馮玲

在高中物理中，有許多物理概念，在引進(jìn)、形成、理解時(shí)都難。在此，如果采用類比法進(jìn)行教學(xué)，會(huì)起到事半功倍的作用。在解答物理習(xí)題，研究物理學(xué)方面，如果運(yùn)用類比法，則更容易達(dá)到目的。因此，類比法在物理教學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，起著非常重要的作用。

一、什么是類比法

英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福為了探索原子結(jié)構(gòu)，曾經(jīng)做了有名的α粒子散射實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：原子的大部分質(zhì)量和電荷集中到一個(gè)體積很小，質(zhì)量極大的核上，核外電子只有極小的質(zhì)量。盧瑟福為了解釋他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，便將原子和太陽系類比。

在物理研究中，將熟悉的物理對(duì)象與待研究的物理對(duì)象相比較，找出他們已知的共同點(diǎn)、相似點(diǎn)或相聯(lián)系的地方，據(jù)此推測(cè)出待研究對(duì)象也可能具有熟知對(duì)象的另一些特征。這一邏輯推理方法就叫物理類比方法。

類比方法可用邏輯語言表述為：

若A對(duì)象具有P、Q、R、S屬性，B對(duì)象具有PQR屬性，并且PQR屬性分別與P、Q、R相似、相同或有聯(lián)系。則B對(duì)象也可能具有S屬性，并且S與S相似、相同或有聯(lián)系。

二、應(yīng)用類比方法形成物理概念

對(duì)于一些極為陌生的、抽象的物理概念，如果能用熟悉的、形象化的事物去類比，那么往往會(huì)產(chǎn)生“一語道破天機(jī)”的驚人作用，加速認(rèn)識(shí)進(jìn)程。

例如：應(yīng)用類比方法建立“物體間的分子間的享相互作用力”概念。

我們知道，在任何情況下，分子間同時(shí)存在相互作用的引力和斥力，引力和斥力打下都跟物體分子間的距離r有關(guān)。

三、應(yīng)用類比方法引進(jìn)新概念

例如：學(xué)習(xí)磁場(chǎng)時(shí)，對(duì)表示磁場(chǎng)的概念——磁感應(yīng)強(qiáng)度可以這樣引如：電場(chǎng)對(duì)其中的電荷有電場(chǎng)力的作用，研究電場(chǎng)強(qiáng)弱的時(shí)候，我們用電荷在電場(chǎng)中的受的電場(chǎng)力與電荷量的比值F/q表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，叫做電場(chǎng)強(qiáng)度.類似地，磁場(chǎng)對(duì)其中的電流有磁場(chǎng)力的作用，研究磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，我們可以分析電流在磁場(chǎng)中的受力情況著手，找出表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量.但是電流在磁場(chǎng)中受力與電荷在電場(chǎng)中受力不同，所以我們把導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)時(shí)，電流所受的磁場(chǎng)力與電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度的乘積F/IL叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度，表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱.

四、應(yīng)用類比方法理解概念

應(yīng)用類比方法幫助我們理解概念的例子在高中物理中比比皆是。

例如，用做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體的動(dòng)能和勢(shì)能去類比“物體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能”。用水滴的集合在水管中沿一定方向流動(dòng)形成水流，去類比“電荷在電路中沿一定方向流成形成電流”；用水流會(huì)受到水路上的阻力去類比“導(dǎo)體雖容易導(dǎo)電，但同時(shí)對(duì)電流有阻礙作用——電阻”；用水流可以推動(dòng)水輪機(jī)做功去類比“電流通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)其他機(jī)械設(shè)備也會(huì)做功”；用機(jī)械運(yùn)動(dòng)做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，去類比“電流通過用電器做功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能”；用重力做功量度重力勢(shì)能變化，去類比“電場(chǎng)力做功量度電勢(shì)能變化”；用水位類比電位，用水壓類比電壓等等。

五、應(yīng)用類比方法研究物理學(xué)

在物理教學(xué)中，恰當(dāng)?shù)呐浜闲愿拍畹囊?，介紹物理學(xué)家應(yīng)用類比方法探索、研究物理學(xué)的成功事例，既能使教學(xué)新穎、活躍，又能潛移默化地使學(xué)生受到物理方法教育，激發(fā)學(xué)生的探索精神。

例如，教學(xué)歐姆的前前后后，可做如下介紹：德國(guó)物理學(xué)家歐姆曾經(jīng)把電流的傳導(dǎo)與法過數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家傅利葉的熱傳導(dǎo)想類比，推出了“通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比”的結(jié)論。隨后他又用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了證明，終于建立了如今我們學(xué)習(xí)的歐姆定律。

六、應(yīng)用類比方法找出實(shí)驗(yàn)方法

在用實(shí)驗(yàn)研究物理現(xiàn)象、規(guī)律時(shí)，我們往往會(huì)感到無從下手，如果運(yùn)用類比方法則比較容易找到切入點(diǎn)。

例如：我們?cè)趯W(xué)習(xí)眼界影響電阻實(shí)驗(yàn)時(shí)，告訴學(xué)生運(yùn)用控制變量法進(jìn)行研究。到了下一章，學(xué)習(xí)歐姆定律時(shí)，用實(shí)驗(yàn)研究電流與電壓、電阻的關(guān)系時(shí)，我們可以把這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)和上一次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行類比，都是研究一個(gè)物理量與幾個(gè)量的關(guān)系。因此可以象上一實(shí)驗(yàn)，用控制變量法研究。即先把電阻一定，改變電壓，研究出電流與電阻的關(guān)系，這樣就找到了實(shí)驗(yàn)方法。在物理學(xué)中，類似實(shí)驗(yàn)很多。

七、類比方法的基礎(chǔ)、局限與正確運(yùn)用

類比方法是由個(gè)別到個(gè)別或一般到一般的不完全歸納推理。因?yàn)橐阎南嗨茖傩院屯瞥龅南嗨茖傩灾g不一定有必然聯(lián)系，所以從兩個(gè)對(duì)象之間在某些屬性方面的相識(shí)或相同，并不能得出它們?cè)谀承傩苑矫姹厝幌嗨苹蛳嗤慕Y(jié)論?？梢?，運(yùn)用類比方法得出的結(jié)論不一定都是可靠的。

類比推理等到的結(jié)論的可靠程度是由相比較的兩個(gè)對(duì)象所共有的性質(zhì)和推出的性質(zhì)之間的聯(lián)系決定，只是有類比的相同屬性多，靠類比屬性與類比推屬性有本質(zhì)聯(lián)系或聯(lián)系密切，則類比所行結(jié)論就比較可靠；否則，可靠度就小。

因此，正確應(yīng)用類比方法的關(guān)鍵是，既要先選擇恰當(dāng)?shù)念惐葘?duì)象，又要抓住事物的本質(zhì)聯(lián)系，作為推理的依據(jù)，同時(shí)還要在分析、綜合的基礎(chǔ)上同也比異，方能得到比較可靠的推論。

（作者單位：江蘇省丹陽市呂叔湘中學(xué)）