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类比法在电磁学教学的应用
类比法在电磁学教学的应用【1】
【摘要】中学物理教学中应用类比法去讲解概念、规律，求解习题及进行复习，不仅易于教学，而且可扩展学生的视野、提高分析的综合迁移能力。
【关键词】类比法 电场 磁场 叠加场 重力场
类比法，就是人们根据两个对象之间在某些方面的相同或相似，推论出它们在其他方面也可能相同或相似的一种认识事物的思维方法。
将类比法应用于中学物理教学中，则可把学生所熟悉的知识与陌生的知识相比较，为认识新事物提供线索和方向，以加强知识间的横向联系与沟通，从而达到举一反三的目的。
学生觉得物理难学，尤其是电磁学部分，更是觉得概念抽象，习题也很难理解。
我们在这部分内容的教学中应用类比法去讲解概念、规律，求解习题及进行复习，不仅易于教学，而且可扩展学生的视野、提高分析的综合迁移能力。
一、电场与重力场
在讲授电势时，将电场和重力场进行类比，找出共同点――电场力和重力做功都与路径无关。
为此，首先引入重力势能的概念，把一个质量为m1的物体放在高度为h的地方，它具有重力势能m1gh，把质量为m2、m3……的物体放在高度为h的地方，它们分别具有重力势能m2gh、m3gh……其势能值各不相同，但m1gh/m1=m2gh/m2=m3gh/ m3……=gh是一个恒量，我们可以把gh叫做重力势。
其值只决定于重力场中的位置和零点的选择，与放入重力场中的物体的质量无关。
由于学生对重力场知识了解较多，对重力势容易接受，再用类比法引入电势的概念，分析它的性质和区别于重力场的特点，这就化“抽象”为“具体”，使学生对新知识有似曾相识的亲近感，深化了教学内容。
二、叠加场与重力场
轻杆与球、轻绳与球两种模型在重力作用下在竖直平面内做完整圆周运动的条件建立后，学生在学习到带电小球在电场中特别是叠加场中的圆周运动问题时，往往不能透彻分析。
此时，教师如能帮助学生通过等效重力场的角度去思考即将电场和重力场叠加后成为一合力的叠加场G’，则学生的思维就不存在障碍了。
例如.如右图所示，轻绳系一带正电、重G的小球悬挂在竖直向上的匀强电场中，使小球以悬点O为圆心在竖直平面内作圆周运动，则()：
A.小球可能作匀速圆周运动B.小球只能作变速圆周运动C.小球经最低点A时，绳子拉力可能最小
D.在小球经最高点B时，绳子拉力一定最小
解析：球受重力G、向上的电场力F及绳的拉力T。
将G与F合成为一等效的重力场G’后，只需分析球在重力场G’中的运动就行了。
G’可能有三种情况：
①F=G，G’=0，球受绳拉力T作用而在竖直平面内做匀速圆周运动，此时T=mv2/L不变。
②F ③F>G，G’向上，转换一下思维角度，球仍作变速圆周运动，在最高点B(G’中的“最低点”)，速度最大，T最大;最低点A(G’中的“最高点”)，速度最小，T也最小。
故选A、C。
三、电场与磁场
电场与磁场统称电磁场，它们间存在着紧密的联系，在一定的条件下可以相互转化。
在教学中若采用图表类比，知识结构、研究方法与教材的理论构思将一目了然。
如：
综上所述，类比法在物理教学中能起到解释、启发、模拟、辨析的作用，对于培养学生的科学研究能力、创新能力有着很大的帮助，能起到很好的教学效果，能够有效提高教与学的效率，但是在教学过程中也不可盲目类比，不能把类比的思想随意扩大化，类比要恰当到位，这样才能最大化地发挥类比的积极作用。
类比法在电磁学及刚体运动中的应用【2】
【摘要】教学要适应时代发展的需要，就要重视学生学习方法的培养，要采取恰当的教学模式和手段，多角度、多层次地来培养学生的学习能力和创新能力。
【关键词】类比法;静电场;质点平动;刚体转动
一切物质都在不断地运动、变化着，绝对不运动的物体是不存在的。
而物理学研究的是物质运动的最基本最普遍的形式，包括机械运动、分子热运动、电磁运动、原子和原子核内的运动等等。
随着社会的发展，在与生物学、化学、天文学等学科的相互渗透中，物理学不仅本身得到了迅速发展，同时也推动了其他学科和技术的发展，顺应时代发展的潮流，教学应着眼于造就一大批开拓型、创新型人才，以适应科学发展的需要，而培养学生的创造性思维，有一套系统的学习方法就显得尤为重要。
一、类比法
类比法是学习中经常采用的一种方法，它就是人们根据两个对象之间在某些方面的相同或相似，推论出它们在其他方面也可能相同或相似的一种认识事物的思维方法。
它能帮助我们从已知事物的有关理论建立假说去说明新事物;用某些已知的属性来说明未知的属性，可以增强说服力，使人们容易理解。
类比法不是简单的模仿，而是富有创新性的思维方法。
其使用过程是选择两个对象或事物(可以是同类或异类)，并对它们某些相同或相似的性质进行对比，从异中求同，或同中见异，从而产生新知，或得到创造性成果。
因此类比法是实现创新的其中一种方法，在人们认识世界和改造世界的活动中具有重大意义。
在研究问题时，我们经常会发现某些新问题有一种似曾相识的感觉。
这个时候类比法就派上了用场，通过研究这种相似性，利用已知的物理规律去寻找未知的物理规律，从而发现新的结论、新的规律，创造出新的理论。
许多物理上的重大科学发现，其中包括许多物理定律、公式和推论，都是运用类比法的硕果。
二、类比法的简单应用举例
1.静电场类比重力场
运用类比教学法，既能激发兴趣，同时又进行了科学思维和科学方法的示范，学生遇到新的概念和规律也能作类比分析，逐渐养成好的学习习惯，形成一套系统的学习方法。
由于静电场力和重力做功都与路径无关均属于保守力，所以二者对应的场也有很多相似之处。
单纯从静电场角度去分析其性质较为复杂而重力场我们早已熟知，所以在分析静电场性质时可以采用类比法，将静电场类比为重力场，详见表1。
2.库仑定律类比万有引力定律
任何两个物体间都有相互吸引力，其作用力大小与它们之间距离的二次方成反比，与两物体质量乘积成正比，表达式为F=GMm/r?;1785年法国物理学家库仑用扭秤实验对电荷间的相互作用力进行了定量的研究，总结出真空中库仑定律：在真空中两个静止点电荷间的作用力大小与两点电荷带电量乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比，数学表达式为F=KQq/r?，我们可以发现万有引力定律和真空中库仑定律在形式上非常相似，K和G均为常数，万有引力与库仑力大小均与二者距离二次方成反比。
3.点电荷类比质点
物体的运动是复杂的，根据研究的需要，建立一个与实际情况差距不大的“理想模型”是非常必要的，点电荷和质点均是为研究问题方便而引入的抽象的物理模型。
如果物体的形状和大小对研究问题影响不大时，可以忽略其大小和形状，用一个有质量的点来代替该物体，将这样的抽象物理模型定义为质点;点电荷概念的引入可以类比质点，点电荷也是一种抽象的物理模型，当带电体的几何形状对研究问题影响不大时，可以忽略其大小形状及电荷分布情况，认为所有电荷都集中在一个点上，将这样的一个抽象物理模型定义为点电荷。
4.刚体转动类比质点平动
为研究问题方便在《力学》中引入了两个抽象的物理模型――质点和刚体，由于质点和刚体分别研究的是平动和转动问题，因此，看似没有紧密联系，但二者的运动规律却有及其相似之处，加以比较进行应用学生接收效果会更好。
平动和转动运动规律对比一览表(详见表2)。
通过以上列表可以发现二者在形式上极其相似，找到二者异同就可以更好的加以运用，在处理刚体转动问题时类比质点平动的运动规律，就可以准确快速处理相关问题，起到事半功倍的效果。
5.磁感线类比电场线，磁通量类比电通量
磁感线和电场线都不是实际存在的曲线，均是为研究问题方便而引入的假象曲线，二者的疏密均代表相应场的强弱，曲线在某点的切线方向代表相应场在该点的强弱;磁通量和电通量也有着非常相似的地方，分别代表穿过某一个面的磁感线条数和电场线条数。
三、运用类比法教学，建立树形网络知识图
在教学中，要特别重视在讲授新概念时联系旧知识，建立新旧知识网络，在新旧知识类比中加深理解，开拓思路，对知识网络及时进行梳理，使知识条理化。
随着教学的深入学生掌握的知识逐渐形成网络，这里有知识的横向的拓展，也有纵向的知识深入，学生的知识和能力就产生了质的飞跃，学生的创造性思维的发展也就寓于其中了。
四、结语
以上几个例子是类比法在教学中的简单应用举例，在其他学科中也可尝试使用此法，会起到事半功倍的效果。
因此教学要适应时代发展的需要，就要重视学生学习方法的培养，要采取恰当的教学模式和手段，多角度、多层次地来培养学生的学习能力和创新能力。
参考文献
[1]程守诛，江之永.普通物理学[M].高等教育出版社，1997.
[2]丁俊华.物理(工)[M].辽宁大学出版社，1999.
[3]夏兆阳.大学物理教程[M].高等教育出版社，2004.
类比法在高中物理电磁学复习中的应用【3】
摘要：本文主要阐述了类比法的含义及特点;探讨了类比法在高中物理复习教学中的意义;讨论了类比法在高中物理电磁学复习中的应用。
关键词：类比法 高中物理 电磁学复习 应用
类比法在实际教学中，尤其是理科教学中发挥了极其重要的作用。
高中物理复习时间紧、任务重，而电磁学又是高中物理复习的重点和难点，因此运用类比法进行复习，不仅可以帮助学生建立电磁学知识体系，还可以极大地提高学习效率。
一、类比法的含义及特点
类比是一种根据两个或两类对象的相同或相似方面来判断它们在其他方面也可能相同或相似的一种推理方法。
由概念可知，类比法的基本特点就是“比较”和“推理”。
所谓“比较”是指通过想象、联系、分析等思维方式在具有某种相似关系的两个对象之间建立联系;而“推理”则是需要根据这种联系，运用实验等实践方式进一步判断这种联系的准确性与可靠性，进而达到从已知对象性质推断未知对象性质的目的。
二、类比法在高中物理知识复习中应用的意义
(一)有利于降低物理知识复习的难度
进入高中阶段，物理课程无论是从知识量上，还是从知识难度上都有了一个较大的提升，而在复习中，一些学生由于一时无法建立完善的知识体系，从而出现了学习障碍，因此，教师可以引导学生从旧知识出发，在教学言语、讲授方法、物理思维等方面进行类比，使学生在相对简单的旧知识中找到与新知识的内在联系与差异，进而完成复习内容的迁移。
(二)有利于改善物理复习教学的效果
高中物理相较于初中物理而言，逻辑性和抽象性更为明显，因此，一些学生在复习中，常常会出现掌握了基础知识却不能灵活运用的情况，从而影响了复习教学的效果。
而究其原因，就是学生还没有形成系统的知识体系，没有形成对物理规律的深刻认识，因此，高中物理教师在复习教学中应该根据基本的物理规律，对教学内容进行整合，以深化学生的理解，进而提高学生运用知识的能力。
(三)有利于培养学生的类比思维和创新能力
类比不仅是一种教学方法，还是一种思维方式，高中物理教师在复习教学中，一方面可以利用概念类比、因果类比等方式帮助学生进行知识梳理;另一方面还应该引导学生掌握类比这种思维模式，并通过对物理规律的探究，以及对物理知识的迁移实现学习方法的创新。
三、类比法在高中物理电磁学复习中的应用
(一)共存类比的应用
共存类比是一种较为直观，也比较容易被学生接受的类比方法，该方法主要利用知识之间简单的相似关系来确定推理链条。
在物理知识中，电场与磁场之间存在许多相似的关系，因此，教师在复习教学中，就可以运用共存类比将这些关系一一列出，如电荷之间的作用力与磁极之间的作用力，都遵循着同名相斥、异名相吸的规律;磁极周围的磁场可以类比电荷周围的电场等。
而经过引导，学生就会顺着这共存类比的思路不断探究电磁的相关知识，进而完成了由“电”到“磁”的推导。
(二)因果类比的应用
因果类比顾名思义，就是根据类比对象之间存在的相似的因果关系而形成的一种推理中介。
例如在“电流的形成”的复习过程中，教师就可以运用水流形成的相关知识进行因果类比：水之所以会流动有两个关键的因素，那就是水和地势的高度差，而如果将电流与水流进行类比，那么相当于“水”的就是电荷，而相当于“高度差”的就是电压，这样电荷就会在电压所形成的电场力的作用下，沿着一个固定的方向不断运动，进而形成电流。
而这样的类比既形象又准确，大大提高了学生对知识的掌握程度。
(三)对称类比的应用
对称是客观事物中普遍存在的一种对比关系，而运用这种关系所形成的对称类比方法，也是高中物理教学中比较常见的一种教学方法。
前面已经提到，在电和磁之间存在着千丝万缕的联系，而对称联系也是其中的一种，如电场中的正负电荷的对称性，与磁场中的南北磁极的对称性极为类似，而运用这一特点，教师可以让学生根据电流的磁效应来类比推断磁场中感应电流的情况，进而使学生深刻理解“电生磁，磁生电”的内在含义。
(四)性质类比的应用
在物理教学中，运用相似的规律、概念来推断不同知识点之间相同的性质关系，不仅有利于学生的理解，也有利于提高复习效率，例如归纳“电功率”的知识点时，教师就类比了“速度”和“功率”的概念，前者利用“物体在单位时间内通过的位移”来表述“物体运动快慢”的性质，而后者则根据“物体在单位时间内做的功”，来定义“物体做功快慢”，这样通过类比我们就很容易的出“电功率”是利用“用电器在单位时间内所消耗的电能”来表示“电器消耗电能快慢”这一性质。
这样的类比可以让学生在物理知识融汇贯通的基础上，对物理规律形成深刻的认识与理解。
四、结语
总之，类比法是一种符合人类认知规律和思维模式的科学方法，在高中物理电磁学复习中，应用类比方法，不仅可以把知识重难点纳入到已有知识系统中来，变难为易、化繁为简，还可以激发学生的想象力和创造力，进而达到启发思路、举一反三，提高学生思维能力的教学目的。
参考文献：
[1]李国海.类比法在物理教学中的应用[J].学周刊，2016，(09).
[2]徐慧.巧用类比法进行物理教学[J].课程教学研究，2015，(05).
[3]刘玉富.类比法在高中物理电学教学中的应用[J].科学咨询(教育科研)，2015，(06).
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