类比“定义”解题法

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几年来的教学实践使我们认识到在物理教学中传授知识固然重要，而掌握方法可使学生受益终身。目前物理学的科学方法的教学，日益引起广泛的重视，它能培养学生的创新意识，提高学生的科学素质。因此在教学中有意的渗透或传授物理学的研究方法，可使学生受到物理学研究方法的熏陶和训练，学生自觉不自觉地就逐步掌握和运用这些方法。物理学研究方法种类很多，如比值定义法、类比法，下面我就谈一谈类比法在中学物理教学中的应用。

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。

1 类比电场强度定义研究引力场场强

例1 (2003年上海)有质量的物体周围存在着引力场。万有引力和库仑定律有类似的规律，因此我们可以用定义静电场场强的方法来定义引力场的场强。由此可得，与质量为M的质点相距r处的引力场场强的表达式为EG=____________(万有引力恒量用G表示)。

解析 因万有引力和库仑力有类似规律，我们可以用定义静电场场强的方法来定义引力场的场强，由电场强度的定义式可知：Ek=kQr2，电量Q与质量M相当，库仑力常量与万有引力常量G相当，则引力场强表达式可写成

点评 这是一道类比定义考题。类比的方法在物理学研究方法中占有较大比重，尤其是利用类比的方法来定义一个新的物理量，有利于学生理解物理概念的产生和发展规律，引起他们学习物理科学的兴趣。这种科学研究方法还可以迁移到学习其它学科知识中去。除此之外，高中物理知识还有一些能够合理类比，如：电场力做功与电势能的变化关系可以类比重力做功与重力势能的变化关系；氢原子核外电子绕核运动可类比卫星绕地球做圆周运动等，这对帮助学生理解和掌握相关知识有很大作用。

2 类比加速度研究“另类加速度”

例2 (2006年山东潍坊市) 历史上有些科学家曾把在相等位移内速度变化相等的单向直线运动称为“匀变速直线运动”(现称“另类匀变速直线运动”)“另类加速度”定义为A=vs-v0S，其中v0和vs分别表示某段位移S内的初速和末速。A>0表示物体做加速运动，A

A.若A不变，则a也不变

B.若A不变，物体在中间位置处速度为v0+vs2

C.若A>O且保持不变，则a逐渐变大

D.若A不变，物体在中间位置处速度为v20+v2s2

解析 加速或减速运动，在相等的位移内，时间不同，则A不变，a会变。若A>0且不变，在相等的位移内，t变小，则a变大。由A=vs-v0s可知，v中-v0s2=vs-v0s ，所以 v中=v0+vs2。

因此本题答案：BC。

点评 本题是将物理学的历史上提出概念和现在用的概念进行类比。教材引载的内容仅为物理学发展史上沧海一粟，背后埋藏着许多故事，循着科学研究的流向去思维、去探索，才能使学生在掌握科学知识的过程中，同时感受科学探索的精神和方法。虽然众多的探究结论与现有理论相比较有偏差，不能有效地促进物理学的发展，但他们追求过、体验过，科学精神永存。

3 类比电荷研究磁荷

例3 (2006常州市)磁铁有N、S两极，跟正、负电荷有很大的相似性，人们假定在一根磁棒的两极上有一种叫做“磁荷”的东西，N极上的叫正磁荷，S极上的叫负磁荷，同号磁荷相斥，异号磁荷相吸。当磁极本身的几何线度远比它们之间的距离小得多时，将其上的磁荷叫做点磁荷。磁的库仑定律是：两个点磁荷之间的相互作用力F沿着它们之间的连线，与它们之间的距离r 的平方成反比，与每个磁荷的数量(或称磁极强度)qm1、qm2成正比，用公式表示为：

F=kqm1qm2/r2。

(1)上式中的比例系数k=10－7Wb/(A・m)，则磁极强度qm的国际单位(用基本单位表示)是_________。

(2)同一根磁铁上的两个点磁荷的磁极强度可视为相等，磁荷的位置可等效地放在图1中的c、d两点，其原因是__________。

(3)用两根相同的质量均为M的圆柱形永久磁铁可以测出磁极强度qm，图2中将一根磁棒固定在光滑斜面上，另一根与之平行放置的磁棒可以自由上下移动。调节斜面的角度为θ，活动磁铁刚好静止不动，由此可知磁极强度qm=__________。

(4)磁棒上的正负磁荷是不可分离的，但英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在单一的磁荷，即磁单极子。1982年美国科学家布莱设计了一个寻找磁单极子的实验，他设想，如果是一个正磁荷(正极的磁单极子)从上向下穿过图3中的超导线圈，超导线圈上将出现____方向的感应电流。

解析 本题着重考查学生接受、消化、运用新知识的能力，同时也考查学生知识的迁移、类比能力。

(1)由公式F=kqm1qm2r2得 qm1qm2=Fr2k，结合k=10－7Wb/(A・m)及1Wb=1NmA，得qm的单位是A・m。

(2)通过实验可以描绘出外部磁感线，所有磁感线延长后会交于这两点。磁棒的外部磁感线相当于由c点发出后又聚集到d点。

(3)如图4所示，活动磁棒受重力、支持力、两对同性磁荷的排斥力F1=kq2md2、两对异性磁荷的吸引力F2=kq2mL2+d2，活动磁棒受力平衡，在沿斜面方向上有：

(4)根据楞次定律可判定：逆时针。

点评 高中教材在介绍磁单极子的内容时，就采用了类比的方法：带电体周围有电场，磁体周围有磁场；同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，这是它们的相似之处。但它们又不完全相似，在电现象里有电荷，正负电荷可以单独存在，在磁现象里有没有磁荷？磁单极子是否存在？科学研究的新课题就是这样通过类比提出来的，提出来后再通过实验来寻找，通过实验来验证。

总之，通过类比，可介绍知识的新领域，提出新问题，把创造性思维的培养和开发引向科学研究的前沿。运用类比，可以建立知识网络，使知识条理化。希望同学们在今后的学习中认真体会。

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