邵澤峰

摘 要：類比法不僅是一種教學(xué)方式，而且是突破教學(xué)難點(diǎn)的一個(gè)重要的手段，電容器的教學(xué)采用與水桶類比，有優(yōu)點(diǎn)，也有一定的缺陷。改進(jìn)類比方式，增強(qiáng)類比的相似度，能夠有效的幫助學(xué)生建立新概念。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)類比的相似度；建立新概念

電容器的電容是高中物理中非常抽象的一個(gè)概念，也是學(xué)生非常難理解的一個(gè)概念，為了幫助學(xué)生理解這個(gè)概念，現(xiàn)行的教材，大多采用類比的教學(xué)方法。筆者認(rèn)為，教材中采用的類比法，有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在一定的缺陷，現(xiàn)就此作一下闡述。

1 采用盛水容器類比引人電容器和電容優(yōu)點(diǎn)明顯

正如盛水容器，如水桶能夠盛水一樣，電容器就是容納電荷的裝置，不同的水桶盛水的本領(lǐng)不同，同樣不同的電容器容納電荷的本領(lǐng)也不同，這個(gè)本領(lǐng)定義為電容。水桶是學(xué)生身邊熟悉的裝置，教材這樣引人電容器和電容，密切地聯(lián)系學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，形象直觀，通俗易懂。

2 用盛水容器類比得出電容的定義C=Q/U有不足之處

在得出電容的定義C=Q/U過(guò)程中，教材采用與水桶盛水類比，即電容器的帶電量Q與水桶盛水的體積V類比，電容器的電壓U與水的深度H類比，橫截面積S與電容器容納電荷的本領(lǐng)電容C類比。由于橫截面積S=V/H反映不同水桶盛水的本領(lǐng)，所以Q/U也反映了不同電容器容納電荷的本領(lǐng)，于是定義反映電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量，即電容C=Q/U。

用盛水容器水桶類比雖然密切聯(lián)系學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，但是，類比的兩個(gè)物理量或概念相似度要高，這樣能有效地喚起學(xué)生的共鳴和興趣，而在這里，教材的設(shè)計(jì)顯然存在不足。電容器的電壓U與水的深度H類比，學(xué)生是不好接受的，深度H是具體、直觀反映實(shí)物的物理量，電壓是反映電的屬性的物理量，兩者之間的相似度較差，學(xué)生不好接受是在情理之中的。筆者認(rèn)為，如果用水的壓強(qiáng)p=ρgH類比電壓U效果會(huì)好，兩者都是反映物理屬性的物理量，相似度高，而且，水的壓強(qiáng)p與水的深度H呈正比關(guān)系，這樣和電壓U與水深H類比的作用一致，所以用水的壓強(qiáng)類比電壓顯然更便于學(xué)生接受。

橫截面積S與電容器容納電荷的本領(lǐng)電容C類比就更不利于學(xué)生理解了，原因是橫截面積S與電容器容納電荷的本領(lǐng)電容C相似度更差，首先橫截面積S反映水桶盛水的本領(lǐng)這一點(diǎn)學(xué)生生活感受不深，而且橫截面積S同樣是一個(gè)具體、直觀反映實(shí)物的物理量，電容器電容C是一個(gè)反映電容器屬性的、非常抽象的物理量，兩個(gè)物理量差別是非常大的，如此類比學(xué)生難以接受是可想而知的。

所以，有的教材為了幫助學(xué)生再理解，又采用與R=U/I或ρ=m/V類比理解，雖然這是非常典型的比值定義的物理量，但是這樣類比，只能利于學(xué)生理解電容C等于電量與電壓的比值，且與電量Q和電壓U無(wú)關(guān)的物理性質(zhì)，不能幫助學(xué)生理解C=Q/U的得出過(guò)程。

3 采用輪胎或容氣瓶類比電容器效果好

類比法理解抽象的概念，采用相同或相識(shí)度高的物理量類比能有效的幫助學(xué)生理解接受新概念，反之相識(shí)度不高，不僅不能幫助學(xué)生，反而把學(xué)生的理解引入誤區(qū)。

對(duì)于電容器的教學(xué)中，如果采用輪胎或容氣瓶類比，筆者經(jīng)過(guò)實(shí)踐認(rèn)為效果更好，因?yàn)閮烧叩南嗨贫雀?，而且輪胎充氣是學(xué)生非常熟悉的現(xiàn)象，密切聯(lián)系學(xué)生身邊的生活經(jīng)驗(yàn)，直觀具體，下面做具體闡述。

引入過(guò)程：輪胎是容納氣體的物體，同樣電容器是容納電荷的裝置，不同的輪胎容納氣體的本領(lǐng)不同，同樣不同電容器容納電荷的本領(lǐng)有大有小，這樣引入與水桶類比引入有異曲同工之處。

得出電容的定義C=Q/U過(guò)程：在一個(gè)輪胎中充入不同的氣壓時(shí)，氣壓大，充入的氣體量多，充入的氣壓加倍時(shí)，充入的氣體量也會(huì)加倍，但比值不變，這符合氣體定律，也說(shuō)明比值是由輪胎決定的量，與氣壓和氣體量無(wú)關(guān)。在不同輪胎中充入相同氣壓的氣體，充入的氣體量多的輪胎容納氣體的本領(lǐng)大，對(duì)應(yīng)氣體量與氣壓的比值也大，這樣我們用單位氣壓下容納氣體量來(lái)反映不同輪胎的容納氣體的本領(lǐng)，即容納氣體量m與充入氣壓P的比值反映這個(gè)本領(lǐng)。這樣符合比值定義新物理量的特點(diǎn)，學(xué)生是容易接受的。同樣電容器的電量Q與充入的氣體量m類似，加在電容器上的電壓U與充入氣壓P類似，對(duì)于一個(gè)電容器，加的電壓U加倍，電量Q加倍，電量與電壓的比值不變，不同的電容器電壓相同時(shí)，電量多的容納電荷的本領(lǐng)大，電量與電壓的比值大。通過(guò)類比可以自然得出電容器帶的電量Q與加在電容器上電壓U的比值反映電容器容納電荷的本領(lǐng)，且一個(gè)確定的電容器這個(gè)比值不變，是由這個(gè)電容器決定的物理量，與電量和電壓無(wú)關(guān)，這個(gè)本領(lǐng)定義為電容C，即C=Q/U。

這樣類比貼近學(xué)生的生活，自然、形象，不足之處是氣體量m與充入氣壓P的比值不是學(xué)生學(xué)過(guò)的物理量，是學(xué)生容易接受的物理現(xiàn)象。如果再結(jié)合R=U/I或ρ=m/V類比理解，會(huì)對(duì)電容器的性質(zhì)理解更完善，這樣，學(xué)生很容易對(duì)電容器形成一個(gè)完整的、正確的認(rèn)識(shí)。

4 恰當(dāng)?shù)剡x擇類比幫助學(xué)生建立新概念

筆者在教學(xué)中采用了上述多種類比方式，采用輪胎類比與R=U/I或ρ=m/V類比結(jié)合，學(xué)生理解效果最好。綜上所述，通過(guò)恰當(dāng)?shù)剡x擇學(xué)生熟悉的物理量和物理現(xiàn)象，類比得出新概念，可以有效的幫助學(xué)生正確地理解、建立新概念，恰當(dāng)與否取決于兩者的相似度，如果相似度不好，教學(xué)效果會(huì)適得其反。