比较法在初中物理中的应用

所谓“比较法”，就是将客观事物中发现和分析出来的个别部分或某些特性，加以研究对比，以确定事物之间相同点和相异点的思维方法.有比较才能进行鉴别，根据一定的标准对彼此有某种联系的事物进行分析，就事物的实质进行比较，在学习和工作都有重要意义.物理学中有许多物理概念和物理规律具有可比性，运用比较法可以达到帮助同学们理解和接受新知的目的.

现就初中物理学习中如何运用“比较法”，如何辨析事物的同中之异或异中之同，和同学们作初步探讨.

一、应用“比较法”建立“概念”

有些物理概念间有许多相似之处，讲解一些概念之后，另一些概念可用比较法引入，这样容易把规律揭示出来.

例1 应用“速度”概念来建立“功率”概念.

解析 速度：表示物体运动的快慢.它的定义是：物体在单位时间内通过的路程.当我们学习“功率”这个概念时，可以利用比较（类比）的方法.

如图2所示，学习完“功”这个概念后，我们需要去解决这样一个问题：挖土机和人工进行比较，哪一个做功快呢？回想我们建立“速度”这个概念的时候，为了解决“如何比较物体运动快慢”这个问题，解决方法如下.

如图1所示，通过比较，得到两种方法：①物体通过的路程相同时，时间少的，运动得快；②物体运动的时间相同时，通过的路程大的，运动得快.那么，如果运动路程和时间都不相同时，如何比较物体运动的快慢呢？我们可以把“路程”转换成相同——“时间/路程”；或则把“时间”转换成相同——“路程/时间”.为此，我们需要引入一个新的物理量——“速度”来表示这个比值.

但是，在“路程/时间”和“时间/路程”之间，如何选择呢？通过数据发现：当物体运动得较快时，“路程/时间”的比值较大；而和“时间/路程”比值较小.为了符合我们正常的思维方式，最后选择了将“路程/时间”定义为“速度”.

类比，我们很轻松就能得到“比较物体做功快慢”的方法：①物体做的功相同时，时间越少的，做功做得越快；②物体需要的时间相同时，做的功越多，做功做得越快.如果做功的多少和时间都不相同时，可以应用“功/时间”和“时间/功”的比值来比较.同理，我们也需要引入一个新的物理量——功率，并且将“功/时间”定义为“功率”.这样，“功率”这个概念就出来了，以此来表示“物体做功快慢”的物理量.

二、应用“比较法”理解概念

使用比较法，可使同学们抓住概念的本质特征，对概念有更全面、更深刻的理解.

例2 比较“重力”与“压力”.

解析 重力和压力，是同学们容易混淆的概念，一些同学往往认为“压力的大小总等于重力的大小”，甚至认为“压力就是重力”.我们可以设置一些能暴露和纠正这一错误的比较性例题对压力和重力进行比较，将会收到比较好的效果.除此以外，还可以采用列表（如下表）的方式将压力和重力进行比较.

许多物理概念的名称中有着相同的字眼，如：压强与压力、重力与压力、功率与效率、热量与比热……这些有着相同字眼的概念，部分同学极易混淆，澄清的必由之路是认识它们的区别，而不应该孤立地去学习每个概念.

三、应用“比较法”进行知识迁移

物理问题一般都是模型化的，思维定势对解决同种模型的问题确实能起到的积极作用.然而对相似模型问题，思维定势经常使同学们“误入歧途，上当受骗”.所以我们一定要把相似模型放在一起进行比较，进而克服由一种物理模型所形成的思维定势对相似物理模型所起的负迁移作用.

例5 封闭形容器内装有一定量的水如图3甲所示，现将容器倒过来放置如图3乙所示，问水对容器底部的压力怎样变？

解析 容器倒置后，水的深度h增加，由可判断出压强变大，即p甲>p乙，设容器底面积分别为S甲、S乙，则水对容器底部的压力分别F甲=p甲S甲，F乙=p乙S乙.

由于p乙>p甲，而S乙

由力学知识知道：F=pS=ρghS，由于ρ和g没有变化，所以液体对容器底部的压力总等于以容器底面积为底，深度为高的柱形液柱的重力.倒置前如图4甲所示，水对容器底部的压力等于abcd框内水柱重力，这个重力大于原有的水重；倒置后如图4乙所示，水对容器底部的压力小于容器内原有水重.如图4所示，由此可知，倒过来放置时，水对容器底部压力减小.

压强具有p=■和p=ρgh两个公式.同学们在对公式进行迁移使用前，必须首先明白这两个公式在使用上是有一定条件的.一般情况下，前者主要用于固体压强计算；后者主要用于液体压强计算.因为无论是固体还是液体，都要涉及物体本身或容器的形状问题.如果固体本身或者容器的形状是规则图形，例如长方体、正方体或则圆柱体等，那么两个公式可以随意使用，否则就不能混用.

四、应用“比较法”巧解相关习题

比较法在初中物理解题中有很多应用.比较方法的应用离不开分析和综合.没有分析，就没有比较的内容和标准，就没有比较的各个方面；没有综合，就没有比较的结果，就不能将比较内容联系起来形成结论.正因为比较与分析综合有密不可分的关系，它才是思维的基础，使它在物理解题中有广泛的应用.

运用比较法解决物理问题应该注意：有些现象中条件的改变，只使这一现象发生量的变化，如欧姆定律中电压、电阻的变化，只是使电流发生数值的变化；而有些现象中因为一个条件的改变，将发生质的改变，如交、直流发电机模型，就因为某些结构的不同，导致外电路得到的电流在本质上有很大的差异.

例6 如图5所示，L1、L2、L3分别标有“220V，40W”“220V，25W”“220V，60W”的字样，现将它们按图示方式连接在220V电路中，问哪盏灯最亮？哪盏灯最暗？

解析 电灯的亮暗情况是由实际功率的大小决定的，这里就要比较实际功率的大小.

由公式P=■可知，在电压相同时，功率跟电阻成反比；由公式P=I2R可知，在电流相同时，功率跟电阻成正比.本题除了灵活运用公式外，还要确定比较的基准点，从而弄清谁最亮谁最暗.

由已知条件可确定L1、L2、L3的电阻R1、R2、R3的大小关系是R2>R1>R3，因L1、L3并联，两端电压相同，可直接利用公式P=■比较实际功率的大小关系是P3>P1，

L1、L3并联部分的总电阻R并小于L2的电阻R2，而通过R2的电流与通过L1、L3的总电流相等，由P=I2R可知L2的实际功率比L1、L3的总功率还要大，当然也就比L3的实际功率大了，即P2>P3，这样就判断出P2>P3>P1，故原题答案是L2最亮，L1最暗.

恰当、灵活、准确地应用“比较法”，是提高物理学习质量、提升学习能力的重要手段.它不仅可以使物理知识和物理规律的密切联系，而且可以让同学们在比较中更深刻、更容易地掌握知识，对学习难点、重点的突破都有非常重要的作用.