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類比法在電磁學教學的應用
類比法在電磁學教學的應用【1】
【摘要】中學物理教學中應用類比法去講解概念、規律，求解習題及進行復習，不僅易于教學，而且可擴展學生的視野、提高分析的綜合遷移能力。
【關鍵詞】類比法 電場 磁場 疊加場 重力場
類比法，就是人們根據兩個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。
將類比法應用于中學物理教學中，則可把學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索和方向，以加強知識間的橫向聯系與溝通，從而達到舉一反三的目的。
學生覺得物理難學，尤其是電磁學部分，更是覺得概念抽象，習題也很難理解。
我們在這部分內容的教學中應用類比法去講解概念、規律，求解習題及進行復習，不僅易于教學，而且可擴展學生的視野、提高分析的綜合遷移能力。
一、電場與重力場
在講授電勢時，將電場和重力場進行類比，找出共同點――電場力和重力做功都與路徑無關。
為此，首先引入重力勢能的概念，把一個質量為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是一個恒量，我們可以把gh叫做重力勢。
其值只決定于重力場中的位置和零點的選擇，與放入重力場中的物體的質量無關。
由于學生對重力場知識了解較多，對重力勢容易接受，再用類比法引入電勢的概念，分析它的性質和區別于重力場的特點，這就化“抽象”為“具體”，使學生對新知識有似曾相識的親近感，深化了教學內容。
二、疊加場與重力場
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的條件建立后，學生在學習到帶電小球在電場中特別是疊加場中的圓周運動問題時，往往不能透徹分析。
此時，教師如能幫助學生通過等效重力場的角度去思考即將電場和重力場疊加后成為一合力的疊加場G’，則學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中，使小球以懸點O為圓心在豎直平面內作圓周運動，則()：
A.小球可能作勻速圓周運動B.小球只能作變速圓周運動C.小球經最低點A時，繩子拉力可能最小
D.在小球經最高點B時，繩子拉力一定最小
解析：球受重力G、向上的電場力F及繩的拉力T。
將G與F合成為一等效的重力場G’后，只需分析球在重力場G’中的運動就行了。
G’可能有三種情況：
①F=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，此時T=mv2/L不變。
②F ③F>G，G’向上，轉換一下思維角度，球仍作變速圓周運動，在最高點B(G’中的“最低點”)，速度最大，T最大;最低點A(G’中的“最高點”)，速度最小，T也最小。
故選A、C。
三、電場與磁場
電場與磁場統稱電磁場，它們間存在著緊密的聯系，在一定的條件下可以相互轉化。
在教學中若采用圖表類比，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，類比法在物理教學中能起到解釋、啟發、模擬、辨析的作用，對于培養學生的科學研究能力、創新能力有著很大的幫助，能起到很好的教學效果，能夠有效提高教與學的效率，但是在教學過程中也不可盲目類比，不能把類比的思想隨意擴大化，類比要恰當到位，這樣才能最大化地發揮類比的積極作用。
類比法在電磁學及剛體運動中的應用【2】
【摘要】教學要適應時代發展的需要，就要重視學生學習方法的培養，要采取恰當的教學模式和手段，多角度、多層次地來培養學生的學習能力和創新能力。
【關鍵詞】類比法;靜電場;質點平動;剛體轉動
一切物質都在不斷地運動、變化著，絕對不運動的物體是不存在的。
而物理學研究的是物質運動的最基本最普遍的形式，包括機械運動、分子熱運動、電磁運動、原子和原子核內的運動等等。
隨著社會的發展，在與生物學、化學、天文學等學科的相互滲透中，物理學不僅本身得到了迅速發展，同時也推動了其他學科和技術的發展，順應時代發展的潮流，教學應著眼于造就一大批開拓型、創新型人才，以適應科學發展的需要，而培養學生的創造性思維，有一套系統的學習方法就顯得尤為重要。
一、類比法
類比法是學習中經常采用的一種方法，它就是人們根據兩個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理論建立假說去說明新事物;用某些已知的屬性來說明未知的屬性，可以增強說服力，使人們容易理解。
類比法不是簡單的模仿，而是富有創新性的思維方法。
其使用過程是選擇兩個對象或事物(可以是同類或異類)，并對它們某些相同或相似的性質進行對比，從異中求同，或同中見異，從而產生新知，或得到創造性成果。
因此類比法是實現創新的其中一種方法，在人們認識世界和改造世界的活動中具有重大意義。
在研究問題時，我們經常會發現某些新問題有一種似曾相識的感覺。
這個時候類比法就派上了用場，通過研究這種相似性，利用已知的物理規律去尋找未知的物理規律，從而發現新的結論、新的規律，創造出新的理論。
許多物理上的重大科學發現，其中包括許多物理定律、公式和推論，都是運用類比法的碩果。
二、類比法的簡單應用舉例
1.靜電場類比重力場
運用類比教學法，既能激發興趣，同時又進行了科學思維和科學方法的示范，學生遇到新的概念和規律也能作類比分析，逐漸養成好的學習習慣，形成一套系統的學習方法。
由于靜電場力和重力做功都與路徑無關均屬于保守力，所以二者對應的場也有很多相似之處。
單純從靜電場角度去分析其性質較為復雜而重力場我們早已熟知，所以在分析靜電場性質時可以采用類比法，將靜電場類比為重力場，詳見表1。
2.庫侖定律類比萬有引力定律
任何兩個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，與兩物體質量乘積成正比，表達式為F=GMm/r?;1785年法國物理學家庫侖用扭秤實驗對電荷間的相互作用力進行了定量的研究，總結出真空中庫侖定律：在真空中兩個靜止點電荷間的作用力大小與兩點電荷帶電量乘積成正比，與它們之間距離的二次方成反比，數學表達式為F=KQq/r?，我們可以發現萬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，萬有引力與庫侖力大小均與二者距離二次方成反比。
3.點電荷類比質點
物體的運動是復雜的，根據研究的需要，建立一個與實際情況差距不大的“理想模型”是非常必要的，點電荷和質點均是為研究問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題影響不大時，可以忽略其大小和形狀，用一個有質量的點來代替該物體，將這樣的抽象物理模型定義為質點;點電荷概念的引入可以類比質點，點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題影響不大時，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點上，將這樣的一個抽象物理模型定義為點電荷。
4.剛體轉動類比質點平動
為研究問題方便在《力學》中引入了兩個抽象的物理模型――質點和剛體，由于質點和剛體分別研究的是平動和轉動問題，因此，看似沒有緊密聯系，但二者的運動規律卻有及其相似之處，加以比較進行應用學生接收效果會更好。
平動和轉動運動規律對比一覽表(詳見表2)。
通過以上列表可以發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，在處理剛體轉動問題時類比質點平動的運動規律，就可以準確快速處理相關問題，起到事半功倍的效果。
5.磁感線類比電場線，磁通量類比電通量
磁感線和電場線都不是實際存在的曲線，均是為研究問題方便而引入的假象曲線，二者的疏密均代表相應場的強弱，曲線在某點的切線方向代表相應場在該點的強弱;磁通量和電通量也有著非常相似的地方，分別代表穿過某一個面的磁感線條數和電場線條數。
三、運用類比法教學，建立樹形網絡知識圖
在教學中，要特別重視在講授新概念時聯系舊知識，建立新舊知識網絡，在新舊知識類比中加深理解，開拓思路，對知識網絡及時進行梳理，使知識條理化。
隨著教學的深入學生掌握的知識逐漸形成網絡，這里有知識的橫向的拓展，也有縱向的知識深入，學生的知識和能力就產生了質的飛躍，學生的創造性思維的發展也就寓于其中了。
四、結語
以上幾個例子是類比法在教學中的簡單應用舉例，在其他學科中也可嘗試使用此法，會起到事半功倍的效果。
因此教學要適應時代發展的需要，就要重視學生學習方法的培養，要采取恰當的教學模式和手段，多角度、多層次地來培養學生的學習能力和創新能力。
參考文獻
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[3]夏兆陽.大學物理教程[M].高等教育出版社，2004.
類比法在高中物理電磁學復習中的應用【3】
摘要：本文主要闡述了類比法的含義及特點;探討了類比法在高中物理復習教學中的意義;討論了類比法在高中物理電磁學復習中的應用。
關鍵詞：類比法 高中物理 電磁學復習 應用
類比法在實際教學中，尤其是理科教學中發揮了極其重要的作用。
高中物理復習時間緊、任務重，而電磁學又是高中物理復習的重點和難點，因此運用類比法進行復習，不僅可以幫助學生建立電磁學知識體系，還可以極大地提高學習效率。
一、類比法的含義及特點
類比是一種根據兩個或兩類對象的相同或相似方面來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，類比法的基本特點就是“比較”和“推理”。
所謂“比較”是指通過想象、聯系、分析等思維方式在具有某種相似關系的兩個對象之間建立聯系;而“推理”則是需要根據這種聯系，運用實驗等實踐方式進一步判斷這種聯系的準確性與可靠性，進而達到從已知對象性質推斷未知對象性質的目的。
二、類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
進入高中階段，物理課程無論是從知識量上，還是從知識難度上都有了一個較大的提升，而在復習中，一些學生由于一時無法建立完善的知識體系，從而出現了學習障礙，因此，教師可以引導學生從舊知識出發，在教學言語、講授方法、物理思維等方面進行類比，使學生在相對簡單的舊知識中找到與新知識的內在聯系與差異，進而完成復習內容的遷移。
(二)有利于改善物理復習教學的效果
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，一些學生在復習中，常常會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的效果。
而究其原因，就是學生還沒有形成系統的知識體系，沒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中應該根據基本的物理規律，對教學內容進行整合，以深化學生的理解，進而提高學生運用知識的能力。
(三)有利于培養學生的類比思維和創新能力
類比不僅是一種教學方法，還是一種思維方式，高中物理教師在復習教學中，一方面可以利用概念類比、因果類比等方式幫助學生進行知識梳理;另一方面還應該引導學生掌握類比這種思維模式，并通過對物理規律的探究，以及對物理知識的遷移實現學習方法的創新。
三、類比法在高中物理電磁學復習中的應用
(一)共存類比的應用
共存類比是一種較為直觀，也比較容易被學生接受的類比方法，該方法主要利用知識之間簡單的相似關系來確定推理鏈條。
在物理知識中，電場與磁場之間存在許多相似的關系，因此，教師在復習教學中，就可以運用共存類比將這些關系一一列出，如電荷之間的作用力與磁極之間的作用力，都遵循著同名相斥、異名相吸的規律;磁極周圍的磁場可以類比電荷周圍的電場等。
而經過引導，學生就會順著這共存類比的思路不斷探究電磁的相關知識，進而完成了由“電”到“磁”的推導。
(二)因果類比的應用
因果類比顧名思義，就是根據類比對象之間存在的相似的因果關系而形成的一種推理中介。
例如在“電流的形成”的復習過程中，教師就可以運用水流形成的相關知識進行因果類比：水之所以會流動有兩個關鍵的因素，那就是水和地勢的高度差，而如果將電流與水流進行類比，那么相當于“水”的就是電荷，而相當于“高度差”的就是電壓，這樣電荷就會在電壓所形成的電場力的作用下，沿著一個固定的方向不斷運動，進而形成電流。
而這樣的類比既形象又準確，大大提高了學生對知識的掌握程度。
(三)對稱類比的應用
對稱是客觀事物中普遍存在的一種對比關系，而運用這種關系所形成的對稱類比方法，也是高中物理教學中比較常見的一種教學方法。
前面已經提到，在電和磁之間存在著千絲萬縷的聯系，而對稱聯系也是其中的一種，如電場中的正負電荷的對稱性，與磁場中的南北磁極的對稱性極為類似，而運用這一特點，教師可以讓學生根據電流的磁效應來類比推斷磁場中感應電流的情況，進而使學生深刻理解“電生磁，磁生電”的內在含義。
(四)性質類比的應用
在物理教學中，運用相似的規律、概念來推斷不同知識點之間相同的性質關系，不僅有利于學生的理解，也有利于提高復習效率，例如歸納“電功率”的知識點時，教師就類比了“速度”和“功率”的概念，前者利用“物體在單位時間內通過的位移”來表述“物體運動快慢”的性質，而后者則根據“物體在單位時間內做的功”，來定義“物體做功快慢”，這樣通過類比我們就很容易的出“電功率”是利用“用電器在單位時間內所消耗的電能”來表示“電器消耗電能快慢”這一性質。
這樣的類比可以讓學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
總之，類比法是一種符合人類認知規律和思維模式的科學方法，在高中物理電磁學復習中，應用類比方法，不僅可以把知識重難點納入到已有知識系統中來，變難為易、化繁為簡，還可以激發學生的想象力和創造力，進而達到啟發思路、舉一反三，提高學生思維能力的教學目的。
參考文獻：
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