物理学中的类比方法
类比法在物理教学中的几种应用
类比法在物理教学中的几种应用与中学物理中各种教学方法的应用相比，类比教学法具有很大的优势，并被广泛应用。
一些物理知识点难懂、概念深刻、现象复杂，在教学中常采用类比教学法。
可以帮助学生提高对这类物理问题的记忆。
将类比教学法引入到1绪论1.1类比教学法的概念类比(比较类比)是一种关于认知能力的逻辑思维和推理方式。
它将未知或不确定的事物或已经知道的事物进行分类比较，从而对未知或不确定的事物做出明确的猜测。
类比的特点是先类比后推理。
要想证明类比具有一定的认知价值，就必须确定所选取的未知事物是否在某些方面与某些已知事物相似。
分类学是从类比法发展而来的。
类比是一种文学修辞方法，是基于两个不同的事物或定义中的相似性，依赖于喻体本身的特点，根据联系在多方面思考如何修饰自身。
也可以是一种推理特征的方式。
在中学物理课堂教学过程中，当学生学习物理知识时，学生的思维方式需要从形象思维向抽象思维转变。
如果采用类比教学法，这种变化的难度会大大降低。
本文重点探讨的类比教学法是类比在物理课堂教学中的具体应用。
类比法在物理教学中的几种应用 22.1类比教学法在力学中的应用1.物理规律和生活经验的类比在物理课堂教学中用学生生活中常见的事例与简单的物理规律进行类比，。
比如，在讲“势能”这一节课时，物理教师就可以先用一个演示实验引入课题，一片羽毛掉落下来和一个小铅球掉落下来的现象有什么不同呢，为什么呢？然后教师可以就实验后的实验现象向同学们讲解物体的势能与质量有关，从而引入“势能”这一物理概念。
然后物理教师可以和学生们就刚才的演示实验的现象进行深入讨论，譬如一个矿泉水瓶子从低楼层掉落与从高楼层掉落相比，危险程度更高的是哪种？并解释原因。
然后倾听学生的相法，并跟随学生的思路进行后续教授，进一步得出势能的概念、公式和其他相关知识来。
2.物理规律和自然现象的类比“万有引力”这一课中如果教师只是单调的讲解万有引力的概念及应用，学生在课堂上就提不起兴趣。
物理常用三大科学方法介绍
物理常用三大科学方法介绍
物理常用三大科学方法介绍
一、转换法：
随便说一下，很多仪器的制造也利用了转换法。
如将看不见、摸不着的温度转换成液柱的升降制成了温度计。
将看不见、摸不着的
液体压强转换成两液面的高度差制成了压强计等。
二、类比法：
三、理想化法：
理想化法是指根据所研究问题（一般都十分复杂，涉及诸多因素）的需要和具体情况，确定研究对象的主要因素和次要因素，保留主
要因素，忽略次要因素，排除无关干扰，从而简明扼要地揭示事物
的本质。
理想化法是一种科学抽象，是研究物理学的重要方法。
理
想化方法包括理想实验法和理想模型法。
物理学中的类比方法及其应用
辽 宁教 育行政学院学报
字， 然后上机用 “ 山打字通 ” 金 软件做一级简码 打字练习。第二
步： 进行键 面汉 字（ 名汉 字 、 键 成字 字根 ） 的输 入练 习。在 学习
理解 了这两种汉 字输 入法后 ， 同样 方法 ， 用 在样文 中圈出键名
汉字和成字字根 ， 利用 “ 金山打字通” 软件进行练 习。第三步 ：
惠更斯通过发现光与声这两种不同的对象之间具有一系列的相似属性即声音是借助于看不见摸不着的空气向声源周围的整个空间传播最后到达我们的耳朵光无疑也是从发光体光源通过某种传播媒介物质的运动而到达我们的这就使得光与声具有类比的前提和基础因而惠更斯类比到
维普资讯
２０ ０ பைடு நூலகம்年第 ６期
（） ３ 数学形 式的类比。例如 ， 爱因斯坦提 出光量 子论之后 ，
习。这样做一方 面对 学生记忆词组有利 ； 另一方 面 ， 能使学 德布 罗意提 出物质波的预言直接依赖于 数学形式 的类比。数 也 学形式 的类比是在 物理现 象进 行抽象 的基 础上 ，更深 刻地概 生对 每一个单 字的输入 方法得到及时巩 固。 括 了物理现象 的特性和规律 。物理学 的规律 一般都可 以用数 （） ２ 注重在强 化训练的基础上提高击键 的准确率 、 出字 的 学关系式表示 出来 ，数学形 式相 同的物理现 象往往遵循 一种 准确率 、击键 的频率 和增 强紧迫感也是提 高打字速度必须 掌 更深刻 ， 更本 质的规律。在具体 的研 究过程 中， 由两对象有若 握的重要方法 和应具备 的心理素质。 干属 性相似且两者 的数 学形 式相同 ，可推知 它们 其他属性相 （） ３ 利用测试 软件 ， 激发学生学 习热情和积极性 。我们可 似 ； 反之 ， 两对象 的主要属性相 同， 它们 的数 学形式相 同。
类比法在物理学中的有效应用
类比法在物理学中的有效应用摘要：本文应用类比法，以实际生活中儿童玩耍的旋转木马作为对比，来解释力矩做功和线量与角量之间的关系这两个知识点，从而说明类比法的优势，突出知识点的形象化。
类比法[1]是一种有用，好用，受用的科学教学方法。
所谓类比法，即把未知的或者抽象的知识与已知的、形象的知识或事物在一定的条件下，合理恰当地进行对比，在对比的过程中，理解、掌握未知的东西。
在授课过程中，如何有效的运用类比法，达到其目的，需要教师在平时的生活和工作中仔细推敲反复琢磨。
本文举的两个例子是笔者在工作中的积累和灵感，供读者借鉴。
一、实例一在质点运动中，当外力作用于一质点上使它发生位移时，外力在做功。
在刚体绕定轴转动的情况下，设外力作用于刚体上一点处。
经过时间后，该点沿半径为ri的圆周移动了微小的位移对应的圆弧为，相应的角位移为，则外力所做的元功为：其中，为外力与该质点移动的微小位移之间的夹角。
由于弧长等于半径与对应弧度之间的乘积（在此不赘述过程），外力所做的元功转化为：所以说，当在刚体发生绕定轴转动时，外力矩使刚体中的每一质元都做圆周运动，转过一定的角位移，外力对刚体作的功其实就是外力矩对刚体做的功。
这是我们在大学物理中，常用的论证过程：经过一系列复杂的数学公式的推导，最终得到结论。
但对于较低层次的大专生来说，由于基础水平较差，推导能力较弱，繁冗的演算过程不仅不会帮助学生理解，更会造成学生对所学内容的兴趣较低，达到适得其反的结果。
对于这种只需记住结论，不需掌握过程的知识，我们可以换一种方法介绍给学生，应用类比实例，化抽象知识为形象实例。
对于上述外力矩对刚体做功的问题，我们就可以类比旋转木马的例子[3]。
假设，一个非自动型简易旋转木马（需要人力手动推才可以转动），在儿童的推动下旋转木马转起来，以中间一定轴转动，那么旋转木马作为一个刚体来说，它在推力作用下发生的是刚体的定轴转动，而儿童的推力是沿着一个方向施加的，因此，该问题属于一个典型的刚体定轴转动问题，下面我们来分析受力的做功问题。
“类比法”在物理教学中的运用
“类比法”在物理教学中的运用培养学生正确的思维方法和思维能力，是高中物理教学最重要的目的之一。
在物理学习中运用正确的物理思维方法是非常重要的，特别是“类比法”的运用有着更加重要的意义。
利用“类比法”可以帮助学生把陌生的问题与自己熟悉的事物进行比较，从而找出它们的相似或相近之处，达到认识事物的规律和本质的目的。
我介绍自己的体会。
一、“物理矢量”与数学中的“向量”类比帮助学生把“物理矢量”与数学中的“向量”进行比较，找出它们的共性和相同点，发现它们的计算规律，并引导学生运用“三角形法则”和“相似形法则”等方法解决物理问题。
例如在力、位移、速度、电场强度，以及磁感应强度等物理量的教学中将其与“向量”进行对比，知道这些物理量都是有大小和方向的，并且知道它们的线段的长度表示大小、箭头表示方向，同时了解这些物理量与“向量”的区别在于物理量有单位，而“向量”无单位，但是计算方法与“向量”相同，从而进一步加深对物理量的正确理解。
二、相同形式的公式的“类比”这种“类化”就是把表达不同规律和定律而具有的公式相似的形式进行比较，找出它们相同的变化特点和变化关系，达到掌握知识的目的。
教师在教学中指导学生在课余时间把形似而内容要点不同的公式列出来进行比较，找出它们的共性和个性，从而掌握每一个公式的特点和区别（例如：公式v=s/t、i=u/r、c=q/u、a=f/m等）。
教师在教学中首先帮助同学们找出共性：一是它们的形式相同，二是公式中有些物理量的属性相同，三是公式中其他物理量的变化特点一样；其次帮助他们从公式中找出其中一个量不随其他量的变化而变化（例如：同一段物体它的质量和电阻保持不变，而i与u、a 与f成正比的关系一样。
又如：c=q/u这个公式中对于固定的电容器来说“c”是不变的，与其他物理量无关）。
三、知识内容之间的“类比”这种“类比”就是把物理知识中内容语言叙述形式相似而内容实质不同的概念、定律等进行比较，从而达到理解的目的。
类比法物理
类比法物理类比法，顾名思义，就是把物理问题与生活实际相联系。
在学习物理过程中，我们常常会碰到这样或那样的问题，这时如果能利用类比法，将实际问题同物理知识相类比，有时可以起到事半功倍的效果。
例如：在学习《杠杆》一课时，在讲到动力臂与阻力臂关系时，如果让我们类比在提水时的情况，你就不难发现，动力臂大于阻力臂，即可顺利地把水提出。
而当讲到作用力与反作用力时，若能利用动力臂等于阻力臂，则将水从高处落下也就易如反掌了。
第一节：热水瓶塞为什么拔不出来？平时生活中经常遇到热水瓶塞子拔不出的问题，但这些问题是普通问题还是具有代表性的典型问题呢？答案是后者。
你想啊，若每个人都是根据自己的想法去做事，不结合客观实际，往往是不行的。
就像热水瓶塞拔不出来的问题，它既属于普遍现象，又有代表性，所以属于典型问题。
这样的例子很多，如没有轮胎的汽车、缺乏电压的家庭电器、冒烟着火的轮船等等。
类比法应用的好坏，往往取决于类比选择得是否恰当。
说干就干，我拿出从前任教科书上找到的两道题，试图用类比法来解答：回到家，我就拿出这两道题，仔细分析它们之间的区别和共同点。
我发现这两道题目在解法上有相似之处，但又有本质上的区别。
我们先看第一题：当在光滑的桌面上沿木棒滚动时，不计空气阻力，小球受到的摩擦力方向竖直向下，可以设桌面为水平面。
问木棒移动的最大距离。
第二题：将空油桶放在手推车上，车后轮的转速比手推车转动的快，设前进的距离是l。
由此可见，这两道题的主要差异是：前者没有考虑空气阻力，只需要讨论重力和木棒对小球的支持力；后者除了要讨论重力和木棒对小球的支持力外，还要涉及摩擦力和运动快慢的影响。
他按照老师的方法，将热水瓶塞的问题进行了类比。
我们知道，热水瓶塞的位置很低，相对于抽水机和提水机来说，它是一个“静止”的物体，而且小球与木棒的接触面积较大，摩擦力方向竖直向下，因此，在抽水和提水这两种情况下，可以设水平桌面为平面。
另外，由于木棒有弹性，当支持力和木棒弹性形变共同作用时，小球就能从高处向低处匀速下落。
物理中的类比法的例子
5.机械波的传播类比：机械波的传播可以用弹性绳的振动来类比。例如，可以将声波的传播看做是弹性绳的振动，共振现象可以用琴弦或弹簧的振动来类比等。
物理中的类比法是一种常见的方法，它通过比较不同的物理系统或现象来推导出它们之间的共性和规律。以下是一些物理中的类比法的例子：
1.电路中的水流类比：电路中的电流可以用水流的流动来类比。电源就像水泵，导线就像水管，电阻就像水阀，电容就像水塔等。这种类比法可以帮助人们更好地理解电路中的电流、电压和电阻等基本概念。
6.相对论中的类比：相对论中的时间和空间可以用运动的列车或飞船来类比。例如，可以将静止的观察者看做是站在地面上的人，而运动的观察者则可以看做是坐在行驶的列车或飞船中的人，这种类比法可以帮助人们更好地理解时间和空间的相对性。
这些类比法都是物理中非常常见的方法，它们可以帮助人们更好地理解物理现象和规律，从而更好地掌握物理知识。
2.行星运动类比：行星运动可以用弹性绳的运动来类比。弹性绳上的质点可以用来模拟行星的运动，其中绳的张力类学中的各种过程和现象可以用气体分子的运动来类比。例如，气体的压强类比于分子的碰撞频率和力量，温度类比于分子的平均动能，热容类比于分子的能量状态等。
高中物理解题技巧：类比法
高中物理解题技巧：类比法类比法是根据两个（两类）对象之间在某些方面的相同或相似，而推出它们在其他方面也可能相同或相似的逻辑推理方法．根据事物属性之间的关系，类比法常用的有性质类比、关系类比、协变类比．1．性质类比是指对象各个属性之间的关系仅仅在于它们都是同一对象的属性．例1在匀速圆周运动一节教学中，在建立匀速圆周运动的概念时，可通过与匀速直线运动的概念类比，由学生总结出匀速圆周运动的概念．建立线速度的概念时，可与匀速直线运动的定义进行类比，从而总结出线速度的定义．例2人们依据声现象的一些特性与光现象特性进行类比（见表1）表1声现象具直线传播直线传播反射反射折射折射干涉干涉所以光可能也具有波动的特性．这一结论被后来的研究和实验所证实．例3“多普勒效应”最初是关于声音传播的定律，多普勒把光和声进行了类比，指出“多普勒效应”不仅适用于声波，也适用于光波．哈勃等天文学家根据“多普勒效应”解释了天文学上的“红移现象”进而得出宇宙大爆炸理论．例4在磁场概念的引入中，教材中首先列出电场和磁场的相似属性，如电荷之间有相互作用力，磁极与磁极之间也有相互作用力，电荷是同性相斥而异性相吸，磁极也是同名磁极相斥而异名磁极相吸，然后进行一系列类推：电荷周围存在电场，谁知磁极周围可能存在磁场；电荷间的作用力需电场传递，谁知磁极间的相互作用力可能也要靠磁场传递，电场是一种物质，推知磁场也是一种物质．例5在讨论绕地球运行的卫星在不同轨道上运行时，机械能的大小关系，可以与原子核外电子绕原子核做圆周运动时机械能的大小进行类比（见表2）．取无限远处引力势能为零，即r越大，卫星或原子核外电子的机械能绝对值越小，也就是负的越小，机械能越大．2．关系类比它是根据两个对象各自属性之间可能具有的相同因果关系而进行的类比推理．例1牛顿发现的万有引力定律，把天体力学与地上的力学统一起来，实现了物理学发展史上的第一次大综合，这其中就要应用关系类比的方法，高山上用力抛出的石头，初速度越大，则抛出越远，如果速度足够大，则石头可能绕地球运转而不落向地面，摇动系着绳子的石头，则石头可做圆周运动；而天上的月亮能作圆周运动，也可能象石头一样是受向心力作用，而这一向心力就是月亮与地球间的引力，从而导致万有引力定律的发现．3．协变类比它是根据两个（或两类）对象可能具有的属性之间的某种协变关系（定量的函数关系）的类比推理．例1德布罗意在1924年提出物质波公式的推理过程：光具有粒子性和波动性，所以实物料子也具有粒子性和波动性：所以实物粒子也可能具有方程式E＝hv，λ＝h／mv，此数学关系式被1927年的电子衍射实验所证实．例2库仑在电磁学研究中从牛顿的万有引力定律公式F∝m 1m2／r2中，联想到电荷之间的相互作用力也应遵从F∝q1q2／r2这一基本的电作用规律，于是就把库仑力的定量关系类比于万有引力公式，而得出F∝q1q2／r2．例320世纪初，卢瑟福及其助手为了探索原子结构的奥秘，曾经做了著名的a粒子散射实验，发现原子的结构同太阳系十分相似（见表3）所以，原子也可能由电子环绕原子核构成．卢瑟福于1911年提出了原子结构的“太阳系模型”假说．例4根据弹簧的动力学方程F＝－kx和单摆的动力学方程F＝－mgx／L＝－k′x的协变关系，由于弹簧振子的运动是简谐运动，推知单摆的运动也是简谐运动．以上是我在教学中用到类比法的一些例子，在物理教学中运用类比方法可以引导学生自己获取知识；有助于提出假说，进行推测，有助于提出问题并设想解决问题的方向，类比可激发学生探索的意向，引导学生进行探索，使学习成为学生自觉积极的活动，发展学生的思维能力．。
类比法
类比法类比法是人类认识客观世界的一种基本思维方法。
所谓类比法是根据两个或两类对象之间在某些方面有相同或相似的属性，从而推出他们在其他方面也可能具有相同或相似的属性的一种推理方法，它不同于归纳、演绎，它是从特殊到特殊的推理方法。
历史上，开普勒、麦克斯韦、爱因斯坦等许多著名科学家都曾经对类比法作出过很高的评价。
类比法是一种物理学的研究方法，也是一种科学方法论，还是一种非常好的教学和学习方法，在物理学的教学中具有极为重要的地位。
在物理学的研究和发展中，无论是对单个问题的解决，还是某些新概念的建立，乃至未知领域的探究，都渗透着类比思想与方法。
类比法的独特性，使它对科学的发展起到积极推动作用，在物理学的研究的发展中占重要的地位。
类比法是物理学研究中的一种重要方法。
物理学研究没有固定的模式，只能在已有认识的基础上一步一步摸索前进。
在科学观测和实验手段缺乏，理论指导和感性认识不足，归纳推理和演绎推理不适用的情况下，类比法则可以充分发挥优势，启发思路，提供线索，指明科学研究的方向，使研究工作少走弯路。
例如，1935 年日本物理学家汤川秀树把核力与电磁力相类比，提出了核子通过核力场，由一方放出粒子，另一方吸收粒子而相互作用，并且估算出这种粒子的质量。
1974 年，鲍威尔发现了这种粒子的存在，使陷入困境的核力研究又充满了生机。
又例如，法国科学家库仑用扭秤测定两带电球间的作用力时，发现两带电球间的作用力的定量关系与牛顿万有引力定律F=G 的数学关系相似，他大胆地把静电力的定量关系类比于万有引力公式而得出静电力F=k，后来被许多科学实验所证实，于1785 年确定为库仑定律。
在高中的物理教学和物理研究中，还有替换法、等效法、图像法等方法也是高中物理教学、物理学习中常用的方法电磁学-从定性到定量——库仑定律的发现一.类比法的成功1．电力作用的猜测1759年，德国柏林科学院院士爱皮努斯（F.U.T.Aepinus)在书中假设电荷之间的斥力和吸力随带电物体的距离的减小而增大。
类比法物理 举例
类比法物理举例
类比法是一种常用的思维方式，它可以帮助我们更好地理解复杂的概念。
物理
学是一门复杂的学科，它涉及到许多抽象的概念，如力、能量、运动等。
类比法可以帮助我们更好地理解这些抽象的概念。
例如，我们可以用一个比喻来解释力的概念：力就像一只手，它可以抓住物体，把它们拉近或推开。
这个比喻可以帮助我们更好地理解力的作用，以及它如何影响物体的运动。
另一个例子是能量：能量就像一股潮汐，它可以推动物体前进，也可以阻止物
体的前进。
这个比喻可以帮助我们更好地理解能量的作用，以及它如何影响物体的运动。
类比法也可以用来解释物理学中的其他概念，例如动量、势能、电磁学等。
通
过类比法，我们可以更好地理解物理学中的概念，从而更好地学习物理学。
总之，类比法是一种有效的思维方式，它可以帮助我们更好地理解物理学中的
抽象概念。
它可以帮助我们更好地理解物理学，从而更好地学习物理学。
论物理学中的类比方法
论物理学中的类比方法段新（网名duanxinxyz）肖建摘要：本文阐述了类比法的概念、分类和特点，分析了类比方法在物理学中的作用与应用，强调了运用类比法应注意的几个问题。
关键词：物理学，类比方法，特点，作用，运用1类比法的概念、分类与特点1.1类比法概念类比法是从特殊到特殊的逻辑推理方法，是根据两个对象内部属性关系的某些方面相同或相似，从而推知它们在其他方面可能相同或相似的推理方法。
类比方法广泛应用于各门学科、各个领域和各种研究学习之中。
1.2类比法的分类从方法论的角度，可把类比法分为如下五类：1.2.1简单共存类比法它以简单共存关系作为推理中介。
例如，有位地震研究者，在某次地震观测到天空出现奇特的云彩，并记录了这次地震的时间、方位和震级。
后来，他又看到了这种云彩，推断又将再次发生地震，并预言了地震的大致时间、方位和震级，果然被言中。
此种推理方法即属于简单共存类比法。
1.2.2因果类比法它是根据相类比的两个对象各自属性之间可能有相同的因果关系而进行的类比推理。
例如，声音能够直线传播、反射、折射、干涉和衍射，因为它具有波动性。
在相同的关系中，光也能直线传播、反射、折射、干涉和衍射，从而推知光也可能具有波动性。
十九世纪英国物理学家托马斯·杨运用因果类比法，确立了光的波动说在光学中的主导地位。
1.2.3对称类比法它是根据两个对象属性之间的对称关系所作的类比推理。
例如，英国物理学家狄拉克从描述自由电子运动方程中，得出正负对称的能量解。
已知正能量对应于负电子，狄拉克根据类比推理预言负能量对应的可能是正电子。
后来在实验中果然发现了正电子。
1.2.4协变类比法它是根据两个对象可能都具有的属性之间的某种协变关系（定量函数关系）进行的类比推理。
例如，欧姆根据热传导中有协变关系:Q=C m×ΔT，类比推出电流传导的协变关系：I=1/R×V。
欧姆的预言后来被实验证实。
1.2.5综合类比法它是根据对象属性之间多种关系的综合相似性所进行的类比推理。
类比法_浅探物理教学类比法
类比法_浅探物理教学类比法类比--是指在新事实同已知事物间具有类似方面作比较。
类比法是人们所熟知几种逻辑推理中，最富有创造性的。
科学史上很多重大发现、发明，往往发端于类比，类比被誉为科学活动中的＂伟大的引路人＂，是它首先推动了假说的产生。
尽管类比不能代替论证，但可以为理解新知识、概念和规律提供依托。
因此，作为一种＂从特殊推到特殊的科学方法＂，类比法在物理教学中有着广泛的应用。
一、类比法应用的内容1、新、旧知识类比物理学是自然科学中的一门基础科学，它不仅有一定的知识内容，而且这些内容之间存在着必然的内在联系。
将新、旧知识进行类比，给学生以启示，使学生易于掌握新知识，同时也巩固了旧知识。
如在学习静电场一节内容中，＂电场＂概念的建立是极为重要的，但由于此概念比较抽象，学生往往难以理解。
可以用力学中所学重力场与之类比：地球周围存在着重力场，地球上所有物体都处于重力场中，都受到了地球的作用--重力。
同样，电荷的周围存在着电场，电场对处于其中的电荷有电场力的作用，（如：点电荷间的库仑力的作用）。
再由物体在重力场中具有了与地球位置有关的重力势能，引导学生总结出，检验电荷在电场中也应具有与场源电荷位置有关的电势能。
如此类比，相当于在新旧知识间架起了一座桥梁，让学生能够从已掌握的旧知识中顺利地接受和理解新知识。
又如：场强E和电势U这两个描述电场的物理量，E、U与检验电荷q有无关系呢？而牛顿第二定律M=F/a，当物体受到的合外力为零时，物体产生的加速度也为零，但物体的质量为一定值；再有，欧姆定律中R=U/I，若电阻不接入电路中，U、I均为零，但电阻R却一定。
究其原因，盖它们都是事物本身的物质属性。
这种简单的类比，使学生顿悟：E、U是描述电场本身性质的物理量，电场是客观存在的，与检验电荷无关，而定义式：E=F/q、U=ε/q只是定义E、U和计算E、U大小的。
2、生活经验与物理规律的类比学生在日常学习生活中积累了一定的生活经验。
类比方法的特征及其在物理教学中的应用
类比 电场
电场强 度 Ｅ
磁场
磁感 应强度 Ｂ
电 场线
电Hale Waihona Puke 场力 磁感 应线 洛伦兹 力
带电粒子 在电 场中 加速 带电粒子 在磁场中 匀速运 动 带电 粒子 在电 场中 偏转 带电粒子 在磁场中 匀速圆 周运动
１ ５ ８
对州
理 化 空 间
刘 启 玺
陕西省安康市宁陕县 宁陕 中学
类比方法的特征及其在物理教学 中的应用
摘 要 ：类 比 方 法是 人 类认 识 客 观 世 界 的 一 种 逻 辑 推 理 方 法， 它的探 索、 创新作 用越 来越 受到人们的重视。本文 阐述 了 物理 类比方 法的基本含 义、 类 比方法的特征 ， 探讨 了类 比方法 在 物理教 学中的应用。 关键词 ： 类比方法 物理学 物理教 学 应用
物理教与学中的类比方法
物理教与学中的类比方法物理学是研究物体运动一般规律的自然科学。
物理学的知识包罗万象，揭示的规律抽象而深奥，因此物理教学应该重在物理思想方法的教学，教给学生研究物理的一般方法，才能真正培养学生的能力。
研究物理学的方法是多种多样的，类比法是其中之一。
类比法是人们认识客观事物的一种创造性的思维形式，是解决信息迁移问题的常用方法。
所谓类比，就是根据对象之间在某些方面的相同或相似，推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种科学思想方法。
它不仅在物理教学中深受教师喜爱，也让好多学生受益匪浅。
现就类比方法在初中物理教与学中的应用，谈一点拙见。
一、类比法在物理教学中的应用1.形象思维向抽象思维过渡。
初中学生处于从具体形象思维为主向抽象思维为主过渡的阶段，但这一阶段依旧以形象思维为主，抽象思维相对较差。
怎样才能把两种思维揉合在一起呢？类比方法就是搭建两种思维之间联系的重要方法之一。
如九年级物理课在讲解“摩擦起电”的原因时，学生对两个物体摩擦时束缚电子能力强的原子得电子带负电、束缚电子能力弱的原子失去电子带正电以及同种材料的原子摩擦不带电的问题很难理解。
问其原因，学生认为原子本身不可见，电子的得失更为抽象。
这是因为初中生抽象思维还不成熟。
那么我们是否可以用一种形象的事物来类比遇到的问题呢？我再三思考，用学生中以大欺小的实例来讲，一个身高体胖的同学看到一个瘦小的同学正在吃馒头，他感到只要他自己得到这个馒头，他的肚子就饱了。
于是他从瘦小的同学手里夺走了馒头，而那个同学只能饿着肚子。
他们之间发生的争馒头事件和物体之间发生摩擦起电非常相似。
同样，一天，他和一个跟他身体状况差不多的同学争好东西，结果失败了，还被人臭骂了一顿。
摩擦起电也存在这种情况，因此原子也就没有电子得失，所以不能产生摩擦起电现象。
这样通过对原子摩擦的抽象事物和学生常见的具体实例类比，使学生轻松地掌握了摩擦起电的原因，更重要的是为学生搭建了形象思维和抽象思维之间的桥梁，让学生知道当出现抽象的难以理解的事物时可以通过身边熟悉的形象的事物进行类比。
浅谈初中物理教学中的类比法
恰 当 。可在教学 中进行 了如下的 引导 ： 问 ：重力对物体做功和电场力对电荷做功 的特 点
是 什 么？
比值法应用 的一个例 子是 ：对一类描述物体运 动 状态特征 的物理量 的定义 ，如速度 、加速度 、角速度
等 。这些物理量是通过简单运动引入的 ：匀速 （ 匀变 速 ）直线运动 、匀速 圆周运动 。它们具有的共 同特征 是 ：相等时间 内，某物理量的变化量相等 ，采用变化
１物理教学中几种较为 常见 的类 比法 １ ． １解释 类比 在教学过程 中，教师在条件不足 以向学生 出示具
要进行 比较 的各系统 内容 的要素之 间有对应 的关
系 ，一些关 系由一个系统迁移到另一个 系统 ，借助类
比进行探 索引入新概念 。 如在学 习静 电场一节 内容 中 ，
“ 电场”概念 的建立是极为重要的 ，但 由于此概念 比 较抽象 ，学生往 往难 以理解 ，但是如果我们能够把 已
一
，
助于确定事物与对象之间的联系 ， 加深对教材 的理解 。
例如 ，借助重力场 中的因果关系 的类 比，我们可 以推 出静 电场 中的一些性质 ，即重力做功 与路径无关 ，所
以在重力场 中可 以引 出重力势能 的概念 ；静 电场 中电 场力做 功也 与路径无关 ， 所以可 以引 出电势能的概念 。 又如 ，光的波动性也 可以通 过声 的类 比而得到。
。
两个 对象的对应特征 ，下 面举实例来进行说 明。 例题 ：电势能增减问题 。 不少 同学在分析正负电荷在 电场 中运动 ，电势能 的增减 问题 时 ，不 自觉地作了如下 的类 比：因为 ：重 力势 能一 电势能、高度一 电势、高度降低 （ 升高 ）一 重力 势能 减少 （ 增加 ） ，所以应有 ：电势 降低 （ 升高 ）
例谈类比法在物理教学中的应用
例谈类比法在物理教学中的应用摘要：类比是将一类事物的某些相同方面进行比较，从另一事物的正误证明这一事物的正误。
类比法的特点是先比后推。
没有共同点的对象之间是无法进行类比的。
类比法不仅可以运用在物理学科内部，还可以跨学科运用。
在物理教学中运用类比法，由已知物理规律去推出另一种物理规律或用同一种方法解决不同问题，能起到降低难度，拓展思路的作用，可以有效提升物理教学质量。
关键词：类比法；物理规律；物理教学一、以旧知识突破新难点举例而言，在物理学的电磁学部分中，一些概念和规律很抽象，给学生的学习造成困难。
教师可以通过类比旧知识中的模式，来引导学生突破新知识。
例如，电场过于抽象，可以类比重力场。
因为二者间有很多共同点：第一，力的大小都满足平方反比规律，F=和F=；第二，场强定义相似，E=和g=；第三，做功都与路径无关，只由初末位置决定。
又如，很多学生不能正确理解电场强度与检验电荷及库伦力的关系。
教师可以类比重力加速度定义，g=，同一位置的重力加速度恒定，与质量和重力无关。
通过这样的类比来说明电场强度与检验电荷及库伦力的大小无关，只由电场分布决定。
同一场中同一点场强不变。
这样就可以使学生更容易接受。
教师也可以通过类比加速度的方法，a=，二者均表示变化的快慢，即变化率。
在研究动量定理的变形式F合=时，F合大小等于动量变化率，表示动量变化的快慢。
在原子物理部分中，由于氢原子的波尔模型中保留了一些经典物理学观点，认为电子绕原子核做匀速圆周运动，所以涉及计算动能、电势能、总能量与轨道半径的关系。
例如，电子绕氢原子核转动的轨道半径为r，求转动的动能、速度、周期、角速度。
这道题对学生而言有一定难度，教师可以类比计算人造卫星绕地球转动的研究方法，=，T=，ω=。
将万有引力换成电荷间的库仑力，就可以列出库伦引力提供向心力表达式：=，所以Ek==，V=，T=，ω=。
由于点电荷电场与星球引力场相似，可以类比得出电势能随轨道半径的增大而增大，总能量随之增大。
物理教学中的类比方法
类比也称类比推理，它是根据两类物理现象在某些性质的相同或相似推断出这两类物理现象的另一些性质也相同或相似的一种逻辑推理方法。
类比可以打开学生的物理思路，让学生能够借助于某一物理知识点而举一反三，触类旁通的作用，从而将物理知识整合在一起，形成一个好的知识网络，而不是支离破碎的点点滴滴。
在高中物理教学中，运用类比方法有利于对较复杂的物理过程和物理概念的理解，能帮助学生通过联想进行再造想象，寻求思维线索，从而培养了学生丰富的想象力和逻辑思维，提高学生分析问题和解决问题的能力。
下面通过几个实例具体说明类比方法在物理教学中的作用。
例如在学习《选修3-1》中电场部分知识，我们知道电场是一种看不见摸不着的客观存在的物质，这一个物质概念对学生而言是比较抽象和难以理解和接受的，因此在进行电场强度和电势能的教学中，可以基于学生对重力场的有关知识较为熟悉，所以可以将其与电场进行类比，学生就容易接受，眼前豁然开朗，就能起到很好的教学效果。
在本册书中，让学生进行库仑定律进行探索时，教师就可以针对学生原先学过牛顿万有引力定律这一基础，并结合学生的日常生活经验让学生进行类比和猜想，然后在通过教师进行指导实验，就会很好地得出库仑定律的内容，不妨一试。
学生在学习《选修3-3》分子动理论中，容器中气体对容壁产生的压力是大量分子对器壁持续碰撞的结果，学生对此缺乏直观感受，所以在理解起来是很困难的，教师可类比“雨天撑伞”来形像说明气体压强的本质（单个雨滴的冲量是随机的，大量雨滴的碰撞则产生持续的压力），化抽象为形象，起到了良好的教学效果。
在《选修3-4》中求解水平放置的平行金属板电容器间一带电金属球的振动周期时，若直接让学生求解是有一定难度的，如果运用类比方法，将电场中的带电单摆与重力场中的单摆进行类比，学生就能知道带电单摆仍为简谐振动，类比单摆周期公式，其振动周期也就不难得出了。
再如在本册书中，在关于惠更斯原理中的波动问题的教学中，就可以教给学生把波的传播方式和声音在空气中的传播方式进行类比：声音以空气为介质可以连续的向四周传播，传播在所有方向上相同，从而形成了以声源为球心，以R=VT为半径(其中V为声音在空气中传播的速度，T 为声音在空气中传播的时间)的球面。
浅谈类比法在中学物理教学中的运用
向学生讲述 ． 库仑探索总结静电力的计算公式正是得益 于万有引力 计算公式的启迪 ， 这不仅反映了类比思维的成功 ， 也说明了自然界的 和谐 ． 同时使学生通过对比记忆这两个公式。
三、 应用 归 纳 法 解 物理 题
解题 的过程 ， 实质上就是“ 还原” 物理模 型的过程 。 明确物理 即“ 过程， 建立物理图景 ” 。而我们遇到的许多新模型， 常常是在旧模型 的 基础 上发展或变通而来的。 在这一推理 、 论证过程中 ， 常常用到类比 。
如 图一所示 ， 厚度为 ｈ 宽为 ｄ的导体板放在垂直于它 的磁感应强度 ． 为 Ｂ的均匀磁场中 ， 当电流通过 导体板时， 在导体板的上侧面 Ａ和下 侧面 Ａ 之 间会产生电势差 。 这种现象称为霍尔效应 。 实验表明， 当磁 场不太强时 。 电势差 ｕ、 电流 Ｉ Ｂ的关 系为 Ｕ＝ Ｉ ／ 。 和 Ｋ Ｂ ｄ 式中的比例 系数 Ｋ称为霍尔系数 。 设电流 Ｉ 是由电子 的定向流动形成的， 电子的 平均定 向速度为 ｖ 电量为 ｅ 要求证明霍尔 系数 Ｋ ｌｎ， ， ， ＝／ｅ 其中 ｎ 为导 应用类比引入新概念 体板单位体积中电子 的个数。 物理学中有一些概念和规律是难以让学生理解 和接受的， 倘若在 此题从当年的考生得分情况看很不乐观 。考生最感困惑 的是 ： 物 教学中 ， 我们在讲授新 知识时联系旧知识 ， 新旧知识类比分析 ， 将 将 理情景全新 。 霍尔效 应中学物理教材和 练习中从未提及 ， 物理 模型建 能让学生更加理解新知识同 时也能突破教学难点降低教学难度 。 立不起来。这正是命题者的良苦用心和能力考查的奥妙所在 。 案例 １匀速运动的速度定义式，＝／其比值是一个不随时 间而 。 ｖ ｓ， ｔ Ｊ 改变的恒量 。这个比值 越大 ， 表示物体在相 同时间里的位移越大 ， 即运动得越快 。在讲 匀变 速运动的速度时 。 与前者类比 。 学生很 自然地推理得 出用速度的变化 Ｉ 和所用时间的比值来定义加速度 ： ＡＶ Ａｔ同时学生又得 出加速度 ａ ＝ ／ 。 的物理意义，物体在相同时间里速度变化得越大 ，速度改变得就越 快。 图（ ） 一 大大地降低了新概念教学的难度 。 案 例 ６ 如 图 （ ）所 示 一 条 直 的 河 道 同 则 有 Ａ、 ， 二 Ｂ两 块 农 田 ， 距 案例 ２在磁场概念的教学中 ， ， 可先列出电场和磁场的相 似性质 ， 离 河 岸 分 别 为 ｓ 、２ 一位 农 工 在 农 田 Ａ 喷 洒 完 农 药 后 。 到 河边 取 １ｓ， 要 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 水继 续 为 农 田 Ｂ喷 洒 农 药 ， 才 能 使农 工 行 使 的路 径 最 短 ？ 以利 怎样 可 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 用光在 同种均匀介质 中总是沿直线传播 的这 一特点 。 可将反射定律 、 循的是同名磁极相斥而异名磁极相吸 。 然后进行一系列类推 ： 电荷周 折 射 定 律 作 类 比对 象 解 决 这类 问题 ， 找 出 位 置 Ｃ。 从而 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 １ 物质 ， 推知磁场也是 一种物质。
物理教学中类比方法的运用
物理教学中类比方法的运用王菁要把物理课上得好，物理教师除了要有渊博的知识外，还需要许多教学技能和技巧，其中，运用类比方法有时候对于解决一些教学难点有很大的作用。
所谓类比，实际上是一种从特殊到特殊或从一般到一般的推理。
它根据两个（或两类）对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。
一、类比的作用物理类比思维是物理思维的一种重要形式。
在科学探索中，类比思维的价值为世界上许多科学家所称道，开普勒说："我珍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，把未知的东西和已知的东西相对比，特别是在资料少，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，进一步认识物理世界。
中学生的思维方法是以形象思维为主，抽象思维相对比较差。
虽然物理是以实验为基础，给人的感觉好象是比较实在，但是，物理的理论（概念、定义、定律、规律等）是对实验、事物实体等经过抽象化而形成的。
学生往往觉得物理理论很抽象，很难以理解和接受。
而运用类比方法教学，以旧带新，能引导学生的思维从形象提高到抽象，帮助学生有效地把握物理知识、发展智力、培养能力。
二、恰当运用类比方法进行教学物理世界中的物理现象和物理过程形形色色，事物属性及其相互关系也多种多样，而类比的方法也是有好几种。
在教学中，我对有关的知识点用不同的类比方法进行教学，力求让学生容易理解和接受知识。
1、运用简单共存类比简单共存类比是以简单关系为推理中介的类比思维。
这种类比最简单，在引入新课时运用得最多，学生最容易接受。
在高中物理教材中，引入磁场概念时便运用了简单共存的类比思维。
我在教学中，充分发挥教材的这一方法，结合学生的实际情况进行教学。
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物理学中的类比方法
类比是物理学理论思维的重要方法，它在历史上对许多重大发现起过积极的作用．十八世纪以法国为中心的西欧，涌现一批数学家，如伯努利兄弟、欧勒、拉格朗日、拉普拉斯等人．这些人才华横溢，不仅在数学方面，在天文学、力学、光学各方面都有很高造诣．他们一方面运用微积分、微分方程去研究天体、弹性体以及流体的动力学，把牛顿力学成果扩展到各个领域．另一方面运用新的数学工具建立笼括全部力学的最基本原理．以求象欧几里德几何学那样，使一切领域的自然知识都可以由数目最少、最简单的公理演绎出来．这两方面的研究都必须对各种力学过程进行分析和比较，掌握它们的共同特点，抽象出共同的数学形式．
莫培督（Maupertuis，P．L．M·de1698—1759）于1744年提出最小作用量原理，即自然界发生的实际运动必须遵循作用量（m、v、s三者乘积）为最小的要求．他用杠杆的平衡，碰撞，以王光的折射等现象为例来论证这个原理的普遍性．尽管这些论证中有不少含混之处，但这个思想对欧勒、拉格朗日、雅可比等人启发很大．雅
可比（Jacobi，K．C．J）曾经以精确的形式揭示．物体运动曲线符合⎰dsυ为最小的形式；光线通过变折射率煤
质的路径符合⎰nds为最小的形式；绳子受张力T作用而平衡符合⎰Tds为最小的形式．这些数学的归类成果，这些数学形式的类似性向人们提示：许多物理过程的共系是可以互相类比的．
十九世纪，热电光各领域的新现象不断揭示出来了，并且进入定量研究的阶段．物理学家在整理这些领域的实验材料以构成理论体系的时候，曾经用类比的方法，并取得重大的成果．
法国的萨迪·卡诺，就是把热机的工作原理跟水轮机做类比：水从高处流向低处，水轮机受水流推动而对外做功．热从高温流向低温处，热机被热流推动而对外做功．经过这个类比，从理论上推出理想热机的效率仅仅取决于热机所处的温度差，对于给定的温差和热质量，任何循环所产生的动力都不能比理想可逆循环产生的动力大．这个重要原理正是后来热力学第二定律的根蒂．
1826年，欧姆把回路流电流的过程同傅里叶在1822年发表的热传导理论进行类比．仿照傅里叶热传导公式Q＝K△T，建立了电流定律S＝rE（S表电流，E表电位差，r为比例常数）．
1846年，英国的汤姆逊研究了电现象跟弹性力学之间的类似性，而且用位移矢量来描述电与磁转化的部分关系．他从这个研究中提出一个问题：电磁力的传播是否跟弹性位移的传播具有相似的方式？后来，麦克斯韦继续汤姆逊的工作方向．他的第一篇论文就是把法拉第的磁力线概念跟流体的流线做类比，得出奥斯特定律的数学表示式．后来又把电磁过程跟粘性液体、弹性体综合的特往做类比，塑造了独特的以太模型，导出了著名的电动力学方程组，全面表述了电磁场变化的规律．
在近代物理学的发初时期，类比同样发挥它的奇效．
1900年，普朗克引进能量子的概念，但是当时不少物理学家对于这个能量子是不是自然界的客观实体，十分怀疑．爱因斯坦在光的吸收与转化等一系列问题上，继承发展普朗克这个新概念．他通过对空腔辐射场里的能量子相对体积的炼跟理想气体分子相对体积的墙进行类比．由于这两者具有相同的数学形式从而证明了辐射场里的能量子也象箱子里的气体分子一样是做“颗粒”分布的，是可以独立地存在于自由空间的．这个论证使能量子概念立足于坚实的基础上．
德布洛意在康普顿关于光和电子可以．粒子性的弹性碰撞的实验事实的启示下，做出了大胆的推论：一切粒子都具有波粒二重性．一切粒子都可以类比子光子，具有波长λ=P／h，能量E=hν．
薛定谔在1925年建oh波动力学，也是从光学和力学的类比入手的．他发现，微观粒子的运动，用哈密顿动力学方程描述和用德布洛意波波阵西方程描述，具有同样的形式，从而看出物质波的“几何光学”等同于经典力学．他把光学与力学进行类比：几何光学是波动光学的近似和简化，若经典力学等同于几何光学，则应该有一门波动力学等同于波动光学，它将如波动光学可以解释干涉衍射一样，用来解释原子领域的过程．他于是引进波函数，把粒子在力场中的运动，描绘成波动的过程，建立了有名的薛定谔方程，创建了波动力学．1935年，日本物理学家汤川，把核力同原子的电磁力做类比，提出核里的中子与质子为吸引力通过核力场互施作用，正如原子核同电子通过电磁场互施作用一样．电磁场的作用相当于交换光子，与此类推，核力场的作用，也应该交换某种场粒子．他经过计算，认为这种新粒子应具有介于电子和核子之间的质量，大约是电子质量的二百倍．这种新粒子被称为介子．后来通过实验，果真发现了这种粒子．
物理学的历史说明，类比是一种重要的思维方法．当一个领域里出现新的经验事实，从那里只能约略看到它们现象问的松散的联系．物理学家参照其他领域已知的过程，比较两者相似的特征，仿照已知过程的联系做出预
测性的描述，这就是类比．类比的内容与形式尽管千差万别，但却有一些共同的特点：
第一，类比必须以一定经验事实为根据，使物理学家形成某种新观念，这个新观念使他有可能把两项本来认为互不相通的过程联系到一起，以进行类比．比如德布洛意提出物质波，是因为康普顿实验，大大强化了光的粒子性格，使他更坚信波粒二重性是一切粒子的特征．
第二，类比是思维过程发生飞跃的一步，即把事物的联系从一个领域扩延到另一个领域，把松散的联系会聚成明朗的联系．但在开始时它是比较粗略的臆测，进而根据臆测作出有价值的推论，建立新过程因果联系的数学描述．把由类比所得到的预沙性描述变得更精确而可靠．
第三，类比及其推论基本上是预测性的，因此当物理学家用一个跟已知定律相似的方程来描述新过程的时候，公式里的某些参数的物理意义往往在开始的时候并不清楚，必须在随后经过应用推广之后，才逐渐明确．麦克斯韦方程里的位移电流，薛定谔方程里的波函数，都是在这些方程建立以后，经过应用推广才逐渐弄清楚物理意义的．由于类比带有预测性，因此由奕比建主的新关系也像任何位设一样，必须经由实验．类比方法的客观基础，就是自然界存在某些普遍或共同的规律，支配着不同领域里的不同过程．或者说，不同领域里的不同过程，都处在广泛联系之中，因而都具有一些共同的特征，以至相似的表现形式．因此，有些类比正是抓住了这种共同的特征．卡诺把热机跟水轮机类比，正是抓住自然界广泛存在的自发过程，不论是水的流动，或者是热的传递，都是自发地从不平衡趋向平衡．德布洛意把粒子同光子做类比，不过是把自然界物质有波粒二重性的普遍特点以“一叶知秋”的目力敏锐地揭示出来罢了．数学方程的类比，它们的相似性，恰巧反映着自然界不同过程的某些共同特征．因为数学是从自然界大量粗疏的现实原型中抽象出来的．微积分方程正是各种自然过程的变化、流动的抽象和概括，因而是不同现实过程的共通规律的反映．
但是自然过程是千差万别的，是发展变化的．一些共同的规律，本质的特征都是寓于具体的、特殊的现象中，经常带有偶然的性格．而人的认识能力又受着时代条件的限制，因此一些类比往往带有暂时的过渡的性质，它｛fi 在物理学的发展中只能充当“药引子”或“催化剂”的作用．因此，物理学家借助于类比而引进新概念或建立新定律之后，不应该回于原初的类比，不能把类比所得的一切推论都看成是绝对正确的东西，因为类比、假设不过是物理学家在建筑纪念碑时的手脚架而已，纪念碑一旦建成，手脚架也就该拆去了．。