梁俊
云南省泸西县泸源普通高级中学,云南 泸西 652400
摘 要：在课堂教学中引入“类比法”,,可以变抽象为形象,从而突破难点、增强学生兴趣,在理解知识的同时提升应用知识的能力.以光电效应为例,简要阐述“类比法”在高中物理课堂教学中的运用.
“类比法”是课堂教学中常用的思维方法，居于高中物理中部分内容较为抽象，因此“类比法”也是高中物理教学中一种重要方法。通常根据旧知识类比帮助理解新知识，把已有的旧知识顺利迁移到新的情境中，进而达到帮助理解的目的。应用类比法进行思维有助于帮助学生能更好的理解和应用知识，提升科学素养和创新能力。
运用“类比法”的关键是能否找到一个非常恰当的类比者，只有类比得当，学生才容易理解和掌握，同时对旧的知识也起到一定的巩固作用。
在高中物理教学中，对于涉及微观部分内容的选修3-3模块和选修3-5模块，普遍同学难以理解；如选修3-5模块中的光电效应现象，它既是高中物理中的重点和高频考点，但又由于比较抽象又是一个难点，学生理解起来非常困难，普遍学生往往只能记住几个简单的结论，但都达不到真正理解的目的。做题时错误率比较高。为了解决这一问题，笔者在近几年的教学过程中想到了一个较为形象的比喻，通过创设一个与光电效应现象非常相似但又很有趣、学生容易接受和理解的情境，在课堂教学中起到较为良好的教学效果。本文就以光电效应现象为例，简要阐述“类比法”在高中物理课堂教学中的运用。
1.光电效应现象的本质
光电效应现象是指光照射到金属表面时，能够使金属内的电子从金属表面逸出，逸出的电子成为光电子。该现象是1887年赫兹在研究电磁波时偶然发现的，后来由德国物理学家勒纳德和英国物理学家汤姆孙相继通过实验验证；后来爱因斯坦用量子理论解释了光电效应现象，并提出了光电效应方程。光电效应实验有如下规律：
①频率低于的入射光，无论光照强度多强，照射时间多长，都不能使光电子逸出。
②光电子的最大初动能（或遏制电压）与入射光强度无关。
③饱和光电流的大小与入射光的强度成正比。
④光的照射和光电子的逸出几乎是同时发生。
⑤不同种金属对应不同的逸出功和发生光电效应现象入射光的极限频率。
光电效应的本质是金属内的电子吸收一个光子获得能量，而这些能量的一部分用于克服逸出功，剩下的能量即为电子逸出时的初动能。
由于电子属于微观粒子，学生们用肉眼无法观测也无法想象；而且光电效应现象又不能应用常规的经典理论知识来解释，因此就更增加了学习的困难。因此我构建了如下情境帮助学生理解。
2.构建情境
在河的上游有一间屋子，屋子里住着几位彪形大汉（类比原子核），他们从外面抓来了许多可怜的小女孩（类比电子）和他们一挤在这个屋子里（类比金属）。
小女孩的家就在这条河的下游，小女孩们无时无刻都在想着逃回家，但是她们却没有足够的力气逃出去；若是她们想要逃出的话，至少需要吃上一块含有能量值为的馒头，才有足够的力气摆脱彪形大汉对她们的管控逃出去（类比克服原子核的束缚）。
①.解释量子概念和光电效应的瞬时性
为了解救她们，人们就从屋子的窗口扔进一些馒头，每个馒头里所含能量值为，但是规定每个小女孩一次只能抢一个馒头、并且必须要立即吃下而且要立即逃离，不然的话，所吃馒头的能量就会很快被消耗，而导致自己没有力气能逃出去，那么只有等待下一次再得到馒头。
②.频率低于的入射光，无论光照强度多强，照射时间多长，都不能使光电子逸出。
若某一次人们扔进来的馒头比较小，能力值小于；那么小女孩们无论吃多少个馒头吃多长时间也没有足够剩余的力气（动能）逃出去。于此帮助学生理解频率达不到的情况下光照强度和光照时间对光电效应没有作用。
③.解释不同种金属对应不同的逸出功和发生光电效应现象不同的极限频率。
由于不同的力量的彪形大汉对小女孩的束缚能力不同，小女孩们要逃出去，所需每个馒头的最小能量值不同。
若恰好有一次所扔每个馒头的能量恰好为，那么小女孩只能逃到门口，就没有力气出去了。于此帮助学生理解不同金属对应不同的截止频率。
④.爱因斯坦光电效应方程。
只有让每个馒头的能量大于。哪怕扔进馒头的个数很少，也有小女孩也有剩余的力气够逃出。
⑤.解释饱和光电流的存在
由于逃出去的小女孩们不知道家的方向，于是就任意选择一个方向沿直线走下去，因此会有很多的小女孩因为走错方向而回不到家。为了尽量帮助更多的小女孩回家，人们就尽量迫使她们顺水往下游回去（类比施加正向电场力或加速电压），如果跑到河里的小女孩越多（类比进入加速电场的电子数目越多），能回家的小女孩就越多，水流越快（类比电场力越大），会到家所用的时间越短。但无论怎样，能回到家的小女孩个数最多等于逃出来的小女孩的个数。
⑥.解释饱和电流与光强成正比
当每个馒头所含能量值大于时，扔进馒头的数目加倍，能够逃出的小女孩的个数也随之加倍，能够回到家的小女孩的最大个数也加倍。
⑦.解释遏制电压
如果小女孩的家是在河的上游，那么小女孩们逆流而上（类比反向电场力或反向电压），回家就比较困难。若水流速度越快，能够回到家的小女孩个数就越少。当水流速度达到某一值时（类比遏制电压），所有逃出来的小女孩就都会不到家。该数值就为遏制电压值。
本文运用类比的方法来解释光电效应现象，以小女孩类比电子，彪形大汉类比原子核，屋子类比金属，窗子类比金属表面，馒头类比光子，逃出屋子所消耗的能量类比逸出功，水对小女孩的作用里类比电场力，形象地解释了光电效应现象，在增强学生理解知识和应用知识的同时，也提高了物理教学课堂的趣味性。
参考文献：
[1]王劲存.董芳芳.“故事类比法”在物理课堂教学中的运用[J].中学物理，2018（4）：18-19.
[2]周国英.类比推理在物理教学中的运用[J].中学物理，2014，32（10）：94-95.