類(lèi)比法在電磁學(xué)教學(xué)的應用
類(lèi)比法在電磁學(xué)教學(xué)的應用【1】
【摘要】中學(xué)物理教學(xué)中應用類(lèi)比法去講解概念、規律，求解習題及進(jìn)行復習，不僅易于教學(xué)，而且可擴展學(xué)生的視野、提高分析的綜合遷移能力。
【關(guān)鍵詞】類(lèi)比法 電場(chǎng) 磁場(chǎng) 疊加場(chǎng) 重力場(chǎng)
類(lèi)比法，就是人們根據兩個(gè)對象之間在某些方面的相同或相似，推論出它們在其他方面也可能相同或相似的一種認識事物的思維方法。
將類(lèi)比法應用于中學(xué)物理教學(xué)中，則可把學(xué)生所熟悉的知識與陌生的知識相比較，為認識新事物提供線(xiàn)索和方向，以加強知識間的橫向聯(lián)系與溝通，從而達到舉一反三的目的。
學(xué)生覺(jué)得物理難學(xué)，尤其是電磁學(xué)部分，更是覺(jué)得概念抽象，習題也很難理解。
我們在這部分內容的教學(xué)中應用類(lèi)比法去講解概念、規律，求解習題及進(jìn)行復習，不僅易于教學(xué)，而且可擴展學(xué)生的視野、提高分析的綜合遷移能力。
一、電場(chǎng)與重力場(chǎng)
在講授電勢時(shí)，將電場(chǎng)和重力場(chǎng)進(jìn)行類(lèi)比，找出共同點(diǎn)――電場(chǎng)力和重力做功都與路徑無(wú)關(guān)。
為此，首先引入重力勢能的概念，把一個(gè)質(zhì)量為m1的物體放在高度為h的地方，它具有重力勢能m1gh，把質(zhì)量為m2、m3……的物體放在高度為h的地方，它們分別具有重力勢能m2gh、m3gh……其勢能值各不相同，但m1gh/m1=m2gh/m2=m3gh/ m3……=gh是一個(gè)恒量，我們可以把gh叫做重力勢。
其值只決定于重力場(chǎng)中的位置和零點(diǎn)的選擇，與放入重力場(chǎng)中的物體的質(zhì)量無(wú)關(guān)。
由于學(xué)生對重力場(chǎng)知識了解較多，對重力勢容易接受，再用類(lèi)比法引入電勢的概念，分析它的性質(zhì)和區別于重力場(chǎng)的特點(diǎn)，這就化“抽象”為“具體”，使學(xué)生對新知識有似曾相識的親近感，深化了教學(xué)內容。
二、疊加場(chǎng)與重力場(chǎng)
輕桿與球、輕繩與球兩種模型在重力作用下在豎直平面內做完整圓周運動(dòng)的條件建立后，學(xué)生在學(xué)習到帶電小球在電場(chǎng)中特別是疊加場(chǎng)中的圓周運動(dòng)問(wèn)題時(shí)，往往不能透徹分析。
此時(shí)，教師如能幫助學(xué)生通過(guò)等效重力場(chǎng)的角度去思考即將電場(chǎng)和重力場(chǎng)疊加后成為一合力的疊加場(chǎng)G’，則學(xué)生的思維就不存在障礙了。
例如.如右圖所示，輕繩系一帶正電、重G的小球懸掛在豎直向上的勻強電場(chǎng)中，使小球以懸點(diǎn)O為圓心在豎直平面內作圓周運動(dòng)，則()：
A.小球可能作勻速圓周運動(dòng)B.小球只能作變速圓周運動(dòng)C.小球經(jīng)最低點(diǎn)A時(shí)，繩子拉力可能最小
D.在小球經(jīng)最高點(diǎn)B時(shí)，繩子拉力一定最小
解析：球受重力G、向上的電場(chǎng)力F及繩的拉力T。
將G與F合成為一等效的重力場(chǎng)G’后，只需分析球在重力場(chǎng)G’中的運動(dòng)就行了。
G’可能有三種情況：
�、貴=G，G’=0，球受繩拉力T作用而在豎直平面內做勻速圓周運動(dòng)，此時(shí)T=mv2/L不變。
�、贔 �、跢>G，G’向上，轉換一下思維角度，球仍作變速圓周運動(dòng)，在最高點(diǎn)B(G’中的“最低點(diǎn)”)，速度最大，T最大;最低點(diǎn)A(G’中的“最高點(diǎn)”)，速度最小，T也最小。
故選A、C。
三、電場(chǎng)與磁場(chǎng)
電場(chǎng)與磁場(chǎng)統稱(chēng)電磁場(chǎng)，它們間存在著(zhù)緊密的聯(lián)系，在一定的條件下可以相互轉化。
在教學(xué)中若采用圖表類(lèi)比，知識結構、研究方法與教材的理論構思將一目了然。
如：
綜上所述，類(lèi)比法在物理教學(xué)中能起到解釋、啟發(fā)、模擬、辨析的作用，對于培養學(xué)生的科學(xué)研究能力、創(chuàng )新能力有著(zhù)很大的幫助，能起到很好的教學(xué)效果，能夠有效提高教與學(xué)的效率，但是在教學(xué)過(guò)程中也不可盲目類(lèi)比，不能把類(lèi)比的思想隨意擴大化，類(lèi)比要恰當到位，這樣才能最大化地發(fā)揮類(lèi)比的積極作用。
類(lèi)比法在電磁學(xué)及剛體運動(dòng)中的應用【2】
【摘要】教學(xué)要適應時(shí)代發(fā)展的需要，就要重視學(xué)生學(xué)習方法的培養，要采取恰當的教學(xué)模式和手段，多角度、多層次地來(lái)培養學(xué)生的學(xué)習能力和創(chuàng )新能力。
【關(guān)鍵詞】類(lèi)比法;靜電場(chǎng);質(zhì)點(diǎn)平動(dòng);剛體轉動(dòng)
一切物質(zhì)都在不斷地運動(dòng)、變化著(zhù)，絕對不運動(dòng)的物體是不存在的。
而物理學(xué)研究的是物質(zhì)運動(dòng)的最基本最普遍的形式，包括機械運動(dòng)、分子熱運動(dòng)、電磁運動(dòng)、原子和原子核內的運動(dòng)等等。
隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，在與生物學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)等學(xué)科的相互滲透中，物理學(xué)不僅本身得到了迅速發(fā)展，同時(shí)也推動(dòng)了其他學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展，順應時(shí)代發(fā)展的潮流，教學(xué)應著(zhù)眼于造就一大批開(kāi)拓型、創(chuàng )新型人才，以適應科學(xué)發(fā)展的需要，而培養學(xué)生的創(chuàng )造性思維，有一套系統的學(xué)習方法就顯得尤為重要。
一、類(lèi)比法
類(lèi)比法是學(xué)習中經(jīng)常采用的一種方法，它就是人們根據兩個(gè)對象之間在某些方面的相同或相似，推論出它們在其他方面也可能相同或相似的一種認識事物的思維方法。
它能幫助我們從已知事物的有關(guān)理論建立假說(shuō)去說(shuō)明新事物;用某些已知的屬性來(lái)說(shuō)明未知的屬性，可以增強說(shuō)服力，使人們容易理解。
類(lèi)比法不是簡(jiǎn)單的模仿，而是富有創(chuàng )新性的思維方法。
其使用過(guò)程是選擇兩個(gè)對象或事物(可以是同類(lèi)或異類(lèi))，并對它們某些相同或相似的性質(zhì)進(jìn)行對比，從異中求同，或同中見(jiàn)異，從而產(chǎn)生新知，或得到創(chuàng )造性成果。
因此類(lèi)比法是實(shí)現創(chuàng )新的其中一種方法，在人們認識世界和改造世界的活動(dòng)中具有重大意義。
在研究問(wèn)題時(shí)，我們經(jīng)常會(huì )發(fā)現某些新問(wèn)題有一種似曾相識的感覺(jué)。
這個(gè)時(shí)候類(lèi)比法就派上了用場(chǎng)，通過(guò)研究這種相似性，利用已知的物理規律去尋找未知的物理規律，從而發(fā)現新的結論、新的規律，創(chuàng )造出新的理論。
許多物理上的重大科學(xué)發(fā)現，其中包括許多物理定律、公式和推論，都是運用類(lèi)比法的碩果。
二、類(lèi)比法的簡(jiǎn)單應用舉例
1.靜電場(chǎng)類(lèi)比重力場(chǎng)
運用類(lèi)比教學(xué)法，既能激發(fā)興趣，同時(shí)又進(jìn)行了科學(xué)思維和科學(xué)方法的示范，學(xué)生遇到新的概念和規律也能作類(lèi)比分析，逐漸養成好的學(xué)習習慣，形成一套系統的學(xué)習方法。
由于靜電場(chǎng)力和重力做功都與路徑無(wú)關(guān)均屬于保守力，所以二者對應的場(chǎng)也有很多相似之處。
單純從靜電場(chǎng)角度去分析其性質(zhì)較為復雜而重力場(chǎng)我們早已熟知，所以在分析靜電場(chǎng)性質(zhì)時(shí)可以采用類(lèi)比法，將靜電場(chǎng)類(lèi)比為重力場(chǎng)，詳見(jiàn)表1。
2.庫侖定律類(lèi)比萬(wàn)有引力定律
任何兩個(gè)物體間都有相互吸引力，其作用力大小與它們之間距離的二次方成反比，與兩物體質(zhì)量乘積成正比，表達式為F=GMm/r?;1785年法國物理學(xué)家庫侖用扭秤實(shí)驗對電荷間的相互作用力進(jìn)行了定量的研究，總結出真空中庫侖定律：在真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間的作用力大小與兩點(diǎn)電荷帶電量乘積成正比，與它們之間距離的二次方成反比，數學(xué)表達式為F=KQq/r?，我們可以發(fā)現萬(wàn)有引力定律和真空中庫侖定律在形式上非常相似，K和G均為常數，萬(wàn)有引力與庫侖力大小均與二者距離二次方成反比。
3.點(diǎn)電荷類(lèi)比質(zhì)點(diǎn)
物體的運動(dòng)是復雜的，根據研究的需要，建立一個(gè)與實(shí)際情況差距不大的“理想模型”是非常必要的，點(diǎn)電荷和質(zhì)點(diǎn)均是為研究問(wèn)題方便而引入的抽象的物理模型。
如果物體的形狀和大小對研究問(wèn)題影響不大時(shí)，可以忽略其大小和形狀，用一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)來(lái)代替該物體，將這樣的抽象物理模型定義為質(zhì)點(diǎn);點(diǎn)電荷概念的引入可以類(lèi)比質(zhì)點(diǎn)，點(diǎn)電荷也是一種抽象的物理模型，當帶電體的幾何形狀對研究問(wèn)題影響不大時(shí)，可以忽略其大小形狀及電荷分布情況，認為所有電荷都集中在一個(gè)點(diǎn)上，將這樣的一個(gè)抽象物理模型定義為點(diǎn)電荷。
4.剛體轉動(dòng)類(lèi)比質(zhì)點(diǎn)平動(dòng)
為研究問(wèn)題方便在《力學(xué)》中引入了兩個(gè)抽象的物理模型――質(zhì)點(diǎn)和剛體，由于質(zhì)點(diǎn)和剛體分別研究的是平動(dòng)和轉動(dòng)問(wèn)題，因此，看似沒(méi)有緊密聯(lián)系，但二者的運動(dòng)規律卻有及其相似之處，加以比較進(jìn)行應用學(xué)生接收效果會(huì )更好。
平動(dòng)和轉動(dòng)運動(dòng)規律對比一覽表(詳見(jiàn)表2)。
通過(guò)以上列表可以發(fā)現二者在形式上極其相似，找到二者異同就可以更好的加以運用，在處理剛體轉動(dòng)問(wèn)題時(shí)類(lèi)比質(zhì)點(diǎn)平動(dòng)的運動(dòng)規律，就可以準確快速處理相關(guān)問(wèn)題，起到事半功倍的效果。
5.磁感線(xiàn)類(lèi)比電場(chǎng)線(xiàn)，磁通量類(lèi)比電通量
磁感線(xiàn)和電場(chǎng)線(xiàn)都不是實(shí)際存在的曲線(xiàn)，均是為研究問(wèn)題方便而引入的假象曲線(xiàn)，二者的疏密均代表相應場(chǎng)的強弱，曲線(xiàn)在某點(diǎn)的切線(xiàn)方向代表相應場(chǎng)在該點(diǎn)的強弱;磁通量和電通量也有著(zhù)非常相似的地方，分別代表穿過(guò)某一個(gè)面的磁感線(xiàn)條數和電場(chǎng)線(xiàn)條數。
三、運用類(lèi)比法教學(xué)，建立樹(shù)形網(wǎng)絡(luò )知識圖
在教學(xué)中，要特別重視在講授新概念時(shí)聯(lián)系舊知識，建立新舊知識網(wǎng)絡(luò )，在新舊知識類(lèi)比中加深理解，開(kāi)拓思路，對知識網(wǎng)絡(luò )及時(shí)進(jìn)行梳理，使知識條理化。
隨著(zhù)教學(xué)的深入學(xué)生掌握的知識逐漸形成網(wǎng)絡(luò )，這里有知識的橫向的拓展，也有縱向的知識深入，學(xué)生的知識和能力就產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，學(xué)生的創(chuàng )造性思維的發(fā)展也就寓于其中了。
四、結語(yǔ)
以上幾個(gè)例子是類(lèi)比法在教學(xué)中的簡(jiǎn)單應用舉例，在其他學(xué)科中也可嘗試使用此法，會(huì )起到事半功倍的效果。
因此教學(xué)要適應時(shí)代發(fā)展的需要，就要重視學(xué)生學(xué)習方法的培養，要采取恰當的教學(xué)模式和手段，多角度、多層次地來(lái)培養學(xué)生的學(xué)習能力和創(chuàng )新能力。
參考文獻
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類(lèi)比法在高中物理電磁學(xué)復習中的應用【3】
摘要：本文主要闡述了類(lèi)比法的含義及特點(diǎn);探討了類(lèi)比法在高中物理復習教學(xué)中的意義;討論了類(lèi)比法在高中物理電磁學(xué)復習中的應用。
關(guān)鍵詞：類(lèi)比法 高中物理 電磁學(xué)復習 應用
類(lèi)比法在實(shí)際教學(xué)中，尤其是理科教學(xué)中發(fā)揮了極其重要的作用。
高中物理復習時(shí)間緊、任務(wù)重，而電磁學(xué)又是高中物理復習的重點(diǎn)和難點(diǎn)，因此運用類(lèi)比法進(jìn)行復習，不僅可以幫助學(xué)生建立電磁學(xué)知識體系，還可以極大地提高學(xué)習效率。
一、類(lèi)比法的含義及特點(diǎn)
類(lèi)比是一種根據兩個(gè)或兩類(lèi)對象的相同或相似方面來(lái)判斷它們在其他方面也可能相同或相似的一種推理方法。
由概念可知，類(lèi)比法的基本特點(diǎn)就是“比較”和“推理”。
所謂“比較”是指通過(guò)想象、聯(lián)系、分析等思維方式在具有某種相似關(guān)系的兩個(gè)對象之間建立聯(lián)系;而“推理”則是需要根據這種聯(lián)系，運用實(shí)驗等實(shí)踐方式進(jìn)一步判斷這種聯(lián)系的準確性與可靠性，進(jìn)而達到從已知對象性質(zhì)推斷未知對象性質(zhì)的目的。
二、類(lèi)比法在高中物理知識復習中應用的意義
(一)有利于降低物理知識復習的難度
進(jìn)入高中階段，物理課程無(wú)論是從知識量上，還是從知識難度上都有了一個(gè)較大的提升，而在復習中，一些學(xué)生由于一時(shí)無(wú)法建立完善的知識體系，從而出現了學(xué)習障礙，因此，教師可以引導學(xué)生從舊知識出發(fā)，在教學(xué)言語(yǔ)、講授方法、物理思維等方面進(jìn)行類(lèi)比，使學(xué)生在相對簡(jiǎn)單的舊知識中找到與新知識的內在聯(lián)系與差異，進(jìn)而完成復習內容的遷移。
(二)有利于改善物理復習教學(xué)的效果
高中物理相較于初中物理而言，邏輯性和抽象性更為明顯，因此，一些學(xué)生在復習中，常常會(huì )出現掌握了基礎知識卻不能靈活運用的情況，從而影響了復習教學(xué)的效果。
而究其原因，就是學(xué)生還沒(méi)有形成系統的知識體系，沒(méi)有形成對物理規律的深刻認識，因此，高中物理教師在復習教學(xué)中應該根據基本的物理規律，對教學(xué)內容進(jìn)行整合，以深化學(xué)生的理解，進(jìn)而提高學(xué)生運用知識的能力。
(三)有利于培養學(xué)生的類(lèi)比思維和創(chuàng )新能力
類(lèi)比不僅是一種教學(xué)方法，還是一種思維方式，高中物理教師在復習教學(xué)中，一方面可以利用概念類(lèi)比、因果類(lèi)比等方式幫助學(xué)生進(jìn)行知識梳理;另一方面還應該引導學(xué)生掌握類(lèi)比這種思維模式，并通過(guò)對物理規律的探究，以及對物理知識的遷移實(shí)現學(xué)習方法的創(chuàng )新。
三、類(lèi)比法在高中物理電磁學(xué)復習中的應用
(一)共存類(lèi)比的應用
共存類(lèi)比是一種較為直觀(guān)，也比較容易被學(xué)生接受的類(lèi)比方法，該方法主要利用知識之間簡(jiǎn)單的相似關(guān)系來(lái)確定推理鏈條。
在物理知識中，電場(chǎng)與磁場(chǎng)之間存在許多相似的關(guān)系，因此，教師在復習教學(xué)中，就可以運用共存類(lèi)比將這些關(guān)系一一列出，如電荷之間的作用力與磁極之間的作用力，都遵循著(zhù)同名相斥、異名相吸的規律;磁極周?chē)拇艌?chǎng)可以類(lèi)比電荷周?chē)碾妶?chǎng)等。
而經(jīng)過(guò)引導，學(xué)生就會(huì )順著(zhù)這共存類(lèi)比的思路不斷探究電磁的相關(guān)知識，進(jìn)而完成了由“電”到“磁”的推導。
(二)因果類(lèi)比的應用
因果類(lèi)比顧名思義，就是根據類(lèi)比對象之間存在的相似的因果關(guān)系而形成的一種推理中介。
例如在“電流的形成”的復習過(guò)程中，教師就可以運用水流形成的相關(guān)知識進(jìn)行因果類(lèi)比：水之所以會(huì )流動(dòng)有兩個(gè)關(guān)鍵的因素，那就是水和地勢的高度差，而如果將電流與水流進(jìn)行類(lèi)比，那么相當于“水”的就是電荷，而相當于“高度差”的就是電壓，這樣電荷就會(huì )在電壓所形成的電場(chǎng)力的作用下，沿著(zhù)一個(gè)固定的方向不斷運動(dòng)，進(jìn)而形成電流。
而這樣的類(lèi)比既形象又準確，大大提高了學(xué)生對知識的掌握程度。
(三)對稱(chēng)類(lèi)比的應用
對稱(chēng)是客觀(guān)事物中普遍存在的一種對比關(guān)系，而運用這種關(guān)系所形成的對稱(chēng)類(lèi)比方法，也是高中物理教學(xué)中比較常見(jiàn)的一種教學(xué)方法。
前面已經(jīng)提到，在電和磁之間存在著(zhù)千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，而對稱(chēng)聯(lián)系也是其中的一種，如電場(chǎng)中的正負電荷的對稱(chēng)性，與磁場(chǎng)中的南北磁極的對稱(chēng)性極為類(lèi)似，而運用這一特點(diǎn)，教師可以讓學(xué)生根據電流的磁效應來(lái)類(lèi)比推斷磁場(chǎng)中感應電流的情況，進(jìn)而使學(xué)生深刻理解“電生磁，磁生電”的內在含義。
(四)性質(zhì)類(lèi)比的應用
在物理教學(xué)中，運用相似的規律、概念來(lái)推斷不同知識點(diǎn)之間相同的性質(zhì)關(guān)系，不僅有利于學(xué)生的理解，也有利于提高復習效率，例如歸納“電功率”的知識點(diǎn)時(shí)，教師就類(lèi)比了“速度”和“功率”的概念，前者利用“物體在單位時(shí)間內通過(guò)的位移”來(lái)表述“物體運動(dòng)快慢”的性質(zhì)，而后者則根據“物體在單位時(shí)間內做的功”，來(lái)定義“物體做功快慢”，這樣通過(guò)類(lèi)比我們就很容易的出“電功率”是利用“用電器在單位時(shí)間內所消耗的電能”來(lái)表示“電器消耗電能快慢”這一性質(zhì)。
這樣的類(lèi)比可以讓學(xué)生在物理知識融匯貫通的基礎上，對物理規律形成深刻的認識與理解。
四、結語(yǔ)
總之，類(lèi)比法是一種符合人類(lèi)認知規律和思維模式的科學(xué)方法，在高中物理電磁學(xué)復習中，應用類(lèi)比方法，不僅可以把知識重難點(diǎn)納入到已有知識系統中來(lái)，變難為易、化繁為簡(jiǎn)，還可以激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng )造力，進(jìn)而達到啟發(fā)思路、舉一反三，提高學(xué)生思維能力的教學(xué)目的。
參考文獻：
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