此文发表在<物理教学>上

巧打比方  化难为易

 

 

多年的物理教学实践发现，有些物理概念、物理规律比较抽象。就物理谈物理，即使讲多次，学生往往也不易理解和掌握。运用类比方法，即采用打比方的方法，尤其是列举日常生活中的小常识例子可以将较为复杂的问题简单化，抽象难懂的问题形象化。既可以活跃课堂气氛，又可以使学生轻松理解深奥、抽象的物理规律，收到事半功倍的效果。

一、    研究物理量时的类比

研究一个物理量往往有两套方法：一是研究这个物理量的测量方法（定义式），二是研究该物理量的决定因素（决定式）。类比：研究一个人的身高，一是可以用尺很方便地测出此人身高，二是可以研究这个人遗传因素、生活环境、营养情况、锻炼多少等这些决定人身高的因素，若从这些因素中找出一个函数关系式，来表达对身高的影响，这就是身高的决定式。许多物理量正是可以从这两方面来考虑，才使科学研究、推理成为可能。

  学生有了上面的例子作铺垫，很快就理解了以下一组物理规律。如电流强度I＝Q／t  I＝U／R；电场强度E＝F／q  E＝KQ／r2；电阻R＝U／I  R＝Ρl／s ；电容c＝Q／U  C＝εs／4πkd

二、比较物理量差异时的类比    

比较物理量往往比较①:同一物体在不同状态下的差异（固定空间比较时间），或比较②:在同一状态下不同物体的差异（固定时间比较空间）。类比：生活中往往比较某一同学在不同次考试中的学习成绩，判断是进步还是退步，类似于上述比较①。或根据某次考试每位同学的考试成绩，判断若干位同学学习状态的好坏，类似于上述比较②。明确了这个道理，就能很方便处理以下物理问题。比较同一电阻在不同状态的功率，抓住R不变，研究I或V的变化情况来判断P的变化；或比较同一状态下，不同电阻的功率情况时，抓住 I或V不变，研究R的不同，来判断P的不同。

三、    研究受迫振动和共振时的类比

受迫振动的频率等于策动力的频率，而与固有频率无关，当f策动=f固有物体的振幅最大，这种状态叫共振.学生对f受迫振动=f策动而与f固有无关不易理解。此时，打个通俗的比方较为合适。类比：每个同学都有自己的个性，对物理的喜爱不同，类似于每个人都有不同的固有频率。现在老师对你们讲物理，类似于策动力，同学们在听物理课就好比受迫振动，同学们表现出来的行动必须符合老师的要求，类似于受迫振动的频率等于策动频率，而不管每个人对待物理的态度，即与每个人的固有频率无关。虽然每个人都在听物理，但效果是不一样的。如果老师的讲解（相当于f策动）和某个同学的兴趣爱好（相当于f固有）相投，则此人听课效率最高（相当于发生了共振）。学生在听完这个比方后,就很清楚f策动和f固有的关系了。此时还可以进一步进行思想教育：要使师生教学效果最好，也就是要师生之间产生共振，就要求老师的教学方法和学生的兴趣爱好、内心感受合拍一致。而要达到这一点，老师和学生就要相互了解、相互配合，使策动力的频率正好等于固有频率。

四、    研究物体运动时的类比

学生在学完曲线运动后，经常搞不清楚物体作曲线运动条件和作匀变速运动条件的区别。遇到这两个条件放在一起判断，经常出错。如果就物理分析：判断物体是否作曲线运动只看V0和F合的方向是否在同一直线上而不管F合是否变化；判断物体是否作匀变速运动只看F合是否变化而不管V0和F合的方向关系。学生对以上分析还是不甚理解。类比：人类接性别分为男女，只看性染色体而不管其它；人群又按对社会的影响分为好人和坏人，此时只看此人对社会是贡献还是破坏，而不看性染色体了。男人中有好人也有坏人，好人中有男人也有女人。这是两个不同的判断依据，彼此没有联系。同样，物体是否作曲线运动与是否作匀变速运动也是用了两个不同的判断依据。曲线运动中a可变也可不变；匀变速运动中有直线运动也有曲线运动。通过这样类比，学生就很容易理解它们的区别了。

五、研究光谱分析时的类比

在学习光谱时，学生往往搞不清楚明线光谱、吸收光谱的区别和联系，更搞不清楚它们都可以作为进行光谱分析的特征光谱，且明线光谱的亮线和吸收光谱的暗线相对应。类比：光谱好比同学们的座位安排。如果每个座位都有同学没有空位，好比连续光谱。如果只让几个同学（例如戴眼镜的同学）坐在位子上，其它位子是空的，这个特征反映了班级近视眼人员的分布，好比明线光谱。如果在某个会场召开大会时，全体同学都在，好比白色光包含所有色光。在散会回教室的路上，患近视眼的同学被家长喊去治病（假设），回到教室后，戴眼镜的同学座位上就是空的，其它位置上都有人（其他同学都未请假），好比吸收光谱。且空座位的位置与原来近视眼同学的位置相对应，好比吸收光谱中的暗线与该元素的明线光谱中的亮线相对应。在教室中，某同学的位置是空的，说明在回教室的路上此同学被家长接走了。吸收光谱中的暗线，说明了白光在传播途径中存在该暗线对应的物质将这种色光吸收了。因此这两种光谱都可以作为特征光谱，进行光谱分析。

 

六、研究氢原子的轨道量子化和能量量子化时的类比

学生初次接触量子化概念比较陌生。可打如下比方：某同学（设体重为500N）站在电梯中上升。它离地面的高度可以是任意值，它的重力势能也可以是任意值，即是连续的。如果该同学在上一坡台，每个台阶的高度差假设为0.1m，则他离地面的高度就不是连续分布的，高度只能是0.1m的整数倍。同理它的重力势能也不是连续的，而是50J的整数倍。该同学只吸收两个能级差的能量从一个台阶跃迁到另一个台阶。否则不吸收能量。类似于氢原子只能处于一些不连续的轨道，也只能具有一些特定的不连续的能量。氢原子只能吸收一定能量（两个能级差的能量）的光子从一个轨道跃迁到另一个轨道。

只要善于发现，及时总结，物理教学中运用类比的例子还有很多。如正点电荷的电场线用“光芒万丈”，负点电荷的电场线用“万箭穿心”来形容。再如无线电广播中 “调制”好比要将一个客人送上汽车，汽车好比无线电中的高频振荡电流，“调谐”好比在目的地找到装有客人的汽车，“解调”好比将客人从汽车上接下来。这样学生就会比较形象、准确地理解“调制”、 “调谐”、“ 解调”这一系列物理过程。