在物理教学中,常有这样的问题,如果单以问题本身的物理知识去做解释,常常难点最终还是难点,最终学生还是觉得难以理解。而如果恰当地运用类比的方法,用学生熟知的事物与其对照理解,则可化难为易。也有这样的问题,学生虽能对知识有所理解,但印象不深,而如果恰当地运用类比,则可使学生留下深刻的印象。我在初中物理教学中多处具体运用了类比的方法,这里作一辑录。
1.导体为什么容易导电
导体容易导电,因为导体中有较多的自由电荷。为什么有较多的自由电荷就容易导电呢?由于初中生没有电场方面的知识,使这一问题难以从物理知识上给以很好的解释。而下面的类比可很好地解决这一难题。
有一条路南北贯通,南端无人,北端有许多人,中间并排三人(设此路只能并排放下三人)。现南北两端各有一块适于生产居住的沃土,于是应有一些人沿路从北端向南端迁移。如果中间三人至少有一人能够自由移动,则人可通过此路发生转移,可称之为此路“导人”;中间三人能自由移动而向南端转移者越多,人通过此路发生转移越容易,可称之为此路越容易“导人”;如果中间三人都不能自由移动,则人不能通过此路发生转移,可称之为此路不“导人”。可见,路导不导人,在于路上的人中有无能够自由移动的人。正如物体导不导电,在于物体中的电荷中有无自由电荷。导体中有较多自由电荷,因此导体容易导电。
2.电流的方向
用“讲台上的老师向东走和讲台下的学生向西走效果相同——都是师生间距离缩短”类比“正负电荷向相反方向移动效果相同”,从而使学生理解“把正电荷定向移动的方向规定为电流方向,把负电荷定向移动的反方向说是电流方向”。
3.串联电路各处的电流相等
用“图1所示水管中的水一直流动,在相同时间内,从A处流过的水和从B处流过的水一样多(尽管A处比B处细)”类比“串联电路中,相同时间内各处通过的电量一样多(即使两段粗细不同的同种导线相串联)”,从而很好地理解“串联电路各处的电流都相等”。
4.并联电路中电流的表示、串联电路中电压的表示
用“李姓父子三人不并称李大、李二、李三”类比“并联电路干路与两支路中的电流不并称I1、I2、I3,而分别叫I、I1、I2;串联电路的总电压与两串联部分两端的电压不并称U1、U2、U3,而分别叫U、U1、U2”。
5.导体和绝缘体之间没有绝对的界限
用“人的个头高低没有绝对的界限”类比“导体和绝缘体之间没有绝对的界限”。
6.导体的电阻跟导体的横截面积的关系
用“放学了,同学们涌向校门。开大门,容易出,可谓大门‘人阻’小;开小门,不容易出,可谓小门‘人阻’大”类比导体的电阻跟导体的横截面积的关系。
7.电阻与电流无关
用“有人说‘这个孩子与他父亲长相真一样’,无人说‘这个人与他儿子长得真一样’”类比“我们说导体中的电流与导体的电阻有关,而不说导体的电阻与导体中的电流有关”。
8.套用物理公式时物理量的一致性
用“张冠张戴”类比物理公式中物理量的同体性;用“幼儿帽幼时戴”类比物理公式中物理量的同时性;用“驴头画在牛身上,驴不是驴,牛不是牛”类比物理公式套用中物理量的不同体的错误性;用“幼儿时帽成年戴”类比物理公式套用中物理量的不同时(如某电阻10伏时的电压与5伏时通过的电流相除)的错误性。
9.角标
用“商标可用于区别同一类商品”类比“角标可用于区别同一类物理量”;用“商品的商标应有确定的意义,如产品上有图2
所示商标,就表示该产品是山西浑源产品(浑源县城座落在恒山脚下),从而使消费者见标识物”类比“同一话题中,物理量的角标应有确定意义,如U1和I1通常应表示R1两端的电压和其中的电流,或表示多种情况中某导体第一种情况下两端的电压和其中的电流,即角标‘1’应表示‘第一物’或‘第一种情况下’之确定意义,从而让读者见标识量”。
10.串、并联电路中电热与电阻的关系
用“在儿子面前是老子;在老子面前是儿子。这并不矛盾。”类比“电阻器串联在电路中,电热与电阻成正比;电阻器并联在电路中,通电相同时间,电热与电阻成反比。这并不矛盾。”
11.线圈切割磁感线运动
用“刀向菜运动和菜向刀运动都能切割菜”类比“旋转线圈与旋转磁极都可切割磁感线”;用“菜朝上向刀运动使菜被切,相当于刀朝下向菜运动切菜”类比“磁极顺时针旋转使磁感线被线圈切割,相当于线圈逆时针旋转切割磁感线”。
12.功和能的关系
用“买货要有钱”类比“做功要有能”;用“花钱买货”类比“消耗能量做功”;用“能买的货多则钱多”类比“能做的功多则能量大”;用“买了货钱变少”类比“做了功能减少”;用“不买货不一定无钱”类比“不做功不一定无能量”。
13.四冲程汽油机工作过程中能的转化
用“春种一粒粟”类比“四冲程汽油机压缩冲程中少量机械能转化为内能”;用“秋收万颗籽”类比“四冲程汽油机做功冲程中大量内能转化为机械能”;用春种与秋收的关系类比压缩冲程对做功冲程的铺垫。
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