中学物理教学之类比法探讨

殷竹花

摘要：中学物理有很多有益的教学方法，采取适当的教学方法有益于引导学生深入挖掘学科内涵，培养其学科学习与钻研的兴趣，作者在本文中探索了类比法这一教学手段，阐述其在具体的教学过程中如何引发学生的学科兴奋点。

关键词：类比法、中学物理、教学、弹簧、电阻、电容

在中学物理中，有一些知识内容表面看上去不相关，但处理这些知识的方法却是一样的。挖掘这些知识内在的关联，有助于学生更深刻地掌握“学法”，落实学科核心素养，这就是类比法教学。下面笔者以“弹簧、电阻、电容”三个知识为例，探讨类比法在教学中的应用。

1.弹簧的弹力

师：弹簧的弹力与什么相关？

生：胡克定律：，与劲度系数和形变量有关。

师：请作出其F—x图像，并分析、挖掘其意义。

生：如图1，F—x图像为一条过原点的倾斜直线，其斜率

为弹簧的劲度系数k。

师：依据图线，我们还能得到什么结论？

生：因为图线是线性图像，有。

师：如果我们把x看作自变量，F看作因变量，则是一个函数。我们以看待函数的思想来看待这个式子，会发现每一个x对应于一个F，从物理学的角度看，x和F是可观测量，在函数变化延展的过程中，有一个量保持不变，这个量是什么？这个量意味着什么？

生：弹簧的劲度系数k，它表征着弹簧自身的属性。

师：很好。那么，如果两个原长相等的弹簧并联或串联起来，如图2，则新组成的弹簧的劲度系数又是多少？

生：……（超出能力范围）

2.电阻器的电阻

上面在讨论新构造的弹簧的属性时，学生遇到了知识上的瓶颈，作为教师，当然可以直截了当地推导一遍，然后告诉学生答案，这样看上去是加快了教学进度，提高了教学效率，其实由于并没有真正教给学生学习的方法，学生的学习不深入，对课程的体会也不够深刻。笔者在教学过程中进行了知识方法的迁移。

师：我们回顾一下我们熟知的知识：电阻。我们是如何测量电阻的？

生：欧姆定律：，通过测量电阻器两端的电压和流过电阻的电流可以得到电阻R。

师：请比较一下电阻与劲度系数的相同点。

生：它们都使用了比值定义法，并且都与相应测量量无关，表征的是物体本身的固有属性。

师：很好。接下来请作出电阻的串联与并联后的等效电阻。

生：如图3.

师：很好，请用类似手法作出弹簧串联并联（图2）后的等效弹簧的劲度系数。

对并联弹簧，有。

师：非常好。下面我们再考虑另一个内容：电容器的电容。

3.电容器的电容

我们考虑电容器的电容，其测量方法为，电容值C由其本身构造决定，与Q、U无关。这些性质均与电阻器的电阻、弹簧的劲度系数有相同的数理本质。因此，我们考虑电容器的串并联，也可以采用一样的手法。

师：下面我们来看一个新的电路器件——电容器。它的电容是这样定义的：，其中电量Q、电压（电势差）U是测量量，C是描述电容器固有属性的物理量。下面请考虑电容器的串联和并联后的等效电容。

4.小结与引导

师：请回顾一下上面知识的相似处与我们处理的手法。

生：第一，以上三个知识都用了比值定义法;第二，劲度系数、电阻、电容都是其元件本身的属性，与相应的测量量无关;第三，它们都是标量，都可以进行串并联操作。我们再理清它们各自的串并联规律时紧紧抓住了知识对应的定义式，并根据其结构进行数理变换，处理的手法是一样的。

师：我们发现弹簧、电容器串联的结果，结构上和电阻器的并联相类似，而其并联的结果，结构上和电阻器的串联相类似。是什么原因？有什么启发吗？

生：如果我们定义一个新的物理量，比如，则可以统一弹簧、电阻器、电容器的串并联后的数理形式。

师：非常好！那么同学们可以自行探讨一下我们新定义的物理量D与已知的电阻R有什么关联，它又表征了怎样的物理内涵。

生：（學生发表自己的理解，并表达自己的收获与兴趣。）

在以上的教学过程中，作者把三个看上去毫无关联的知识点，通过类比法联系在一起，引导学生挖掘其知识内涵与处理方法，有助于提高学生认识物理学科的内在逻辑，培养学生探索精神，深化学生学科素养。

参考文献：

[1]沈克琦，高中物理学1【M】合肥：中国科学技术大学出版社，2015.7

[2]沈克琦，高中物理学3【M】合肥：中国科学技术大学出版社，2015.7