數(shù)軸在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：利用數(shù)軸進(jìn)行初中物理教學(xué)，可以幫助我們分析物理規(guī)律、形象記憶一些物理量的范圍，指示相互接觸物體中電荷的運(yùn)動(dòng)方向，表示某些物理量的變化規(guī)律，幫助學(xué)生確定一些物理量的變化范圍。

關(guān)鍵詞：數(shù)軸；物理教學(xué)；分析規(guī)律；形象記憶

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2017）08-0098

數(shù)軸是一種特定的幾何圖形，原點(diǎn)、正方向、單位長(zhǎng)度構(gòu)成數(shù)軸的三要素。作為一種形數(shù)兼?zhèn)涞膱D形，它在初中物理教學(xué)中也有神奇的作用。下面，筆者就數(shù)軸在初中物理教學(xué)實(shí)踐中的一些作用進(jìn)行介紹。

一、分析規(guī)律

數(shù)軸可以幫助我們對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出一定的物理規(guī)律。例如：在研究凸透鏡成像規(guī)律時(shí)，筆者就進(jìn)行了這樣的應(yīng)用：

1. 教學(xué)流程（一）簡(jiǎn)介：

（1）學(xué)生通過(guò)同一凸透鏡觀察遠(yuǎn)處和近處的物體，認(rèn)識(shí)到凸透鏡成像規(guī)律與物距有關(guān)；

（2）學(xué)生通過(guò)不同的凸透鏡觀察在同一位置觀察同一物體，認(rèn)識(shí)到成像規(guī)律與焦距有關(guān)；

（3）介紹實(shí)驗(yàn)器材，強(qiáng)調(diào)用焦距為10cm的凸透鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生自主探究，先找到倒立、縮小的實(shí)像，記錄下物距和像距。

2. 數(shù)據(jù)分析（一）過(guò)程：

（1）引導(dǎo)學(xué)生思考這些物距和像距都有什么特征；

（2）畫(huà)出數(shù)軸，引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)軸上描點(diǎn)。像距用紅色筆描，物距用藍(lán)色筆描（紅色用圓點(diǎn)表示，藍(lán)色用方點(diǎn)表示）。獲得如圖1所示的圖像。

（3）學(xué)生根據(jù)在數(shù)軸上所描出的點(diǎn)，認(rèn)識(shí)到凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像時(shí)，物距在>20cm的范圍內(nèi)，而像距在10cm～20cm的范圍內(nèi)。

（4）教師再引導(dǎo)學(xué)生，換用不同焦距的凸透鏡探究，物距相同時(shí)，像的性質(zhì)、大小以及像距不同，認(rèn)識(shí)到不同的凸透鏡成像時(shí)分析物距和像距應(yīng)參照不同的標(biāo)準(zhǔn)，從中找到應(yīng)以焦距為標(biāo)準(zhǔn)。

至此，得出規(guī)律（一）：當(dāng)u>2f時(shí)，凸透鏡成一個(gè)倒立、縮小的實(shí)像，f

隨后，教學(xué)流程（二）探究成倒立、放大的實(shí)像及數(shù)據(jù)分析（二）完全教給學(xué)生，由學(xué)生得出規(guī)律（二）：當(dāng)f2f；以及“成放大的實(shí)像時(shí)，物距減小，像距增大，像也增大”的規(guī)律。

此時(shí)，教師再出示一個(gè)表示物距與成像特征的數(shù)軸

學(xué)生觀察后會(huì)發(fā)現(xiàn)，有一個(gè)范圍沒(méi)有研究，那就是v

得出規(guī)律（三）：當(dāng)u

教師再次引導(dǎo)學(xué)生觀察圖2，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)還有兩個(gè)點(diǎn)沒(méi)有進(jìn)行研究，那就是u=f和u=2f兩個(gè)點(diǎn)的成像規(guī)律沒(méi)有研究。教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)前面得到的范圍分析得出規(guī)律。

通過(guò)這里可以看到，利用數(shù)軸，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)分析數(shù)據(jù)的范圍，順利地得出了凸透鏡成像的規(guī)律。

二、形象記憶

在物理學(xué)中，有許多數(shù)據(jù)范圍需要學(xué)生記清楚。但一些數(shù)據(jù)并不是特別容易記憶。但如果采用數(shù)軸，進(jìn)行描點(diǎn)分段記憶，其效果就會(huì)大大增強(qiáng)。例如：

超聲波、聲音、次聲波的范圍可以這樣表示：

人對(duì)不同聲強(qiáng)的感覺(jué)：

另外，對(duì)物質(zhì)密度、比熱等物理量大小的記憶，都可以采用這種形象的方法。學(xué)生在繪制這樣的數(shù)軸時(shí)，能將圖形記憶和數(shù)字記憶結(jié)合起來(lái)，其記憶效果不言而喻。

三、指示方向

初中學(xué)生還處于形象記憶大于邏輯記憶的階段，因而對(duì)一些物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)一定要采用比較形象的方式來(lái)進(jìn)行表達(dá)。如相互接觸的帶電物體，其電子運(yùn)動(dòng)方向，學(xué)生理解起來(lái)非常困難，就可以借用數(shù)軸的方向性形象地表達(dá)。

其中，箭頭所指的方向就是電子的移動(dòng)方向。如果一個(gè)帶正電的物體與一個(gè)不帶電的物體，電子從不帶電的物體轉(zhuǎn)移到帶正電的物體上。如果在左側(cè)加一個(gè)向左的箭頭，就可以表示瞬間的電流方向了。這樣的表示形象直觀，在學(xué)生理解的基礎(chǔ)上，很容易地記住了相互接觸物體電子轉(zhuǎn)移方向的規(guī)律，比單純地死記硬背的效果要好得多。

四、表示變化

有一些物理量的大小是不需要學(xué)生準(zhǔn)確記住的，但對(duì)于各種不同的物理量的大小比較，學(xué)生還是應(yīng)當(dāng)具有一定的常識(shí)。因而教師可以引導(dǎo)學(xué)生畫(huà)一些表示變化的數(shù)軸圖，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)這些變化。例如：

通過(guò)這樣的表達(dá)方式，學(xué)生會(huì)非常容易記住這些不同物質(zhì)的一些物理量的大小關(guān)系。

五、確定范圍

有一些物理習(xí)題中，對(duì)學(xué)生有這樣的一些要求。如這道電學(xué)習(xí)題：

如圖7所示，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“1A20Ω”的字樣，電流表的量程為“0～0.6A”，電壓表的量程為“0～3V”，小燈泡標(biāo)有“2.5V0.5A”的字樣，電源電壓為4.5V。為保證各個(gè)電路元件的安全，滑動(dòng)變阻器的變阻范圍應(yīng)是多少？

在分析其范圍時(shí)，就可以用數(shù)軸幫助學(xué)生確定滑動(dòng)變阻器的取值范圍，就是取其公共部分，如圖8所示。

綜上所述，可以看出，利用數(shù)軸進(jìn)行初中物理教學(xué)，可以起到分析規(guī)律、形象記憶、指示方向、表示變化、確定范圍五個(gè)作用。這些作用，既符合學(xué)生的思維特征，也有利于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具學(xué)習(xí)物理的能力，可謂一舉多得。

作者簡(jiǎn)介：林海波，山東省煙臺(tái)牟平文化一中教師，山東省特級(jí)教師，齊魯名師。性別男，47歲，漢族，第一學(xué)歷：中師，函授本科，中學(xué)高級(jí)教師，現(xiàn)任學(xué)校教務(wù)處主任。魯科版初中物理教材的編者之一。在多種刊物上發(fā)表的文章近三萬(wàn)字，個(gè)人論著《選擇最遠(yuǎn)的路》已經(jīng)由天津出版社出版。

（作者單位：山東省煙臺(tái)牟平文化一中 264100）