浅析物理教学中比较法的思维形成:比较法和类比法的区别

　　比较法是根据一定的标准对某类现象在不同情况下的不同表现进行比较的一种研究方法，是一种常见的逻辑思维方法，人们从出生就开始观察世界，比较事物的异同，认识大小、方圆、高矮、胖瘦……因此，比较法是一种人们最容易掌握的思维方法。在形象思维过程中，人们有意无意地运用比较法认识事物，同样，在抽象思维过程中也需要运用比较法来提高认知能力。高中物理是一门学生公认的比较抽象的学科，正确地运用比较法有助于概念的形成和规律的掌握。本文旨在从物理教学角度探讨如何运用比较法，以帮助学生迅速地养成解题思路，提高理解能力和分析解决问题的能力。
　　比较法是在找到两种有一定联系的事物、概念和规律的基础上，比较它们的异同，从而找到它们的相似规律的一种思维方法。在学习过程中，要运用比较法首先必须要有一个比较熟悉的物理模型，在此基础上找出与研究问题相近的规律，比较异同，从而迅速得出结论。因此，建立物理模型是熟练运用比较法解题的基础。高中物理教材中常见的物理模型有：自由落体运动、平抛运动、匀速圆周运动、简谐运动（弹簧振子、单摆）、竖直平面内的圆周运动等，熟悉了这些模型的运动规律后，方可灵活运用到实际问题中去。其次，在处理问题时要有比较的意识，这样遇到与物理模型有一定联系的问题时，便自然想到比较法。当然常规的解题思路和方法固不可少，但巧妙地运用比较法能帮助学生迅速形成解题思路，降低思维难度，找到解题的捷径。最后，就是如何选择参考模型并运用比较法进行思考，这也是运用比较法的关键。下面就具体问题谈谈比较法的思维形成及解题方法。
　　一 改变初始状态，寻找参考模型
　　物理习题是在一定的物理模型基础上设计出来的，适当变换初始条件，使物理情境发生变化，从而产生新的物理问题。在研究这些问题时，只要我们把题设条件转换成比较熟悉的情形，比较由于条件的变化而引起的不同结果，便能迅速得出答案。
　　例1，竖直固定在地面上的弹簧原长为AO，一个小球从空中某高处自由下落压缩该竖直弹簧，弹簧被压缩到最低点时长度为BO，在小球下落到弹簧被压缩到最短的过程中，下列说法中正确的是（ ）。
　　A. 小球在A处速度最大；
　　B. 小球在A、B中间某处速度最大；
　　C. 在整个运动过程中，小球在空中下落时加速度最大；
　　D. 在整个运动过程中，小球在B点处加速度最大。
　　分析该题易得出小球合力为0时速度最大，即B选项正确。但在判断加速度大小时学生错误率较高。分析小球运动过程，不易确定A、B两点的加速度大小。讲解时可对小球的初始位置略作调整，使小球由A′点静止释放，学生很快根据竖直方向的弹簧振子模型判断出A′、B′两点加速度大小相等。比较两种情况小球在最低点B、B′的位置，不难得出B点的加速度大于B′点，而B′点的加速度和A′、A点大小相等，故D选项也正确。
　　二 变更相关条件，综合运用学科知识
　　在熟悉的物理模型上添加一些外在条件，使问题的物理情境或物理过程相对复杂化。这类问题运用比较法，同时注意利用数学等学科知识综合分析，也能使问题简单化。
　　例2，细长轻绳下端拴一小球构成单摆，在悬挂点正下
　　方 摆长处有一个能挡住摆线的钉子A，现将单摆向左方拉
　　开一个小角度，然后无初速地释放，对于以后的运动，下列
　　说法中正确的是（ ）。
　　A. 摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小；
　　B. 摆球在左右两侧上升的最大高度一样；
　　C. 摆球在平衡位置左右两侧走过的最大弧长相等；
　　D. 摆线在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的2倍。
　　本题自身就带有比较之意，两种情景下的相关条件为有无钉A，根据单摆的周期公式和机械能守恒定律，两种情况下的周期和高度关系不难判断，A、B选项正确。但学生在分析左右两侧的最大弧长和偏转角的过程中遇到了困难，可通过几何方法，改变相关条件，作图对两种情形进行比较，根据绳长l不变，学生迅速得出B点在B′点左侧，它们不可能重合，从而排除了C、D选项。
　　三 切换研究对象，寻异求同探本质
　　在遇到受力情况或物理情境不太熟悉的问题时，切换研究对象，换成受力容易推知的物体，然后对比两物体的异同，找出其共同遵循的规律，同时分析出自身因素引起的差异，往往能起到意想不到的效果。
　　例3，静止于水平面上的装满水的水箱中，有大小相同的A、B两只小球，通过细线悬于一固定点O。现使该水箱向右在水平方向上作匀加速直线运动，试分析稳定后将出现何种现象（ ）。
　　A. A、B球均向左偏；
　　B. A、B球均向右偏；
　　C. A球向左偏，B球向右偏；
　　D. A球向右偏，B球向左偏。
　　此题由于水箱在水平方向上有加速度，水平方向上小球左、右两侧水对小球会产生压力差，而空气中的单摆不存在水平方向的压力差，两种情况有着本质的区别，故在切换研究对象时应考虑小球。由于A、B两球是两个大小相同的小球，故可设想出一个大小相同的“水球”A′，小箱以相同的加速度向右运动时，水箱内水不会自行流动，故A′不会产生相对移动，即绳不会在竖直方向上偏转，此时压力差为FA′＝m水a。球的大小相同，故压力差三球相同，比较A、B两球不难得出，mA＞m水；mB＜m水，故水对A球的压力差不足以提供其加速，A应向左偏。反之，B应向右偏。本题通过研究对象的切换和比较，降低了思维难度，实际教学效果较好。
　　比较法不仅在解题中有重要作用，在概念的形成和规律的总结中也不可忽视，注意运用比较法还有利于知识网络的形成，激发创新思维。这里只是教学之余的一点粗浅认识，仅作抛砖引玉之用。
　　〔责任编辑：高照〕
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