2015高中物理解题技巧14份:类比法
2015高物理解题技巧14份:类比法
类比法是根据两个(两类)对象之间在某些方面的相同或相似,而推它们在其他方面也可能相同或相似的逻辑推理方法.
根据事物属性之间的关系,类比法常用的有性质类比、关系类比、协变类比.
1.性质类比是指对象各个属性之间的关系仅仅在于它们都是同一对象的属性.
例1在匀速圆周运动一节学,在建立匀速圆周运动的概念时,可通过与匀速直线运动的概念类比,由学生总结匀速圆周运动的概念.建立线速度的概念时,可与匀速直线运动的定义进行类比,从而总结线速度的定义.
例2人们依据声现象的一些特性与光现象特性进行类比(见表1)
表1
声现象具
直线传播直线传播
反射反射
折射折射
干涉干涉
所以光可能也具有波动的特性.这一结论被后的研究和实验所证实.
例3“多普勒效应”最初是关于声音传播的定律,多普勒把光和声进行了类比,指“多普勒效应”不仅适用于声波,也适用于光波.哈勃等天文学家根据“多普勒效应”解释了天文学上的“红移现象”进而得宇宙大爆炸理论.
例4在磁场概念的引入,材首先列电场和磁场的相似属性,如电荷之间有相互作用力,磁极与磁极之间也有相互作用力,电荷是同性相斥而异性相吸,磁极也是同名磁极相斥而异名磁极相吸,然后进行一系列类推:电荷周围存在电场,谁知磁极周围可能存在磁场;电荷间的作用力需电场传递,谁知磁极间的相互作用力可能也要靠磁场传递,电场是一种物质,推知磁场也是一种物质.
例5在讨论绕地球运行的卫星在不同轨道上运行时,机械能的大小关系,可以与原子核外电子绕原子核做圆周运动时机械能的大小进行类比(见表2).
取无限远处引力势能为零,即r越大,卫星或原子核外电子的机械能绝对值越小,也就是负的越小,机械能越大.
2.关系类比它是根据两个对象各自属性之间可能具有的相同因果关系而进行的类比推理.
例1牛顿发现的万有引力定律,把天体力学与地上的力学统一起,实现了物理学发展史上的第一次大综合,这其就要应用关系类比的方法,高山上用力抛的石头,初速度越大,则抛越远,如果速度足够大,则石头可能绕地球运转而不落向地面,摇动系着绳子的石头,则石头可做圆周运动;而天上的月亮能作圆周运动,也可能象石头一样是受向心力作用,而这一向心力就是月亮与地球间的引力,从而导致万有引力定律的发现.
3.协变类比它是根据两个(或两类)对象可能具有的属性之间的某种协变关系(定量的函数关系)的类比推理.
例1德布罗意在1924年提物质波公式的推理过程:光具有粒子性和波动性,所以实物料子也具有粒子性和波动性:所以实物粒子也可能具有方程式E=hv,λ=h/mv,此数学关系式被1927年的电子衍射实验所证实.
例2库仑在电磁学研究从牛顿的万有引力定律公式F∝m 1m2/r2,联想到电荷之间的相互作用力也应遵从F∝q1q2/r2这一基本的电作用规律,于是就把库仑力的定量关系类比于万有引力公式,而得F∝q1q2/r2.
例320世纪初,卢瑟福及其助手为了探索原子结构的奥秘,曾经做了著名的a粒子散射实验,发现原子的结构同太阳系十分相似(见表3)
所以,原子也可能由电子环绕原子核构成.卢瑟福于1911年提了原子结构的“太阳系模型”假说.
例4根据弹簧的动力学方程F=-和单摆的动力学方程F=-mg/L=-′的协变关系,由于弹簧振子的运动是简谐运动,推知单摆的运动也是简谐运动.
以上是我在学用到类比法的一些例子,在物理学运用类比方法可以引导学生自己获取知识;有助于提假说,进行推测,有助于提问题并设想解决问题的方向,类比可激发学生探索的意向,引导学生进行探索,使学习成为学生自觉积极的活动,发展学生的思维能力.。
高考物理答题技巧-解题类比模型法
高考物理答题技巧:解题类比模型法
高考物理必备答题技巧:解题类比模型法
通过做练习,可以加深对物理概念的理解,学会灵活运用物理规律,培养解决问题的思维能力。
那么,有哪些解决物理问题的好方法呢?以下是20XX高考物理必备答题技巧:解题类比模型法,请及时阅读学习。
一、类比模型法
以安徽省理科状元的优异成绩考入清华大学电子与信息科学系的耿泉,其秘诀就是“类比模型法”。
耿泉说,很多复杂的高考试题都是由它们演变或综合而来的,我们应该多做题,训练自己掌握这些基础知识模型的能力。
比如动量定理中的人船模型,动量定理中子弹打木板的模型,平抛运动的模型等等。
我平时很注重训练这些模拟题,通过做一些题来加强对这些模拟题的训练,这样只要你在高考中知道这是什么模拟题,就能很快找到解决办法。
二、制图方法
学物理离不开图形。
从机械知识的机械设计到电磁知识的复杂电路设计,主要是用“图形语言”来表达。
学习手绘是学习物理的重要途径。
首先要学会巧画,比如制作光路图、力图、力臂图、电路图等。
其次,要学会根据现成的图形来识图,懂得结合条件来看图,这样才能在复杂的图形中看到基本的图形。
比如在计算与电路相关的习题时,往往很难分析给定的电路图是串联、并联还是串并联。
如果能把给定的电路图熟悉地画成等效电路图,就能很容易地看出电路的连接特性,从而很容易地解决相关问题。
1。
巧用类比法学习高中物理探究
巧用类比法学习高中物理探究类比法是一种常用的学习方法,通过类比可以更好地理解和掌握知识。
在学习高中物理探究的过程中,我们可以通过巧用类比法来更好地理解和应用物理知识。
本文将从力学、热学、光学和电磁学四个方面,列举一些巧用类比法来学习高中物理探究的例子,希望可以帮助大家更好地掌握物理知识。
力学类比法:1. 通过弹簧振子类比学习振动现象在力学中,弹簧振子是一个常见的振动系统。
我们可以通过类比弹簧振子来理解其他振动系统的特点和规律。
比如类比弹簧振子学习摩擦力对振动的影响,类比弹簧振子学习受迫振动等。
2. 通过滑稽简谐振动类比学习波动在波动中,滑稽简谐振动是一种非常典型的波动系统。
通过类比滑稽简谐振动,我们可以更好地理解波的传播特点和波动方程等。
1. 通过热传导类比学习电路中的电流传导在电路中,电流的传导过程和热传导在物体中的传导过程有一定的相似性。
通过类比热传导学习电路中的电流传导,可以帮助我们更好地理解电路中的电流特性和电阻的作用等。
2. 通过热膨胀类比学习气体的状态方程在热学中,热膨胀是一个重要的物理现象,通过类比热膨胀学习气体的状态方程,可以帮助我们更好地理解气体的性质和气体的状态方程等。
1. 通过光的折射类比学习声音的折射在物理中,光的折射是一个常见的现象,通过类比光的折射学习声音的折射,可以帮助我们更好地理解声音在不同介质中传播的规律。
2. 通过几何光学类比学习声学在声学中,我们可以通过类比几何光学来更好地理解声音的反射、衍射和干涉等现象,通过类比几何光学学习声学,可以帮助我们更好地理解和应用声学知识。
高考物理解题方法:类比.等效
等效法:利用研究对象(物理量、物理过程、系统等)在某方面的作用效果与另一个对象所起的作用效果相同,在相互间进行变换(相等、替代等)从而解决问题的方法。
我们再来看一个例子:
例题:(2011全国)如图,A、B、C三个木块的质量均为m,置于光滑的水平桌面上,B、C之间有一轻质弹簧,弹簧的两端与木块接触而不固连。将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C紧连,使弹簧不能伸展,以至于B、C可视为一个整体。现A以初速v0沿B、C的连线方向朝B运动,与B相碰并粘合在一起。以后细线突然断开,弹簧伸展,从而使C与A、B分离。已知C离开弹簧后的速度恰为v0。求弹簧释放的势能。
A.小球以后将向左做平抛运动
B.小球将做自由落体运动
C.此过程小球对小车做的功为Mv02/2
D.球在弧形槽上升的最大高度为v02/2g
解析见下期。祝师生们愉快!
(本文系叶老师物理原创文章,转载请注明作者和来源于百家号叶老师物理)
A.2FB.1.5FC.0.5FD.0
参考答案:B;难度系数:0.36
解析:我曾经在一本书上看到对此题的解析,如图所示。从受力分析着手,计算出F1、F2的合力进而求解。由于题目中给的是等边三角形线框,F1、F2的的夹角是1200,不难计算出合力。问题是,假如遇上不是等边三角形线框的情况该怎样计算?况且,在高考考场上,能节余一分钟的时间都是宝贵的。我在一次会议上给出这道题,说几秒钟就能口算出来,与会者有的明白,有的则诧异不已。我们以垂直放置在匀强磁场中半径为R的半圆形通电导体为例,解析其所受安培力的情况。
物理学中的类比方法
物理学中的类比方法类比是物理学理论思维的重要方法,它在历史上对许多重大发现起过积极的作用.十八世纪以法国为中心的西欧,涌现一批数学家,如伯努利兄弟、欧勒、拉格朗日、拉普拉斯等人.这些人才华横溢,不仅在数学方面,在天文学、力学、光学各方面都有很高造诣.他们一方面运用微积分、微分方程去研究天体、弹性体以及流体的动力学,把牛顿力学成果扩展到各个领域.另一方面运用新的数学工具建立笼括全部力学的最基本原理.以求象欧几里德几何学那样,使一切领域的自然知识都可以由数目最少、最简单的公理演绎出来.这两方面的研究都必须对各种力学过程进行分析和比较,掌握它们的共同特点,抽象出共同的数学形式.莫培督(Maupertuis,P.L.M·de1698—1759)于1744年提出最小作用量原理,即自然界发生的实际运动必须遵循作用量(m、v、s三者乘积)为最小的要求.他用杠杆的平衡,碰撞,以王光的折射等现象为例来论证这个原理的普遍性.尽管这些论证中有不少含混之处,但这个思想对欧勒、拉格朗日、雅可比等人启发很大.雅可比(Jacobi,K.C.J)曾经以精确的形式揭示.物体运动曲线符合⎰dsυ为最小的形式;光线通过变折射率煤质的路径符合⎰nds为最小的形式;绳子受张力T作用而平衡符合⎰Tds为最小的形式.这些数学的归类成果,这些数学形式的类似性向人们提示:许多物理过程的共系是可以互相类比的.十九世纪,热电光各领域的新现象不断揭示出来了,并且进入定量研究的阶段.物理学家在整理这些领域的实验材料以构成理论体系的时候,曾经用类比的方法,并取得重大的成果.法国的萨迪·卡诺,就是把热机的工作原理跟水轮机做类比:水从高处流向低处,水轮机受水流推动而对外做功.热从高温流向低温处,热机被热流推动而对外做功.经过这个类比,从理论上推出理想热机的效率仅仅取决于热机所处的温度差,对于给定的温差和热质量,任何循环所产生的动力都不能比理想可逆循环产生的动力大.这个重要原理正是后来热力学第二定律的根蒂.1826年,欧姆把回路流电流的过程同傅里叶在1822年发表的热传导理论进行类比.仿照傅里叶热传导公式Q=K△T,建立了电流定律S=rE(S表电流,E表电位差,r为比例常数).1846年,英国的汤姆逊研究了电现象跟弹性力学之间的类似性,而且用位移矢量来描述电与磁转化的部分关系.他从这个研究中提出一个问题:电磁力的传播是否跟弹性位移的传播具有相似的方式?后来,麦克斯韦继续汤姆逊的工作方向.他的第一篇论文就是把法拉第的磁力线概念跟流体的流线做类比,得出奥斯特定律的数学表示式.后来又把电磁过程跟粘性液体、弹性体综合的特往做类比,塑造了独特的以太模型,导出了著名的电动力学方程组,全面表述了电磁场变化的规律.在近代物理学的发初时期,类比同样发挥它的奇效.1900年,普朗克引进能量子的概念,但是当时不少物理学家对于这个能量子是不是自然界的客观实体,十分怀疑.爱因斯坦在光的吸收与转化等一系列问题上,继承发展普朗克这个新概念.他通过对空腔辐射场里的能量子相对体积的炼跟理想气体分子相对体积的墙进行类比.由于这两者具有相同的数学形式从而证明了辐射场里的能量子也象箱子里的气体分子一样是做“颗粒”分布的,是可以独立地存在于自由空间的.这个论证使能量子概念立足于坚实的基础上.德布洛意在康普顿关于光和电子可以.粒子性的弹性碰撞的实验事实的启示下,做出了大胆的推论:一切粒子都具有波粒二重性.一切粒子都可以类比子光子,具有波长λ=P/h,能量E=hν.薛定谔在1925年建oh波动力学,也是从光学和力学的类比入手的.他发现,微观粒子的运动,用哈密顿动力学方程描述和用德布洛意波波阵西方程描述,具有同样的形式,从而看出物质波的“几何光学”等同于经典力学.他把光学与力学进行类比:几何光学是波动光学的近似和简化,若经典力学等同于几何光学,则应该有一门波动力学等同于波动光学,它将如波动光学可以解释干涉衍射一样,用来解释原子领域的过程.他于是引进波函数,把粒子在力场中的运动,描绘成波动的过程,建立了有名的薛定谔方程,创建了波动力学.1935年,日本物理学家汤川,把核力同原子的电磁力做类比,提出核里的中子与质子为吸引力通过核力场互施作用,正如原子核同电子通过电磁场互施作用一样.电磁场的作用相当于交换光子,与此类推,核力场的作用,也应该交换某种场粒子.他经过计算,认为这种新粒子应具有介于电子和核子之间的质量,大约是电子质量的二百倍.这种新粒子被称为介子.后来通过实验,果真发现了这种粒子.物理学的历史说明,类比是一种重要的思维方法.当一个领域里出现新的经验事实,从那里只能约略看到它们现象问的松散的联系.物理学家参照其他领域已知的过程,比较两者相似的特征,仿照已知过程的联系做出预测性的描述,这就是类比.类比的内容与形式尽管千差万别,但却有一些共同的特点:第一,类比必须以一定经验事实为根据,使物理学家形成某种新观念,这个新观念使他有可能把两项本来认为互不相通的过程联系到一起,以进行类比.比如德布洛意提出物质波,是因为康普顿实验,大大强化了光的粒子性格,使他更坚信波粒二重性是一切粒子的特征.第二,类比是思维过程发生飞跃的一步,即把事物的联系从一个领域扩延到另一个领域,把松散的联系会聚成明朗的联系.但在开始时它是比较粗略的臆测,进而根据臆测作出有价值的推论,建立新过程因果联系的数学描述.把由类比所得到的预沙性描述变得更精确而可靠.第三,类比及其推论基本上是预测性的,因此当物理学家用一个跟已知定律相似的方程来描述新过程的时候,公式里的某些参数的物理意义往往在开始的时候并不清楚,必须在随后经过应用推广之后,才逐渐明确.麦克斯韦方程里的位移电流,薛定谔方程里的波函数,都是在这些方程建立以后,经过应用推广才逐渐弄清楚物理意义的.由于类比带有预测性,因此由奕比建主的新关系也像任何位设一样,必须经由实验.类比方法的客观基础,就是自然界存在某些普遍或共同的规律,支配着不同领域里的不同过程.或者说,不同领域里的不同过程,都处在广泛联系之中,因而都具有一些共同的特征,以至相似的表现形式.因此,有些类比正是抓住了这种共同的特征.卡诺把热机跟水轮机类比,正是抓住自然界广泛存在的自发过程,不论是水的流动,或者是热的传递,都是自发地从不平衡趋向平衡.德布洛意把粒子同光子做类比,不过是把自然界物质有波粒二重性的普遍特点以“一叶知秋”的目力敏锐地揭示出来罢了.数学方程的类比,它们的相似性,恰巧反映着自然界不同过程的某些共同特征.因为数学是从自然界大量粗疏的现实原型中抽象出来的.微积分方程正是各种自然过程的变化、流动的抽象和概括,因而是不同现实过程的共通规律的反映.但是自然过程是千差万别的,是发展变化的.一些共同的规律,本质的特征都是寓于具体的、特殊的现象中,经常带有偶然的性格.而人的认识能力又受着时代条件的限制,因此一些类比往往带有暂时的过渡的性质,它{fi 在物理学的发展中只能充当“药引子”或“催化剂”的作用.因此,物理学家借助于类比而引进新概念或建立新定律之后,不应该回于原初的类比,不能把类比所得的一切推论都看成是绝对正确的东西,因为类比、假设不过是物理学家在建筑纪念碑时的手脚架而已,纪念碑一旦建成,手脚架也就该拆去了.。
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高考物理解题技巧:类比模型法与作图法
学好物理离不开做题。
通过做题,可以加深对物理概念的理解,学会灵活应用物理规律,培养解决问题的思维能力。
那么,攻克物理题有哪些好方法呢?
一、类比模型法
以安徽理科状元的优秀成绩考入清华大学电子信息科学系
的耿泉同学的秘诀就是类比模型法。
耿泉同学说,很多复杂的高考题都是由其演变或综合而成的,所以平时要多做题训练自己的这些基本知识模型掌握能力。
比如像动量定理中的人船模型,动容定理中的子弹打击木板模型,类平抛运动模型,等等。
平时我很注意训练这些模型问题,通过做一些题目来加强对这些模型问题的训练,这样在高考中只要明确这是什么模型,你就可以很快找到解决的方法。
二、作图法
学习物理离不开图形,从运用力学知识的机械设计到运用电磁学知识的复杂电路设计,都是主要依靠图形语言来表述的。
学会动手画图是学习物理的重要方法。
首先,我们要学会熟练作图,比方说,做光路图、作力图示、作力臂图以及画电路图等等;其次,要学会根据现成的图形识图,要懂得结合
条件看图,在复杂的图形中看出基本图形。
例如,在计算有关电路的习题时,已给出的电路图往往很难分析出来是串联、并联或是混联,如果能熟悉地将所给出的电路图画成等效电
路图,就会很容易地看出电路的连接特点,使有关问题迎刃而解。
中学物理解题思维之12.类比法
十二、类比法方法简介类比法是根据两个研究对象或两个系统在某些属性上类似而推出其他属性也类似的思维方法,是一种由个别到个别的推理形式。
其结论必须由实验来检验,类比对象间共有的属性越多,则类比结论的可靠性越大。
在研究物理问题时,经常会发现某些不同问题在一定范围内具有形式上的相似性,其中包括数学表达式上的相似性和物理图像上的相似性。
类比法就是在于发现和探索这一相似性,从而利用已知系统的物理规律去寻找未知系统的物理规律。
试题精讲例1:图12—1中AOB是一内表面光滑的楔形槽,固定在水平桌面(图中纸面)上,夹角α = 1°(为了能看清楚,图中画的是夸大了的)。
现将一质点在BOA面内从A处以速度v = 5m/s射出,其方向与AO间的夹角θ = 60°,OA = 10m 。
设质点与桌面间的摩擦可忽略不计,质点与OB面及OA面的碰撞都是弹性碰撞,且每次碰撞时间极短,可忽略不计,试求:(1)经过几次碰撞质点又回到A处与OA相碰?(计算次数时包括在A处的碰撞)(2)共用多少时间?(3)在这过程中,质点离O点的最短距离是多少?解析:由于此质点弹性碰撞时的运动轨迹所满足的规律和光的反射定律相同,所以可用类比法通过几何光学的规律进行求解。
即可用光在平面镜上反射时,物像关于镜面对称的规律和光路是可逆的规律求解。
(1)第一次,第二次碰撞如图12—1—甲所示,由三角形的外角等于不相邻的一两个内角和可知∠MBA = 60°+ 1°= 61°,故第一次碰撞的入射角为90°-61°= 29°。
第二次碰撞,∠BCA = 61°+ 1°= 62°,故第二次碰撞的入射角为90°-62°= 28°。
因此,每碰一次,入射角要减少1°,即入射角为29°、28°、…、0°,当入射角为0°时,质点碰后沿原路返回。
类比法物理
类比法物理类比法,顾名思义,就是把物理问题与生活实际相联系。
在学习物理过程中,我们常常会碰到这样或那样的问题,这时如果能利用类比法,将实际问题同物理知识相类比,有时可以起到事半功倍的效果。
例如:在学习《杠杆》一课时,在讲到动力臂与阻力臂关系时,如果让我们类比在提水时的情况,你就不难发现,动力臂大于阻力臂,即可顺利地把水提出。
而当讲到作用力与反作用力时,若能利用动力臂等于阻力臂,则将水从高处落下也就易如反掌了。
第一节:热水瓶塞为什么拔不出来?平时生活中经常遇到热水瓶塞子拔不出的问题,但这些问题是普通问题还是具有代表性的典型问题呢?答案是后者。
你想啊,若每个人都是根据自己的想法去做事,不结合客观实际,往往是不行的。
就像热水瓶塞拔不出来的问题,它既属于普遍现象,又有代表性,所以属于典型问题。
这样的例子很多,如没有轮胎的汽车、缺乏电压的家庭电器、冒烟着火的轮船等等。
类比法应用的好坏,往往取决于类比选择得是否恰当。
说干就干,我拿出从前任教科书上找到的两道题,试图用类比法来解答:回到家,我就拿出这两道题,仔细分析它们之间的区别和共同点。
我发现这两道题目在解法上有相似之处,但又有本质上的区别。
我们先看第一题:当在光滑的桌面上沿木棒滚动时,不计空气阻力,小球受到的摩擦力方向竖直向下,可以设桌面为水平面。
问木棒移动的最大距离。
第二题:将空油桶放在手推车上,车后轮的转速比手推车转动的快,设前进的距离是l。
由此可见,这两道题的主要差异是:前者没有考虑空气阻力,只需要讨论重力和木棒对小球的支持力;后者除了要讨论重力和木棒对小球的支持力外,还要涉及摩擦力和运动快慢的影响。
他按照老师的方法,将热水瓶塞的问题进行了类比。
我们知道,热水瓶塞的位置很低,相对于抽水机和提水机来说,它是一个“静止”的物体,而且小球与木棒的接触面积较大,摩擦力方向竖直向下,因此,在抽水和提水这两种情况下,可以设水平桌面为平面。
另外,由于木棒有弹性,当支持力和木棒弹性形变共同作用时,小球就能从高处向低处匀速下落。
高考物理解题方法讲解:类比模型法与作图法
高考物理解题方法讲解:类比模型法与作图法一、类比模型法以安徽理科状元的优秀成绩考入清华大学电子信息科学系的耿泉同学的秘诀就是类比模型法。
耿泉同学说,很多复杂的高考题都是由其演变或综合而成的,所以平时要多做题训练自己的这些基本知识模型掌握能力。
比如像动量定理中的人船模型,动容定理中的子弹打击木板模型,类平抛运动模型,等等。
平时我很注意训练这些模型问题,通过做一些题目来加强对这些模型问题的训练,这样在高考中只要明确这是什幺模型,你就可以很快找到解决的方法。
二、作图法学习物理离不开图形,从运用力学知识的机械设计到运用电磁学知识的复杂电路设计,都是主要依靠图形语言来表述的。
学会动手画图是学习物理的重要方法。
首先,我们要学会熟练作图,比方说,做光路图、作力图示、作力臂图以及画电路图等等;其次,要学会根据现成的图形识图,要懂得结合条件看图,在复杂的图形中看出基本图形。
例如,在计算有关电路的习题时,已给出的电路图往往很难分析出来是串联、并联或是混联,如果能熟悉地将所给出的电路图画成等效电路图,就会很容易地看出电路的连接特点,使有关问题迎刃而解。
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在学习过程中要养成定期复习总结的好习惯。
复习不是知识的简单重复,而是升华提高的过程。
一是当天复习,这是高效省时的学习方法之一。
二是章末复习,明确每章知识的主干线,掌握其知识结构,使知识系统化。
找出节与节之间,章与章之间的联系,建立新的认识结构和知识系统。
既巩固和加深了所学知识,又学到了方法,提高了能力。
物理上单纯需要记忆的内容不多,多数需要理解。
通过系统有效的复习,就会发现,厚厚的物理教科书其实是“很薄的”。
要。
高中物理解题技巧:类比法
高中物理解题技巧:类比法类比法是根据两个(两类)对象之间在某些方面的相同或相似,而推出它们在其他方面也可能相同或相似的逻辑推理方法.根据事物属性之间的关系,类比法常用的有性质类比、关系类比、协变类比.1.性质类比是指对象各个属性之间的关系仅仅在于它们都是同一对象的属性.例1在匀速圆周运动一节教学中,在建立匀速圆周运动的概念时,可通过与匀速直线运动的概念类比,由学生总结出匀速圆周运动的概念.建立线速度的概念时,可与匀速直线运动的定义进行类比,从而总结出线速度的定义.例2人们依据声现象的一些特性与光现象特性进行类比(见表1)表1声现象具直线传播直线传播反射反射折射折射干涉干涉所以光可能也具有波动的特性.这一结论被后来的研究和实验所证实.例3“多普勒效应”最初是关于声音传播的定律,多普勒把光和声进行了类比,指出“多普勒效应”不仅适用于声波,也适用于光波.哈勃等天文学家根据“多普勒效应”解释了天文学上的“红移现象”进而得出宇宙大爆炸理论.例4在磁场概念的引入中,教材中首先列出电场和磁场的相似属性,如电荷之间有相互作用力,磁极与磁极之间也有相互作用力,电荷是同性相斥而异性相吸,磁极也是同名磁极相斥而异名磁极相吸,然后进行一系列类推:电荷周围存在电场,谁知磁极周围可能存在磁场;电荷间的作用力需电场传递,谁知磁极间的相互作用力可能也要靠磁场传递,电场是一种物质,推知磁场也是一种物质.例5在讨论绕地球运行的卫星在不同轨道上运行时,机械能的大小关系,可以与原子核外电子绕原子核做圆周运动时机械能的大小进行类比(见表2).取无限远处引力势能为零,即r越大,卫星或原子核外电子的机械能绝对值越小,也就是负的越小,机械能越大.2.关系类比它是根据两个对象各自属性之间可能具有的相同因果关系而进行的类比推理.例1牛顿发现的万有引力定律,把天体力学与地上的力学统一起来,实现了物理学发展史上的第一次大综合,这其中就要应用关系类比的方法,高山上用力抛出的石头,初速度越大,则抛出越远,如果速度足够大,则石头可能绕地球运转而不落向地面,摇动系着绳子的石头,则石头可做圆周运动;而天上的月亮能作圆周运动,也可能象石头一样是受向心力作用,而这一向心力就是月亮与地球间的引力,从而导致万有引力定律的发现.3.协变类比它是根据两个(或两类)对象可能具有的属性之间的某种协变关系(定量的函数关系)的类比推理.例1德布罗意在1924年提出物质波公式的推理过程:光具有粒子性和波动性,所以实物料子也具有粒子性和波动性:所以实物粒子也可能具有方程式E=hv,λ=h/mv,此数学关系式被1927年的电子衍射实验所证实.例2库仑在电磁学研究中从牛顿的万有引力定律公式F∝m 1m2/r2中,联想到电荷之间的相互作用力也应遵从F∝q1q2/r2这一基本的电作用规律,于是就把库仑力的定量关系类比于万有引力公式,而得出F∝q1q2/r2.例320世纪初,卢瑟福及其助手为了探索原子结构的奥秘,曾经做了著名的a粒子散射实验,发现原子的结构同太阳系十分相似(见表3)所以,原子也可能由电子环绕原子核构成.卢瑟福于1911年提出了原子结构的“太阳系模型”假说.例4根据弹簧的动力学方程F=-kx和单摆的动力学方程F=-mgx/L=-k′x的协变关系,由于弹簧振子的运动是简谐运动,推知单摆的运动也是简谐运动.以上是我在教学中用到类比法的一些例子,在物理教学中运用类比方法可以引导学生自己获取知识;有助于提出假说,进行推测,有助于提出问题并设想解决问题的方向,类比可激发学生探索的意向,引导学生进行探索,使学习成为学生自觉积极的活动,发展学生的思维能力.。
高中物理类比法
高中物理类比法
物理学是学习自然界自然规律的一门重要学科,其学习内容是有关物质运动规律和其他客观现象的理论性研究。
物理学的学习离不开概念的理解和抽象思维,高中物理学的学习也是如此。
学习高中物理,除了需要广泛的物理学基础知识之外,更重要的是要学会如何运用类比法,以便拓宽和加深对课程内容的理解,掌握解题思路。
类比法是物理学研究中一种重要的思维方式。
如果用一个简单的例子来说明,就是在研究复杂的物理问题时,将这个复杂的系统拆解成简单的相似问题,然后从简单的问题中吸取解决复杂问题的经验,从而得到有效的结论和推论。
比如说,在学习有关运动类的物理题目时,可以把运动的复杂系统模拟为一个小球运动的简单系统,从小球的运动规律中吸取出分析较复杂系统的经验,从而解决问题。
在高中物理学的学习中,类比法起到了非常重要的作用,它是学习物理学的重要手段,也是理解物理学含义和推理思维的途径。
举一个实际的例子,电磁学中有这样一个概念:“当电流穿过导体时,可以在空气中产生磁场”。
这一概念看似抽象,但是我们可以用一个简单的水流类比法来理解这个概念。
就是当水流穿过一个管道时,会在管道的外围形成水流环。
这是由于水流在运动的过程中产生了一种类似磁场的现象,而这种现象就可以用电磁学中的概念来描述,这就是所谓的类比法。
类比法是高中物理学科学习的重要工具,它可以帮助我们理解复杂的物理知识,运用其研究新领域,解决复杂的物理问题。
学习高中
物理,除了学习基础知识之外,还要多练习运用类比法,从而更好地掌握物理学的基本原理,为今后的学习奠定坚实的基础。
