呂言懌

【內(nèi)容摘要】類比又稱類比推理，它是依據(jù)兩個或兩類對象有部分屬性相同，從而推出他們的其他屬性相同的推理方法。類比法的推理方向是從特例到特例，它不同于從特例到一般的歸納法，也不同于從一般到特殊的演繹法，它把歸納法和演繹法簡并為一個過程，運用類比推理可以在兩個不同的知識領(lǐng)域之間進行知識的過渡。類比法是科學研究中常用的方法之一，它在高中物理電磁學復習中也有著廣泛的應用。

【關(guān)鍵詞】類比法 高中物理 電磁學復習

引言

類比法是中學物理中最具探索性和最富有創(chuàng)造性的一種思維方法，在科學探索中，類比法的價值為世界上許多科學家所稱道。開普勒說：“我珍視類比勝于任何別的東西，它是我最可信賴的老師，它能揭示自然界的秘密?！边\用物理類比思維可以把陌生的對象和熟悉的對象進行對比，把未知的東西和已知的東西相對比，把抽象的東西和形象的東西進行類比，它可以使知識條理化，把抽象的知識形象化，把復雜的問題簡單化。

一、類比思維的意義

類比思維主要是在日常的學習過程中，使用類比推理的邏輯思維方式，經(jīng)過抽象的方式解釋新學習的事物，在學習的過程可以使用這種方式舉一反三，有效的學習一件事物的本質(zhì)，同時，可以經(jīng)過對比彼此之間的關(guān)鍵性，分析出未知事物的性質(zhì)。在采用這種方式進行學習的時候，必須要聯(lián)系已經(jīng)學習的事物，通過類比法對未知的事物進行判斷。類比思維具有一定的創(chuàng)造性，需要一定的創(chuàng)新能力作為支撐。類比法是一種抽象的思考方式，它需要采用抽象的方式將具體化的事物形象的表示出來，將兩個看似沒有任何關(guān)系的事物聯(lián)系在一起，尋找兩個事物的相似處，以便于探索未知的領(lǐng)域。

二、類比復習教學存在的不足與注意事項

在采用類比的方式進行學習的過程中，存在一定的問題，大部分的學者對其進行了分析。例如天津市教育科學院的曹瑞，他在研究類比學習法的過程中發(fā)現(xiàn)，類比法具有一定的高效性，但也存在一定的問題。曹瑞將其研究寫進《類比教學法的初探》中，其中指出在采用類比法進行學習的過程中，應該注意以下三點：

（1）學習的過程中，類比法的使用要適當；（2）教學過程中使用類比法要先考慮好學生的年齡；（3）類比教學的次數(shù)要適量。

蘭州大學的王萍碩士曾在其學術(shù)論文《類比思維在化學教學中的應用》中對教學中使用類比法的注意事項進行了分析：（1）類比思維具有一定的或然性。在前面的文章中已經(jīng)提到類比法的教學方式存在一定的或然性，類比之后的結(jié)果不一定具有科學性，產(chǎn)生或然性的主要原因是因為類比的兩個事物不僅具有一定的相關(guān)性，還具有一定的差異性，所以，在使用類比法進行學習的過程中，還應該注意兩個事物之間的差異性；（2）類比法具有多樣性。類比法在一定程度上具有極強的創(chuàng)造性，在學習同一個知識點的時候，可以建立多個類比關(guān)系，為此，在學習的過程中，不僅需要使用類比法對書本的事物進行分析，還需要對教材以外的知識點進行類比學習；（3）在使用類比法進行學習的時候，類比法具有一定的適用性；（4）學習類比法的時候需要一定的主動性。類比法是一種具有科學性的學習方式，在使用類比法進行學習的過程中，不僅可以建立完善的知識結(jié)構(gòu)體系，還可以加深多已經(jīng)學習到知識的印象，可以有效地提升學習的效率。

三、高中物理電碰學知識內(nèi)容及特點

人教版高中物理教材的電感學部分由《靜電場》、《恒定電流》、《磁場》和《電溢感應》四章內(nèi)容組成。我們在進行電磁學內(nèi)容的學習之前，所學習的直線運動、受力分析、曲線運動以及功和能都是在宏觀物理世界下進行的，《靜電場》章節(jié)以介紹電荷及其守恒定律作為開端，將同學們帶入微觀物理世界。在認識電荷之后，《靜電場》章節(jié)接下來便是對庫侖定律和電場強度這兩個非常重要的內(nèi)容的學習。同學們在以往的初中階段學習關(guān)于電學的內(nèi)容都是比較宏觀的認知，接觸微觀電學的知識剛開始會讓學生覺得比較難以接受，尤其是完全看不見摸不著的電場疆度這個概念更是讓學生感覺到困難。之后對于電勢、電勢能、電勢差以及電勢差與電場力度關(guān)系的學習就更讓學生感覺到混亂了，很多同學學習了這部分知識就只是單單記住了概念和公式，并不能真正理解各個概念以及概念之間的關(guān)系?！鹅o電場》章節(jié)接下來的內(nèi)容則是關(guān)于靜電場中的一些現(xiàn)象的理解，包括靜電現(xiàn)象的應用和電容器，以及帶電粒子在電場中的運動，其中帶電粒子在電場中巧運動是整個《靜電場》章節(jié)最重要的內(nèi)容，在以往的復習中也了解到高考物理中每年都會對這個知識進行考察。

四、應用

1.概念和物理量的類比

（1）靜止電荷之間的相互作用使經(jīng)過電場來實現(xiàn)的。在日常生活中，電場既看不見又摸不到，但是電場是真實存在的，并對處在電場中的電荷q具有一定的影響，為了了解電場的強弱，可以使用計算電場強度的公式E= ，公式中E表示電場的強度，主要與電場原、電場的位置以及電場周圍的環(huán)境有關(guān)，與測試的電荷q沒有直接的關(guān)系。同樣，磁極之間、電流之間也是通過一種介質(zhì)來相互影響的，這種介質(zhì)就是磁場。磁場與電場一樣看不見摸不到，但是對于處在磁場的電荷q有著較強的影響，為了了解磁場的強弱，我們使用B表示磁場的強弱，可以使用計算電場強度的公式B= ，主要的方向為探測電荷的零力線方向。經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，磁場的強弱B與產(chǎn)生磁場的電流、磁場的位置、磁場周圍的環(huán)境有關(guān)，與實驗的電q以及電荷的運動速度v沒有關(guān)系。這就可以表明電場與磁場之間的概念具有一定的相關(guān)性。（2）電場線并不是真實存在的，為了可以有效地了解、描述電場，引入了電場線，電場線的疏密程度真是的反應了電場的強弱，電場線某一點的切線方向就是電場線的方向，同樣，為了更好地表示磁場的強弱也引入了磁感線，磁感線的疏密程度真是的反應了磁場的強弱，磁感線某一點的切線方向就是這個點磁場的方向。電場、磁場中有很多物理量都可以使用類比的方式進行學習。比如，點電荷對應電流元、介電常數(shù)對應磁介常熟、電場的強弱情況對應磁場的強弱情況、電場強度通量對應磁場通量、電偶極子對應分子電流、分子電偶對應分子磁矩、電介質(zhì)對應磁介質(zhì)、電極化強度對應磁化強度、電場電位的移動對應磁場強度、等等。

2.位移電流和傳導電流的類比

位移電流Id是麥克斯韋在了解電容器中電流的連續(xù)性而提出的，位移電流本質(zhì)就是電場發(fā)生變化引起的，并不是因為電荷的運動而產(chǎn)生的。變化的電場在其周邊的空間中會激發(fā)磁場，這種磁場與傳導電流的Ic周圍激發(fā)的磁場相似，所以，就這個方面來看，變化的電場就相當是電流的作用——位移電流，為此，傳導電流與位移電都是產(chǎn)生磁場的主要原因，與其相對應的 Maxwell 方程就應是 。兩者之間不同的地方就是傳導電流是由運動的電荷所產(chǎn)生的的，而位移電流則是由變化的電場產(chǎn)生的，所以，在學習的過程中，可以將位移電流這一抽象的知識點與已經(jīng)學習的傳導電流使用類比法的方式學習，這樣有利于掌握兩者的物力本質(zhì)，同時也便于掌握兩者之間的區(qū)別。

3.電磁場邊值關(guān)系的類比

在上述內(nèi)容之中，我們提到了Maxwell方程組中的電場與磁場公式具有一定的對稱性，通過這樣的相似性，可以將兩者相應的積分形式應用到介質(zhì)的分界面中，可以有效地得到電磁場之間的關(guān)聯(lián)性。所以，在學習的過程中，可以使用類比的方法獲得電磁場的邊值關(guān)系，更好的利用邊值關(guān)系進行解題。首先，將Maxwell方程組電場與磁場封閉曲面通量的兩個公式應用到介質(zhì)分界面中，可以得到電磁場法相分量的邊值關(guān)系 。

電位移矢量D的法向分量在分界面的兩側(cè)不具有連續(xù)性，這一躍變的物理主要是由于界面上存在的面電荷分布形成的，如果不存在面電荷分布那么分界面的兩側(cè)就具有連續(xù)性，同樣的，磁感應強度B的法向分量具有連續(xù)性。其次，因為電磁場環(huán)流定理在分界面上的應用可以有效地獲得電磁場切向分量的邊值聯(lián)系 。電場強度E的切向分量具有連續(xù)性，磁場的強度H切向分量在分界面的兩側(cè)不具有連續(xù)性，當分界面上出現(xiàn)電流的時候，就會導致磁場強度的切向分量不具有連續(xù)性，與其相對應的，如果不存在電路那么磁場強度的切向分量連續(xù)。

4.公式的類比

兩個結(jié)果在形式上具有一定的對應性。類似的案例還有很多，在這里就不都列舉出來了?？傊谑褂酶拍钆c公式進行類比的時候，我們可以發(fā)現(xiàn)電場與磁場之間存在共同點，如果將磁場與電場的物理量進行對應分析的時候，那么相應的公式也具有相似我的數(shù)學形式。所以，在電場與磁場學習的過程中，需要加強兩者物理量上的對應分析，全面的了解電場、磁場物理量之間的聯(lián)系性，更好的運用類比法進行學習，熟練的掌握兩者的概念以及公式。

結(jié)束語

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，電場、磁場兩部分內(nèi)容具有一定的關(guān)聯(lián)性，并且從知識點以及數(shù)學公式分析的過程中，發(fā)現(xiàn)兩者都具有較強的對稱性。所以，在進行電磁場學習的過程中，可以適當?shù)氖褂妙惐确▽﹄姶艌龅母拍?、公式、物理量、兩者的?guī)律進行學習，這樣更容易掌握兩者的概念、公式的運用，有效地解決學習中出現(xiàn)的各種問題，激發(fā)學生的學習欲望。

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（作者單位：山東省濟寧市育才中學）