Ⅰ 用一個事物表現一個抽象事物的方法是
A、研究電流時把它與水流相比;採用的是「類比法」,不符合題意.
B、用音叉濺起的水花顯示音叉的振動;採用的是「轉換法」,不符合題意.
C、用水銀氣壓計測量大氣壓;採用的是「轉換法」,不符合題意.
D、利用磁感線來描述磁場;採用的是「模型法」,符合題意.
故選D.
Ⅱ 很抽象,我想知道在物理中怎麼解釋抽象和形象
抽象和形象是人對認識對象的思維形式
物理中對事物的直觀上對照人類生活直接有關類似的現象,以現象為類似比喻法叫做形象思維
比如簡單的力的概念,力的字眼原意是指人或牲畜等施力體常需付出的軀體能力,然後擴展到自然界的物體和物體之間,物理上就把物體和物體的作用定義為力,這是定義上的形象思維
通常物理名稱性事物都是形象性的,很多啦,比如熱,聲,光,電(雷電的形象),磁
而抽象的概念通常是
1:哲學概念,關於空間時間等進行哲學歸納的
2:對形象事物歸納並解釋為與原單一形象不同形式的規律或事物,比如慣性形象的抽象理解法,慣性定律就是物體保持運動的能力(屬性),光被歸納為無線電波的特殊形式,場是物質的能量分布形式,等等
3:人類無法肉眼直接發現的的不便直觀理解但是實際存在的事物和規律,比如電磁感應,電磁自感和互感,宇宙膨脹,黑洞,盡管有些也是形象思維方式,但是對新出現的形象本身就是一種抽象
每個人都具有基本的抽象和形象能力,大多數人可能認為兩者由高級和低級之分或有先後之分
實際上兩者是相輔相成的,往往一個思維過程同時存在兩種形式
比如我們把楞次定律看成是電磁場的慣性內因,這有了電磁保持大小等同於慣性現象的形象思維,又同時具有慣性是物體保持運動屬性的抽象思維,如果再歸納到思維學本身,而不僅僅是物理學等科學,在小孩子學習基本語言和數字時候,就同時接受了抽象和形象思維
比如數數123456789,是用手指頭來代替,這就是形象
但數字的含義是用來表示事物的量,這是抽象思維,個別孩童在形象思維和抽象思維能力上的差別,導致對應理科需要抽象思維是理解事物本質這個規律完全解釋了為什麼有的人對理科容易有的人差的緣故,但我不認同,理科不需要形象思維,因為他們都是基礎,只不過抽象思維在理科中更重要罷了
Ⅲ 初中物理有哪些實是用轉換法、類比法、圖像法、抽象推理法、等效替代法、建立模型法
初中物理科學探究方法匯總
科學方法是連接知識和能力的紐帶。「掌握一種科學方法勝過解答十個問題。」對研究方法的學習和考查體現著一種新的教學理念,同學們只有真正掌握了研究方法,才能有效解決實際問題,真正提高自己的創新意識和能力。
《新課程標准》要求,在突出科學探究內容的同時,重視研究方法的指導,使學生在進行科學探究、學習物理知識的過程中,逐漸拓寬視野,初步領悟到科學研究方法的真諦。因此,考查研究物理問題的方法,成為當前和今後中考的熱點。控制變數法、等效替代法、轉換法推理法、模型法、比較法、類比法、圖像法等,是初中物理常用的研究方法。
一.控制變數法:所謂控制變數法,就是在研究和解決問題的過成中,對影響事物變化規律的因素和條件加以人為控制,只改變某個變數的大小,而保證其它的變數不變,最終解決所研究的問題。
這種方法在實驗數據的表格上的反映為:某兩次實驗只有一個條件不相同,若兩次實驗結果不同,則與該條件有關,否則無關。反過來,若要研究的問題是物理量與某一因素是否有關,則應只使該因素不同,而其他因素均應相同。控制變數法是中學物理中最常用的方法,也是中考出題最多的方法。
【典例探究1】小明在探究「彈性勢能大小與哪些因素有關」時,提出了以下兩種猜想:
猜想一:彈性勢能大小可能和物體的材料有關。
猜想二:彈性勢能大小可能和物體的形變程度有關.
針對猜想一,設計的實驗及觀察到的現象如下:
把大小和形狀相同的鋼尺和塑料尺彎曲相同的程度,並彈開同一個紙團,觀察到紙團被彈開的遠近不同。請回答:
(1)小明同學通過實驗得出的結論是:
;
(2)實驗中「彎曲相同程度」其目的是:
;
【答 案】彈性勢能大小可能和物體的材料有關, 控制變數,使之在相同的條件下進行比較
在初中物理課本中,應用這種方法的有:
1、研究琴弦發聲的音調與弦粗細、松緊、長短 的關系。( 聲學)
2、蒸發的快慢與哪些因素有關( 熱)
3.滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(力)
4.導體的電阻與哪些因素有關(電)
二.等效替代法
在物理實驗中有許多物理特徵、過程和物理量要想直接觀察和測量很困難,這時往往把所需觀測的變數換成其它間接的可觀察和測量的變數進行研究,這種研究方法就是等效法。
等效替代法是常用的科學思維方法。等效是指不同的物理現象、模型、過程等在物理意義、作用效果或物理規律方面是相同的。它們之間可以相互替代,而保證結論不變。等效的方法是指面對一個較為復雜的問題,提出一個簡單的方案或設想,而使它們的效果完全相同,從而將問題化難為易,求得解決。例如我們學過的等效電路、等效電阻、分力與合力等效……
【典例探究2】 (2003陝西)如圖所示,在桌面上豎立一塊玻璃板,把一支點燃的蠟燭放在玻璃板前面,可以看到玻璃板面出現蠟燭的像。要想研究玻璃板成像特點,關鍵的問題是設法確定像的位置。仔細想想,實驗時具體的做法是__________。我們這樣確定像的位置,憑借的是視覺效果的相同,因而可以說是採用了_________的科學方法。
解析:虛像是無法用光屏承接的,因此虛像特點的研究成了實驗的一個難題;為了准確的探究平面鏡所成虛像的特點,實驗中用兩支完全相同的蠟燭和可透視的平面玻璃板採用等效法很好地解決了這一難題。
答案:另外拿一隻相同的蠟燭在玻璃板後面移動,直到看上去它跟像完全重合;等效替代。
三.轉換法
對於不易研究或不好直接研究的物理問題,而是通過研究其表現出來的現象、效應、作用效果間接研究問題的方法叫轉換法。初中物理在研究概念、規律和實驗中多處應用了這種方法。
1.研究物體內能與溫度的關系(我們無法直接感知內能的變化,只能轉換成測出溫度的改變來說明內能的變化);
2.在研究電熱與電流\電阻的因素時,將電熱的多少轉換成液柱上升的高度;
3.我們在研究電功與什麼因素有關的時候,將電功轉換成砝碼上升的高度;
4.在我們回答動能與什麼因素有關時,我們將動能轉化為小木塊在平面上被推動的距離,距離越遠則動能越大。
注意:等效法與轉換法很相似,有什麼區別呢?
請觀察:
轉換法: 電流大小 ----à 燈泡亮度;
磁場----à 小磁針偏轉
等效替代法: 分力 ----à 合力
小石塊體積----à 排開水的體積;
小結: 「等效替代法」 中相互替代的兩個量種類 相同,大小相等 , 而「轉換法」中的兩個物理量有因果關系,並且性質往往發生了改變。
四.理想模型法
實際現象和過程一般都十分復雜,涉及到眾多因素,採用模型方法可起到簡化和純化的作用.忽略次要因素,從復雜事物中抽象出理想模型,合理近似的反應所研究事物的本質特徵,這種研究問題的方法叫理想模型法.
在初中物理課本中,應用這種方法的有
1.光線(光線是看不見的,我們使用一條看得見的實線來表示,就將問題簡化利用了理想化模型)
2.磁感線
3.電路圖是實物電路的模型
4.力的示意圖或力的圖示是實際物體和作用力的模型。
5.實驗室常用手搖交流發電機及掛圖來研究交流發電機的原理和工作過程
6.研究連通器原理時用到液片模型。研究肉眼觀察不到的原子結構時建立原子核式結構模研究肉眼觀察不到的原子結構時建立原子核式結構模型。
【典例探究3】以下是物理學習中的幾個研究實例:(1)在研究磁場時,引入磁感線;(2)在研究物體受幾個力時,引人合力;(3)在研究電流時,將它比作水流;(4)在研究光時,引入光線。前面幾個實例中,採用「建立理想模型法」的是( )
A.(l)(3) B.(2)(3) C.(1)(4) D.(3)(4)
【名師點撥】把某一個類具體事物抽象為某個物理概念的方法叫「建立理想模型法」,如把路燈看成一個點光源等。本題中從磁場中抽象出磁感線,從光中抽象出光線,用的都是「建立理想模型法」。
【標准答案】C
五.科學推理法
推理法是根據已知物理現象和規律,通過想像和推理對未知的現象做出科學的推理和預見.推理法是在觀察實驗的基礎上,忽略次要因素,進行合理的推理,得出結論,達到認識事物本質的目的。
理想實驗是研究物理規律的一種重要的思想方法,它以大量的可靠的事實為基礎,以真實的實驗為原形,通過合理的推理得出物理規律.
圖1
【典例探究4】人們常用推理的方法研究物理問題。在研究物體運動狀態與力的關系時,伽利略通過如圖1(甲)所示的實驗和對實驗結果的推理得到如下結論:運動著的物體,如果不受外力作用,它的速度將保持不變,並且一直運動下去。推理的方法同樣可以用在「研究聲音的傳播」實驗中。如圖1(乙)所示的實驗中,現有的抽氣設備總是很難將玻璃罩內抽成真空狀態,在這種情況下,你是怎樣通過實驗現象推理得出「聲音不能在真空中傳播」這一結論的? 圖1
圖1
圖1
【名師點撥】伽利略通過如圖(甲)所示的實驗,發現當阻力越小時,小車速度減小得就越慢,由此推理出,如果阻力為零,小車的速度將不減小,即做勻速直線運動。在圖乙這個實驗中,雖不能把玻璃罩內抽成真空狀態,但隨著玻璃罩內空氣的減少,聽到的聲音越來越小,由此可推理得出「聲音不能在真空中傳播」。
【標准答案】隨著罩內空氣的不斷抽出,聽到鈴聲越來越弱,可以推理:如果罩內被抽成真空,將聽不到鈴聲,由此可以推出「聲音不能在真空中傳播」。
六.類比法
類比法是指將兩個相似的事物做對比,從已知對象具有的某種性質推出未知對象具有相應性質的方法.類比法在物理中有廣泛的應用。所謂類比,實際上是一種從特殊到特殊或從一般到一般的推理。它是根據兩個(或兩類)對象之間在某些方面的相同或相似而推出它們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。在物理教學中,類比方法可以幫助理解較復雜的實驗和較難的物理知識。
【典例探究5】19世紀末,湯姆遜發現了電子,將人們的視線引入到了原子的內部,由此,科學家們提出了多種關於原子結構的模型。通過學習,你認為原子結構與下列事物結構最接近的是
A.西紅柿 B.西瓜 C.麵包 D.太陽系
解析:大家首先要在頭腦中再現學習過的原子結構的模型,再與所給的四個選項比較,確定結構最接近的事物是太陽系。這里原子核可以類比於太陽,核外電子類比於行星,它們在空間結構和運動方式上都是相似的。
七..圖象法
利用圖象這種特殊且形象的數學語言工具,來表達各種物理現象的過程和規律,這種方法叫圖像法.
物理圖象不僅可以使抽象的概念直觀形象,動態變化過程清晰,物理量之間的關系明確,還能表示出用語言難以表達的內涵。
【典例探究6】 如圖所示是A、B、C三種物質的質量m與體積V的關系圖象。由圖可知,A、B、C三種物質的密度ρA、ρB、ρC之間的大小關系是( )
V/cm3
m/g
A
0
B
C
10
20
20
10
A. ρA<ρB <ρC
B. ρA<ρB >ρC
C. ρA>ρB >ρC
D. ρA>ρB <ρC
【標准答案】C
八、觀察比較法
在對各種物理現象、物理實驗進行觀察的基礎上,和認定的標准(或對象)進行比較,得出結論的方法叫觀察比較法。
【典例探究7】 下面是小宇同學在物理學習中的幾個研究實例:(1)在學習汽化現象時,研究蒸發與沸騰的異同點;(2)根據熔化過程的不同,將固體分為晶體和非晶體兩類;(3)比較電流表與電壓表在使用過程中的相同點與不同點;(4)在研究磁場時,引入磁感線對磁場進行描述。上述幾個實例中,採用的主要科學研究方法是「比較法」的為()
A.(1)(3) B.(3)(4) C.(2)(3) D.(2)(4)
答案:A
小結:物理中涉及這種方法的內容很多,例如運用參照物判斷物體運動情況等等。
總之,考生要養成良好思維習慣,在解決問題時要嘗試運用各種物理研究方法,不斷提高科學素質,這既是中考熱點也是以實現課程改革的目標。
Ⅳ 一個具體的事物表現一個抽象的事物的方法叫什麼
一個具體的事物表現一個抽象的事物的方法叫類比法。類比法是一種古老的認知思維與推測的方法,是對未知或不確定的對象與已知對象進行歸類對比,進而對未知不確定對象做出猜測和分析。
如果未知的對象確實與某種已知的對方有較多的相似之處,則類比法有一定的認知價值,分類學就是由類比法演化而來。
由一類事物所具有的某種屬性,可以推測與其類似的事物也應具有這種屬性的推理方法。其結論必須由實驗來檢驗,類比對象間共有的屬性越多,則類比結論的可靠性越大。
Ⅳ 什麼是等效代替法,初中物理還有哪些…法
等效替代法是在保證某種效果(特性和關系)相同的前提下,將實際的、復雜的物理問題和物理過程轉化為等效的、簡單的、易於研究的物理問題和物理過程來研究和處理的方法
還有:
一、觀察法 觀察法是人們為了認識事物的本質和規律有目的有計劃的對自然發生條件下所顯現的有關事物進行考察的一種方法,是人們收集獲取記載和描述感性材料的常用方法之一,是最基本最直接的研究方法。簡單的講觀察法就是看仔細地看。但它和一般的看不同,觀察是人的眼睛在大腦的指導下進行有意識的組織的感知活動。因此,亦稱科學觀察。
實例:水的沸騰:在使用溫度計前,應該先觀察它的量程,認清它的刻度值。實驗過程中要注意觀察水沸騰前和沸騰時水中氣泡上升過程的兩種情況,溫度計在沸騰前和沸騰時的示數變化;在學習聲音的產生時可讓學生觀察小紙片在揚聲器中的運動狀態,觀察正在發聲的音叉插入水中激起水花,觀察蟋蟀知了鳴叫是的情況,就會發現發出聲音的物體都在振動;除此之外還有光的反射規律;光的折射規律;凸透鏡成像;滑動摩察力與哪些因素有關等。
二、比較法 比較法是確定研究對象之間的差異點和共同點的思維過程和方法,各種物理現象和過程都可以通過比較確定它們的差異點和共同點。比較是抽象與概括的前提,通過比較可以建立物理概念總結物理規律。利用比較又可以進行鑒別和測量。因此,比較法是物理現象研究中經常運用的最基本的方法。比較法有三種類型:1異中求同的比較。即比較兩個或兩個以上的對象而找出其相同點。2同中求異的比較。即指比較兩個或兩個以上的對象而找出其相異點。3同異綜合比較。即比較兩個或兩個以上的對象的相同點相異點。
實例:象汽車輪船火車飛機它們的發動機各不相同但都是把燃料燃燒時釋放的內能轉化為機械能裝置。而汽油機和柴油機雖然都是內燃機但是從它們的構造、吸入的氣體、點火方式、使用范圍等方面都有不同。再如蒸發與沸騰的比較兩者的相同點都是汽化過程。不同點從發生時液體的溫度、發生所在的部位及現象都不同。還可以用比較法來研究質量與體積的關系;重力與質量的關系;重力與壓力;電功與電功率等。
三、控制變數法 控制變數法是指討論多個物理量的關系時通過控制其幾個物理不變,只改變其中一個物理量從而轉化為多個單一物理量影響某一個物理量的問題的研究方法。這種方法在實驗數據的表格上的反映為某兩次試驗只有一個條件不同,若兩次試驗結果不同則與該條件有關。否則無關。反之,若要研究的問題是物理量與某一因素是否有關則應只使該因素不同,而其他因素均應相同。
實例:在研究導體的電阻跟哪些因素有關時,為了研究方便採用控制變數法。即每次須挑選兩根合適的導線,測出它們的電阻,然後比較,最後得出結論。為了研究導體的電阻與導體長度的關系,應選用材料橫截面相同的導線,為了研究導體的電阻與導體材料的關系,應選用長度和橫截面相同的導線,為了研究導體的電阻與導體橫截面的關系,應選用材料和長度相同的導線。`研究影響力的作用效果的因素;研究液體蒸發快慢的因素;研究液體內部壓強;研究動能勢能大小與哪些因素有關;研究琴弦發聲的音調與弦粗細、松緊、長短的關系;研究物體吸收的熱量與物質的種類質量溫度的變化的關系;研究電流與電壓電阻的關系;研究電功或電熱與哪些因素有關;研究通電導體在磁場中受力與哪些因素有關;研究影響感應電流的方向的因素採用此法。
四、等效替代法 所謂等效替代法是在保證效果相同的前提下,將陌生復雜的問題變換成熟悉簡單的模型進行分析和研究的思維方法,它在物理學中有著廣泛的應用。
實例:研究串聯並聯電路關系時引入總電阻(等效電阻)的概念,在串聯電路中把幾個電阻串聯起來,相當於增加了導體的長度,所以總電阻比任何一個串聯電阻都大,把總電阻稱為串聯電路的等效電阻。在並聯電路中把幾個電阻並聯起來,相當於增加了導體的橫截面積,所以總電阻比任何一個並聯電阻都小,把總電阻稱為並聯電路的等效電阻;在電路分析中可以把不易分析的復雜電路簡化成為較為簡單的等效電路;在研究同一直線上的二力的關系時引入合力的概念也是運用了等效替代法。
五、轉換法 物理學中對於一些看不見摸不著的現象或不易直接測量的物理量,通常用一些非常直觀的現象去認識或用易測量的物理量間接測量,這種研究問題的方法叫轉換法。初中物理在研究概念規律和實驗中多處應用了這種方法。
實例:物體發生形變或運動狀態改變可證明一些物體受到力的作用;馬德堡半球實驗可證明大氣壓的存在;霧的出現可以證明空氣中含有水蒸氣;影子的形成可以證明光沿直線傳播;月食現象可證明月亮不是光源;奧斯特實驗可證明電流周圍存在著磁場;指南針指南北可證明地磁場的存在;擴散現象可證明分子做無規則運動;鉛塊實驗可證明分子間存在著引力;運動的物體能對外做功可證明它具有能等。
六、類比法所謂類比就是「觸類旁通」「舉一反三」實際上是一種從特殊到特殊,從一般到一般的推理,它是根據兩個或兩類對象之間在某些方面的相同或相似而推出他們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。從而可以幫助我們理解較復雜的實驗和較難的物理知識。類比是一種推理方法,不同事物在屬性、數學形式及其他量描述上有相同或相似的地方就可以來用類比推理。類比法是提出科學假說做出科學預言的重要途徑,物理學發展史上的許多假說是運用類比方法創立的,開普勒也曾經說過:「我們珍惜類比推理勝於任何別的東西」。
實例:電壓與水壓;電流與水流;內能與機械能;原子結構與太陽系;水波與電磁波;通信與鴿子傳遞信件;功率概念與速度概念的形成。在物理學中運用類比方法可以引導學生自己獲取知識,有助於提出假說進行推測,有助於提出問題並設想解決問題的方向。類比可激發學生探索的意向,引導學生進行探索使學生成為自覺積極的活動,發展學生的思維能力。
類比是科學家最常運用的一種思維方法,由這種方法得出的結論雖然不一定可靠,但是,在邏輯中卻富有創造性。
類比的事例很多這就需要平時多留心不斷地總結找到比較恰當的事例做類比。
七、建立模型法 建立模型法是一種高度抽象的理想客體和形態用物理模型,用物理模型可以使抽象的假說理論加以形象化,便於想像和思考研究問題。物理學的發展過程可以說就是一個不斷建立物理模型和用新的物理模型代替舊的或不完善的物理模型的過程。
實例:研究肉眼觀察不到的原子結構時,建立原子核式結構模型;研究光現象時用到光線模型;研究磁現象是用到磁感線模型;力的示意圖或力的圖示是實際物體和作用力的模型;電路圖是實物電路的模型;研究發電機的原理和工作過程用掛圖及手搖發電機模型;研究內燃機結構和工作原理用掛圖及汽油機柴油模型。
八 理想實驗 所謂理想實驗又叫「假想實驗」「抽象的實驗」或「思想上實驗」它是人們在思想中塑造的理想過程,是一種邏輯推理的思維過程和理論研究的重要方法。理想實驗雖然也叫實驗,但它同所說的真實的科學實驗是有原則區別的,真實的科學實驗是一種實踐活動,而理想實驗則是一種思維的活動,前者是可以將設計通過物理過程而實現的實驗,後者則是由人們在抽象思維中設想出來而實際上無法做到的實驗。
但是,理想實驗並不是脫離實際的主觀臆想。首先,理想實驗是以實踐為基礎的,所謂的理想實驗就是在真實的科學實驗的基礎上,抓住主要矛盾忽略次要矛盾對實際過程做出更深入一層的抽象分析。其次,理想實驗的推廣過程是以一定的邏輯法則為根據的,而這些邏輯法則都是從長期的社會實踐中總結出來的並為實踐所證實了的。
理想實驗在自然科學的理想研究中有著重要的作用。但是,理想實驗的方法也有其一定的局限性,理想實驗只是一種邏輯推理的思維過程,它的作用只限於邏輯上的證明與反駁,而不能用來作為檢驗正確與否的標准。相反,由理想實驗所得出的任何推論都必然由觀察實驗的結果來檢驗。
實例:研究真空是否能夠傳聲;牛頓第一定律等。
Ⅵ 類比法在物理中的運用
要想上好物理課,使學生比較容易接受教學內容,物理教師除了要有淵博的知識外,還需要許多教學技能和技巧,其中,運用類比方法有時候對於解決一些教學難點有很大的作用。類比法是研究和學習物理的一種極其重要的方法。它能啟發和開拓我們的思維,能給我們提供解決問題的線索,是提出科學假設和探索新理論的重要途徑,它對物理學的發展建立了不可磨滅的功勞,對學生學習物理來說也發揮著巨大的作用。正如前蘇聯學者瓦赫羅夫所說:「類比像閃電一樣,可以照亮學生所學學科的黑暗角落。」
所謂類比,實際上是一種從特殊到特殊或從一般到一般的推理。它根據兩個(或兩類)對象之間在某些方面的相同或相似而推出它們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。
一、類比在物理教學中的作用
1、 培養學生的思維能力
物理類比思維是物理思維的一種重要形式。在科學探索中,類比思維的價值為世界上許多科學家所稱道,開普勒說:「我重視類比勝於任何別的東西,它是我最可信賴的老師,它能揭示自然界的秘密。」康德曾說:「每當理智缺乏可靠論證的思路時,類比這個方法往往能指引我們前進。」運用物理類比思維可以把陌生的對象和熟悉的對象進行對比,把未知的東西和已知的東西相對比。這樣可使學生能動地認識、理解並掌握知識。讓學生在學習知識的同時,提高獲取知識的能力,掌握科學的思維方法,發展智力。在這樣的學習過程中,學生不是接受現成的知識,而是經過自己的探索之法獲得知識,這樣得到的知識更有效、更牢固、理解的也更透徹。
2、 化抽象為具體
中學生的思維方法是以形象思維為主,抽象思維相對比較差。雖然物理是以實驗為基礎,給人的感覺好象是比較實在,但是,物理的理論(概念、定義、定律、規律等)是對實驗、事物實體等經過抽象化而形成的,所以有些理論頗費理解。學生對他們缺乏必要的感性認識基礎,掌握它們具有一定的困難。而運用類比方法教學能夠給這些抽象的事物賦予間接的直觀形象,把研究對象具體化,幫助學生有效地把握物理知識、發展智力、培養能力。
二、恰當運用類比方法進行教學
物理世界中的物理現象和物理過程形形色色,事物屬性及其相互關系也多種多樣,而類比的方法也是有好幾種。在教學中,我對有關的知識點用不同的類比方法進行教學,力求讓學生容易理解和接受知識。
1、運用簡單共存類比
簡單共存類比是以簡單關系為推理中介的類比思維。這種類比最簡單,在引入新課時運用得最多,學生最容易接受。在高中物理教材中,引入磁場概念時便運用了簡單共存的類比思維。我在教學中,充分發揮教材的這一方法,結合學生的實際情況進行教學。首先,把電場與磁場有關的相似屬性列出:如電荷與電荷之間有相互作用力,磁極與磁極之間也有同名磁極相斥、異名磁極相吸的現象;這樣由電荷周圍存在電場,可以類比推出磁極周圍也應存在磁場;由電荷間作用力不能直接發生,需要電場傳遞,可以類比推出磁極間相互作用力也不能直接發生,傳遞磁極間的相互作用也要靠一種場——磁場;由電場是一種物質,可推知磁場也是一種物質。
2、運用因果類比
因果類比是根據相類比的兩個對象各自屬性之間可能具有相同的因果關系而進行的類比推理。
在「電流的形成」的教學中,我用「水流的形成」相類比,推出「電流的形成」。我先說一句俗語的上句:「人往高處走……」學生就很自然地接著說:「水往低處流。」我馬上引導學生思考:怎樣才能形成水流呢?經過學生的思考和討論,得出:水流的形成是由於水有高度差(水往低處流)。我笑著說:「別忘了還應該要有水!」於是學生得出結論:形成水流的條件是有水和高度差。接著,我用水流跟電流類比,推出電流形成的條件,過程如下:
教師:水流可以說是水的定向移動,而電流是電荷的定向移動,它們之間很類似。形成水流的第一個條件是要有水,電流呢?
學生:要有電荷。(此處運用了"簡單共存類比")
教師:確切地說,是要有自由電荷。那麼,自由電荷在什麼情況下會定向運動呢?
學生:受到電場力。
教師:對!自由電荷在什麼地方會受到電場力呢?
學生:電場。
教師:在電路中,電池的兩極間有電壓,即有電勢差。當導體的兩端與電池的兩極接通時,它的兩端就有了電壓,導體中就有了電場。這樣,導體中的自由電荷在電場力的作用下定向移動,形成了電流。所以,跟水流的形成相類比,形成電流的另一個條件是什麼?
學生:還要有電勢差(電壓)。
這樣,通過水流的形成跟電流的形成相類比,抓住主要的特徵,由此及彼,由因到果,類推出電流形成的條件,學生既容易理解,又不容易遺忘。
3、運用對稱類比
對稱類比是根據兩個對象屬性之間的對稱關系進行的類比。客觀世界中也確實存在著許多的對稱關系(例如:物體形狀或幾何形體的對稱性、正負電荷與南北磁極的對稱性、粒子與反粒子的對稱等),這也是進行對稱類比的基礎。
在電磁感應的教學中,我列出電與磁的對應的特徵:正負電荷與磁南北磁極相對應;電荷的相互作用與磁極的相互作用相對應;電場與磁場相對應。接著提出一個問題:電流有磁效應,也就是說「電」可以生「磁」,那麼,「磁」可不可以生「電」呢?根據電跟磁的對稱性,學生很自然地想到:「磁」應該也可以生「電」!
接著,我向學生介紹了科學家法拉第的想法和做法,一步一步地引導學生去總結規律。與此相關的還有:從電動機與發電機的對稱去理解和掌握左手定則和右手定則。
4、協變類比
協變類比也稱數學相似類比,它根據兩個對象可能具有屬性之間的某種協變關系(定量的函數關系)進行的類比推理。也就是說:兩個對象有若干屬性相同或相似,並且在兩者數學方程式相同或相似的情況下,推論在其他方面的屬性也相同或相似。
例如:根據彈簧振子力的表達式F=-kx與單擺動力學方程的協變關系,有彈簧振子的運動是簡諧振動,推知單擺的運動也是簡諧振動。
再如:萬有引力定律與庫侖定律的數學表達式在形式上十分類似,都符合平方反比率。
這種類比常常用在各種物理公式、定理的聯系和區別。
三、運用類比法值得注意的幾個問題
1.、正確對待類比推理的或然性
「任何比喻都是蹩腳的。」類比方法跟比喻方法很類似,也存在著不足的地方:由類比所得出的結論都具有一定的或然性,有時會出現錯誤。從兩個對象之間在某些方面的相同或相似,並不一定得出它們在其他屬性方面也必然相同或相似的結論。我運用類比方法時都注意到這個問題。
2、通俗不俗,科學嚴謹
選做類比的材料應當通俗,盡可能利用學生已有的知識,熟知的事物。但是,類比的材料不能太庸俗了,要和思想教育協調,取材要適合國情。例如,有的國外教材,以賭場里賭徒們的輸贏類比機械能守衡,雖然十分形象,也很貼切。但是這個類比對我國來說是低級庸俗的,不宜採用。
通俗易懂與科學嚴謹是辨證統一的關系。通俗而不易懂,易懂而不嚴謹就失去了科學性。這里指得是相對某一層次、學生的某一認識階段的科學性,這里說的嚴謹,其中包括類比格式的嚴謹,要求相類比的兩個事物間相似點一一對應,而且要對應得當,類比推理才有說服力。
3、防止機械類比
應用類比的首要問題就是研究兩類事物的可比性,即使是兩個可以進行類比的事物,也不可能所有屬性處處相似,點點對應。它們之所以是兩個事物,必存在差異性。在進行類比時,有時要告訴學生兩事物間哪些方面可比,哪些方面不可比,避免機械類比的錯誤。對本身就比較直觀,與生活聯系較緊的物理概念與物理現象等,沒有必要非用類比,用了反倒顯啰嗦,沖淡主題,使教學重點得不到突出。
4、要有針對性
教學中類比要用得好、用得巧,必須具有針對性。即:(1)針對不同的學生選用不同的類比材料。例如,教師比喻說:二極體的單向導電性就象自選商廠入口處的門,許進不許出。城市的學生可能明白,可農村的學生卻不知道自選商場是怎麼回事。(2)要針對物理教學內容和目的。如果教學內容比較抽象,呆板。適於運用一些較輕松活潑的類比。如果教學內容具有較嚴密的邏輯性,與前面的知識有些必然的聯系,運用類比比較合適(如重力場和電場的類比);在進行單元或總復習時運用系統類比將會收到較好的效果。(3)要針對課堂氣氛。在課堂教學中,如果學生的注意力都很集中.他們對教師所授知識能順利接受,此時用不用無關緊要。用多了,用得不當,反而會產生負作用,影響學習效果。如果教師發現課堂上多數學生精神疲憊,就應當採用一些風趣幽默的類比來活躍氣氛,振奮學生的精神。
我運用類比方法主要是為了教給學生一種物理思維的方法和接受、理解知識的一種方式。實踐證明,恰當地運用類比,物理課堂會更有氣氛,學生的學習的興趣會很濃,更重要的是學生對所學的知識不容易遺忘,而且學會「舉一反三」、「觸類旁通」。