用美育的眼光審視高考圖像類(lèi)問(wèn)題

章 強(qiáng) 龐惠華

(1.江蘇省南菁高級(jí)中學(xué)，江蘇 無(wú)錫 214437; 2.江蘇省江陰高級(jí)中學(xué)，江蘇 無(wú)錫 214437)

用美育的眼光審視高考圖像類(lèi)問(wèn)題

章 強(qiáng)1龐惠華2

(1.江蘇省南菁高級(jí)中學(xué)，江蘇 無(wú)錫 214437; 2.江蘇省江陰高級(jí)中學(xué)，江蘇 無(wú)錫 214437)

物理圖像類(lèi)問(wèn)題是高考重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)，在日常教學(xué)中將美育與物理圖像教學(xué)相融合，從美育的三個(gè)教育層面“認(rèn)識(shí)——鑒賞——?jiǎng)?chuàng)造”出發(fā)，在提高教學(xué)效率的同時(shí)，滲透情感態(tài)度與價(jià)值觀的教育，讓學(xué)生建立正確的審美觀，發(fā)展和提高學(xué)生鑒賞美、創(chuàng)造美的能力，借助美育達(dá)成三維教學(xué)目標(biāo).

高考物理；圖像；美育

《普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試大綱》明確提出：考查學(xué)生根據(jù)具體問(wèn)題列出物理量之間的關(guān)系式，運(yùn)用函數(shù)圖像進(jìn)行表達(dá)、分析.圖像問(wèn)題是各地高考物理的重點(diǎn)，是許多學(xué)生望而生畏的考題.從客觀上講，解題困難是因?yàn)閳D像類(lèi)高考題知識(shí)綜合程度高、物理過(guò)程復(fù)雜、對(duì)學(xué)生的能力要求高；從主觀上講，解題困難還來(lái)自教學(xué)中，這類(lèi)問(wèn)題較難歸納，解題思路不清晰.筆者在研究試題的基礎(chǔ)上，結(jié)合美育的要求，歸納出從美育的視角思考高考圖像類(lèi)問(wèn)題的新思路，以利于激發(fā)學(xué)生解決物理問(wèn)題的興趣，促進(jìn)三維教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成.

1 認(rèn)識(shí)美——理解圖像，獲取信息

美育中最低層次的教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)認(rèn)識(shí)美、體驗(yàn)美的活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生健康的審美觀.在高考物理圖像類(lèi)問(wèn)題教學(xué)中，通過(guò)對(duì)圖像的認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生加深對(duì)復(fù)雜物理過(guò)程的理解，總結(jié)通過(guò)物理圖像獲取信息的方法.

例1(2015年全國(guó)卷)：如圖1所示，一物塊在t=0時(shí)刻滑上一固定斜面，其運(yùn)動(dòng)的v-t圖線如圖2所示.若重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為己知量，則可求出( ).

A．斜面的傾角

B．物塊的質(zhì)量

C．物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)

D．物塊沿斜面向上滑行的最大高度

圖1

圖2

在本題中，從速度-時(shí)間圖像中獲得有用信息是解決本題的關(guān)鍵，所以我們?cè)诮虒W(xué)中不僅僅是教會(huì)學(xué)生解題，而應(yīng)該重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)圖像、理解圖像和獲取信息的能力，這也就是通過(guò)對(duì)美的認(rèn)識(shí)和理解，培養(yǎng)學(xué)生正確的審美觀.筆者認(rèn)為物理圖像應(yīng)該從五個(gè)方面去認(rèn)識(shí)：圖像的物理意義、函數(shù)表達(dá)式、斜率、截距以及圖像與坐標(biāo)軸所圍成的“面積”.例1中是速度-時(shí)間圖像，圖像描述的物理意義是物體在任意時(shí)刻的瞬時(shí)速度，斜率表示為物體的加速度，y軸截距是初速度v0，圖像與時(shí)間軸圍成的“面積”表示位移.

2 鑒賞美——辨析圖像，改變圖像

美育的中等層次教學(xué)目標(biāo)是發(fā)展學(xué)生鑒賞美的能力，所謂鑒賞是對(duì)物體或者是問(wèn)題的鑒定和欣賞.人們?cè)阼b賞中的思維活動(dòng)和感情活動(dòng)一般都從對(duì)鑒賞對(duì)象的具體感受出發(fā)，根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)等因素對(duì)形象加以補(bǔ)充和豐富.高考物理圖像類(lèi)問(wèn)題中對(duì)物理各類(lèi)圖像分析、判斷、補(bǔ)充也一直是考查的重點(diǎn)，所以在平常的教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生的對(duì)圖像鑒賞的能力.

圖3

例2(2015年全國(guó)卷)：一汽車(chē)在平直公路上行駛.從某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P隨時(shí)間t的變化如圖3所示.假定汽車(chē)所受阻力的大小f恒定不變，下列描述該汽車(chē)的速度v隨時(shí)間t變化的圖像中，可能正確的是( ).

圖4

綜上所述，只有A選項(xiàng)正確.

例3(2014年無(wú)錫期中調(diào)研)：在“利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在50Hz的低壓交流電源上，某同學(xué)在打出的紙帶上按打點(diǎn)的先后順序每5點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，共取了A、B、C、D、E、F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn))．從A點(diǎn)開(kāi)始在每一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)處將紙帶剪開(kāi)分成五段(分別為a、b、c、d、e段)，將這五段紙帶由長(zhǎng)到短緊靠但不重疊地粘在xOy坐標(biāo)系中(如圖5)．

圖5

(1) 若把每一段紙帶的右上端連接起來(lái)，結(jié)果得到一條傾斜的直線，如圖5所示，由圖可知紙帶做___________運(yùn)動(dòng)，且直線與x軸夾角越大,說(shuō)明紙帶運(yùn)動(dòng)的________越大．

(2) 從第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A開(kāi)始計(jì)時(shí)，為求出0.25s時(shí)刻紙帶的瞬時(shí)速度，需要測(cè)出哪一段紙帶的長(zhǎng)度？

(3) 若測(cè)得a段紙帶的長(zhǎng)度為10.0cm，e段紙帶的長(zhǎng)度為2.0cm，則可求出加速度的大小為_(kāi)________m/s2．

解答：(1) 勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度；(2)AC段；(3) 由逐差法Sa-Se=4aT2，可得a=2m/s2.

圖6

3 創(chuàng)造美——畫(huà)出圖像，解決問(wèn)題

美育最高層次的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)造美的能力，所謂創(chuàng)造是指將兩個(gè)或兩個(gè)以上概念或事物按一定方式聯(lián)系起來(lái),主觀地制造客觀上能被人普遍接受的事物,以達(dá)到某種目的的行為.針對(duì)高考物理中較難題，學(xué)生能夠準(zhǔn)確地畫(huà)出物理圖像，直觀地描述復(fù)雜的物理過(guò)程，并解決用數(shù)學(xué)計(jì)算很難解決的問(wèn)題，是物理教師最高的教學(xué)追求，也是三維教學(xué)目標(biāo)最好的實(shí)現(xiàn).

例4(2014年上海卷)：如圖7所示，豎直平面內(nèi)的軌道Ⅰ和軌道Ⅱ都由兩段直桿連接而成，兩軌道長(zhǎng)度相等用相同的水平恒力將穿過(guò)在軌道最低點(diǎn)B的靜止小球，分別沿著桿推至最高點(diǎn)A，所需時(shí)間分別為t1、t2；動(dòng)能增量分別為ΔEk1、ΔEk2，假定球在經(jīng)過(guò)軌道轉(zhuǎn)折點(diǎn)前后速度大小不變，且球與Ⅰ、Ⅱ軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等，則( ).

圖7

A. ΔEk1>ΔEk2;t1>t2

B. ΔEk1=ΔEk2;t1>t2

C. ΔEk1>ΔEk2;t1

D. ΔEk1=ΔEk2;t1

解析:由于沿不同軌道運(yùn)動(dòng)到同一位置，所以用相同的水平恒力時(shí)，恒力做的功大小相同，重力所做的功大小相同，對(duì)在斜軌道上物體受力分析可知，其摩擦力所做的功也相同，由動(dòng)能定理可知：ΔEk1=ΔEk2.本題難點(diǎn)在對(duì)于所需時(shí)間t1、t2的比較，需要畫(huà)出物體沿不同軌道的速度-時(shí)間圖像，如圖8所示，對(duì)在斜軌道上物體進(jìn)行受力分析可知，軌道Ⅰ第一段加速度小，第二段加速度大，軌道Ⅱ則相反，軌道Ⅰ和軌道Ⅱ總位移相同，加速度大小在圖像上對(duì)應(yīng)為斜率，位移在圖像上對(duì)位為圖像與t軸所圍成“面積”，從圖像上可以直觀的看出t1>t2.

圖8

例5：如圖9所示，質(zhì)量為M、長(zhǎng)為L(zhǎng)的木板置于光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的滑塊放置在木板左端，滑塊與木板間滑動(dòng)摩擦力大小為f，用水平的恒定拉力F作用于滑塊．當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到木板右端時(shí)，木板在地面上移動(dòng)的距離為s，下列結(jié)論中正確的是( ).

圖9

A．在上述過(guò)程中，F(xiàn)做功等于滑塊和木板動(dòng)能的增量

B．在其他條件不變的情況下，M越大，s越小

C．在其他條件不變的情況下，F(xiàn)越大，滑塊到達(dá)右端所用時(shí)間越長(zhǎng)

D．在其他條件不變的情況下，f越大，滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量越多

解析:由功能關(guān)系可知拉力F做功，除了增加兩物體動(dòng)能以外還有系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤.

系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量等于摩擦力和相對(duì)位移的乘積，相對(duì)位移沒(méi)變，摩擦力越大，產(chǎn)生的熱量越多，故D選項(xiàng)正確.

由于木板受到摩擦力不變，當(dāng)M越大時(shí)木板加速度小，加速度在速度-時(shí)間圖像中對(duì)應(yīng)于斜率，而滑塊加速度不變，相對(duì)位移一樣，相對(duì)位移對(duì)應(yīng)于圖像中的“面積”，滑塊在木板上運(yùn)動(dòng)時(shí)間短，所以木板運(yùn)動(dòng)的位移小，故B選項(xiàng)正確(如圖10).

圖10

滑塊和木板都是做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，在其他條件不變的情況下，木板的運(yùn)動(dòng)情況不變，滑塊和木板的相對(duì)位移還是L，所以拉力F越大滑塊的加速度越大，離開(kāi)木板時(shí)間就越短，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤.

從上面的幾個(gè)題目可以看出，圖像類(lèi)問(wèn)題是高考考查的重點(diǎn)之一，在平時(shí)教學(xué)中我們不僅要教會(huì)學(xué)生解題，還要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)圖像的認(rèn)知能力、鑒別和判斷能力以及利用圖像解決問(wèn)題的能力.筆者認(rèn)為我們可以將美育融合到物理教學(xué)中，物理圖像展示了物理學(xué)之美，可培養(yǎng)學(xué)生審美觀，發(fā)展和提高學(xué)生鑒賞美、創(chuàng)造美的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣.