在,然而事实证明:磁场是由分子电流激发的,目前没有发现磁单极子。其次,对于学生出现的错误想法,教师应及时纠正,避免出现知识负迁移的现象。类比法只能为我们研究教学或启发学生思维提供一种思路,而不是一种严密的推理方法。最后,类比应用很容易使学生出现理解偏差,教师一定要准确应用,在使用类比法时,教师要保证被引用的类比方准确可靠,且类比双方具有鲜明且具体的可比性。

三、结语

高中阶段是培养学生创新性物理思维的关键时期,教师要适当运用类比法帮助学生联系新旧知识,构建知识体系,引导学生仔细分析比较,透过现象抓住物理本质,进而提高学生的分析推理能力和归纳总结能力。

参考文献:

[1]宗德君.高中物理教学课堂中的类比法的运用解析[J].中学物理,2016(34).

[2]靖汝俊.引入类比教学法,提升高中物理教学有效性[J].考试周刊,2013(95).

[3]龙玉云.类比法在高中物理教学重点应用浅谈[J].教材教法,2016(15).

作者:丛安笛 刘明月 杜秀云 单位:辽宁师范大学 物理与电子技术学院

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