【理论分析导出法】

关于运用理论分析方法导出物理规律的课题，采用演绎推理和实验检验相结合的教学方法，引导学生学会研究问题的科学方法，培养他们获取新知识和探索新规律的能力。

学生学习了重要概念、定律和理论之后，就应发挥理论在进一步学习中的指导作用，要引导学生从已掌握的理论出发，运用演绎推理方法进行有关问题的分析、推理、论证，得出新结论，推导出新概念或新规律。当然，通过理论分析和演绎推理得到的结论是否符合实际情况，能否成立，

还必须经过实验检验，需要通过设计实验给予验证。因此，配合理论推导设计验证性实验，引导学生从中学会研究问题的科学方法，在高中物理教学中应占有不可忽视的地位。

物理教学中应用理论分析方法其主要教学程序如下图所示：

【理论分析导出法】 - 图1

这里以“闭合电路的欧姆定律”的教学为例，来阐明理论分析方法的具体教学过程，一般可分为如下三个环节：

运用“类比法”引导学生进行“科学猜想”。

讲课开始时，有计划地向学生提出三个引导性的系列问题，启发学生运用“类比法”进行“科学猜想”：

①在部分电路欧姆定姆的公式I = U 中，U和R在形成电流上各起什

么作用？

②在闭合电路中对电流起推动作用的是什么物理量？起阻碍作用的是什么物理量？

③在这些物理量之间可能有什么关系？提出这些问题的目的是引导学生对部分电路与全电路进行类化，促进学生定向思维活动，从而推想出：

在维持电流ε方面与 U 相当；在阻碍电流方面(R+r)与 R 相当。由于这些内

部关系的相似，推想出它们在形成电流上可能有I = U →I =

R + r

形成上

的相似。然而这只是通过联想猜测的可能关系式，形成命题是否正确尚需进行理论上的论证，并需通过实验加以验证。

这样提出“猜想”引导学生思考有两点好处：

一是直接点出探索的课题，明确了本节课的主攻方向，激发学生的定向思维活动，有助于在指导学生进行理论上的论证时有明确的方向性，便于推导出有关的规律和公式。

二是培养学生把未知的事物和已知的事物对比，学会“类比法”，并进行“科学猜想”，培养学生的联想力、想象力和创造性思维能力。

运用理论分析和逻辑推理的论证方法导出闭合电路的欧姆定律的公式。

在上述“猜想”的基础上，引导学生运用能量守恒定律和焦耳定律，

通过理论分析和演绎推理的论证方法导出公式I =

R + r

。在推导过程中

教师不要代替学生论证，而是提出系列研究性的思考题引导学生自己推导得出结论。

①在闭合电路中电流流动一周，有几个做功过程？有几个能量转化过程？

②在 t 时间内非静电力做了多少功？在 t 时间内电流做了多少功？

③根据能量守恒定律应该得出怎样的关系(引导学生得出关系式：ε It=I2Rt+I2rt)？

④用上述关系式如何导出电流的关系式I = ε

R + r

？在教学中引导学

生自绐至终围绕着问题而开展研究和推导。

在推导公式过程中，学生不但对公式I =

R + r

的来龙去脉和物理意

义获得了透彻的理解，而且还训练了学生运用分析与综合的思维方法。把闭合电路这个整体分解为三部分：电源和内、外电路，把它们从整体的联系中暂时割裂开来，找出各自的做功过程，分别得出关系式εIt、I2rt、I2Rt，这是分析法。然后，把这三部分的做功关系根据能量守恒定律联结起来考虑，这种联结不是各种因素的简单堆砌，而是根据三部分之间的内在联系，从总体上把握事物的一种方法，这是综合法。

推导公式的过程中还运用了演绎法。因为是从能量守恒定律这个一般原理出发推导出闭合电路的欧姆定律这个特殊结论的，所以闭合电路的欧姆定律可视为能量守恒定律的一个具体表现。在教学中既要引导学生掌握物理规律的一般性，也要注意它们的特殊性。整个推导过程训练学生运用分析、综合和演绎法，从而培养学生逻辑思维和运用数学解决物理问题的能力，培养学生用旧知识来处理新问题和运用知识的能力。

通过设计实验来验证理论论证导出的公式的正确性。

在引导学生导出闭合电路的欧姆定律的公式I =

R + r

，并经过数学

变换导出ε=I(R+r)=U+U’这一关系式后，还要通过设计实验来验证这一关系式的正确性，即通过实验来验证电源的电动势ε在量值上等于外

电路上的电压 U 和内电路上电压 U’之和。这样不但可以使学生对闭合电路欧姆定律获得更透彻的理解，而且可以具体体会理论分析和实验验证这一科学方法的全过程。

验证性实验和探索性实验在物理教学中同等重要，它们都是研究物理规律的重要方法。验证性实验具有目的性强，减少盲目性等优点，在物理学研究中，很多规律都是采用先通过理论推导出结论，然后再用实验检验的方法从而被人们确认的。因此，在中学物理教学中培养这方面的能力也是非常必要的。