【摘要】本文通过介绍类比法的定义、静电场的教学中根椐静电场与重力场的相似性应用类比，在新旧知识间架起了一座桥梁，让学生能够从已掌握的旧知识中顺利地接受和理解新知识来说明类比法在物理学研究及物理教学中的作用。并介绍类比法的三种模式及应用时的注意事项，希望能与教育一线的同仁们共勉，从而达到培养学生的认知能力和洞察能力，促进学生综合能力和综合素质的提高。
【关键词】 类比法 重力场 静电场 应用
多年来的教学实践使我认识到在物理教学中传授知识固然重要，而掌握方法可受益终身。因此在教学中有意识地渗透或传授物理学的研究方法，使学生受到物理学研究方法的熏陶和训练，自觉不自觉地逐步掌握和运用这些方法。物理学研究方法种类很多，下面我就谈一谈类比法在静电场教学中的应用以及常见的三种类比法。。
一、类比法的定义
类比法又叫类比推理，是最重要的科学思维方法之一，其依据是物理规律的相似性。它是人们认识客观事物中的一种创造性的思维形式，是解决信息迁移问题的常用方法。
所谓类比推理是根椐两个（或两类）对象在某些属性上相似，而推出它们在另一个属性上也可能相似的一种推理形式，由此，建立新概念，说明新现象，解决实际问题。类比是一种主观的不充分的似真推理，因此，要确认其猜想的正确性，还须经过严格的逻辑论证。
类比推理的具体过程是：通过对两个不同对象进行比较找出它们的相似点，然后以此为依据，把其中某一对象的有关知识或结论应用到另一对象上去，进而运用熟悉物理现象的物理规律来求解不熟悉的物理现象。
一、 类比法在静电场教学中的应用
1、 库仑力公式和万有引力公式的类比
库仑力 与万有引力 有相同的数学模式，其规律也存在惊人的相似性，库仑定律的确定也是通过类比确定的。法国物理学家库仑曾注意到电荷之间的静电力与万有引力有着许多类似之处，于是他大胆的假设静电力的规律和万有引力有类似的形式，将两者类比。后来经过大量科学家的实验证实，于1785年确定了库仑定律： 。
2、电场与重力场的类比
“电场”概念的建立是极为重要的，但由于此概念比较抽象，学生往往难以理解。可以用力学中所学的重力场与之类比：地球周围存在着重力场，地球上所有物体都处于重力场中，都受到了地球的作用----重力。同样，电荷的周围存在着电场，电场对处于其中的电荷有电场力的作用，（如：点电荷间的库仑力的作用）。场强E是描述电场力性质的物理量，E与检验电荷q有无关系呢？可以利用重力场中物体的质量越大，重力越大，但物体所受的重力与物体本身的质量的比值不变，这个比值叫做重力加速度（g）。在电场中某一点，电荷的电量越大，所受的电场力越大，但电场力与电荷量的比值不变，即场强E就不变。通过简单的类比，使学生顿悟：E是描述电场本身性质的物理量，电场是客观存在的，与检验电荷无关，而定义式：E=F/q只是定义E与计算E大小的计算式。
类比关系可以用表格1的形式呈现：
重力场
静电场
特征量
m
q
场力
G=mg
F=Eq
场强
g= G/m
E=F/q
场线
重力场线
电场线
3、电势能与重力势能的类比
在学习电势能概念时学生更感觉陌生和抽象，教学时可先复习重力做功的知识。根据重力做功的特点：重力做功与路径无关，只与重力和初、末位置的高度差有关，即W＝mgh；而且重力做多少功，重力势能就改变多少。电场力做功与重力做功的特点相似，也与路径无关，只与电荷量和初、末位置的电势差有关，即W＝qU。由于电场力做功与重力做功规律的相似性，适时引导学生可以相类比：重力做功改变的是物体在重力场中的重力势能，电场力做功改变的是电荷在电场中的电势能，引入电势能的概念及电场力做功与电势能改变改变量的关系这一物理规律。同样在学习电势、电势差、等势面等这些抽象概念时，适时地类比重力场中的高度、高度差、等高面。
类比关系可以用表格1的形式呈现：
重力场
静电场
功
mg(h1-h2)=-ΔEP
qU=-ΔEP
势能
EP= mgh
EP=q
势
gh(等高线)
（等势面）
势差
g (h1-h2)
U= 1- 2
借助类比的方法，将抽象、陌生的对象与熟悉的对象相比较，寻找不同事物变化中所具有的共性，给这些陌生的、抽象的、不易理解的事物（概念、规律）赋予直接的、形象的、通俗易懂的形象，有利于启发学生思路，化难为易，使学生顺利而全面地认识物理现象和物理规律，达到知识的正迁移，形成物理概念和掌握物理知识。
三、类比的三种常用模式
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．
例如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，推知磁极周围可能存在磁场；电荷间的作用力需电场传递，推知磁极间的相互作用力能也要靠磁场传递，电场是一种物质，推知磁场也是一种物质．
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：在学习电势能的改变量与电场力做功的关系时，利用电场力做功与重力做功的特点相似性，由于重力做多少正功，重力势能就增加多少；重力做多少负功，重力势能就减少多少。得出电荷在电场中运动时，电势能的改变量等于电场力做功。
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：库仑在电磁学研究中从牛顿的万有引力定律公式F∝m1m2／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．
在物理教学中运用类比方法可以引导学生自己获取知识；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．但在使用类比方法时，要注意各种不同事物之间的差异和区别，在引进新概念、新规律时，应当进一步把它们的本质讲清楚。只有这样，才能使学生更好地理解所学习的内容，启发学生的思维和加深对学习内容的理解，在教学中起到举一反三的好效果。
