初中物理圖像問題教學(xué)的策略探討

(江蘇省鹽城市鹽都區(qū)實驗學(xué)校,江蘇 鹽城 224000)

1 問題的提出

物理圖像能較為直觀地呈現(xiàn)物理現(xiàn)象及其規(guī)律，圖像法是一種重要的物理問題解決的方法。《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》明確要求學(xué)生“會用簡單圖表描述實驗結(jié)果”。由于八年級學(xué)生剛剛開始學(xué)習(xí)物理，盡管對物理現(xiàn)象和規(guī)律有著濃厚的學(xué)習(xí)興趣，但是從學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)及思維特點的角度來看，學(xué)生對用圖像來研究物理現(xiàn)象和規(guī)律還是非常陌生，而八上物理課堂教學(xué)中涉及大量關(guān)于圖像的問題,如：水沸騰時溫度與時間圖像、晶體的熔化與凝固圖像、機械運動中的速度與時間圖像、路程與時間圖像等。本文結(jié)合與八年級物理相關(guān)的例題，提出圖像問題教學(xué)的策略。

2 八上物理圖像問題的基本類型

2.1 用描點法畫圖像

例1(2016年泰州)：小明利用實驗裝置觀察水的沸騰，在水溫升高到90℃后，小明每隔1min觀察1次溫度計的示數(shù)，記錄在表1中，直至水沸騰，如此持續(xù)3min后停止讀數(shù)。

表1

請你根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，在圖1的坐標(biāo)系中畫出水沸騰前后溫度隨時間變化的圖像。

圖1

學(xué)會用描點法畫圖像是八上物理圖像類習(xí)題中最簡單的類型，也是基本的要求。學(xué)生剛開始接觸物理現(xiàn)象，進行簡單的物理實驗，得出實驗數(shù)據(jù)，進而畫出對應(yīng)的圖像，發(fā)現(xiàn)其中的物理規(guī)律，這是八年級物理教學(xué)中需要重點培養(yǎng)的學(xué)生能力，液體沸騰的特點、晶體與非晶體的熔化與凝固的特點等都是學(xué)生通過圖像發(fā)現(xiàn)的。

2.2 讀懂圖像的涵義

例2(2016年益陽)：圖2為聲音的波形圖，下列說法中正確的是( )。

圖2

A. 甲、乙、丙三者的音色不同

B. 甲、乙、丙三者的響度不同

C. 甲、乙、丙三者的音調(diào)不同

D. 甲、乙、丙三者的音調(diào)、響度、音色都不同

對于八年級的學(xué)生來說，不僅僅要學(xué)會畫圖，更重要的是學(xué)會看圖，在學(xué)生剛剛接觸物理的第一章“聲現(xiàn)象”中就出現(xiàn)了關(guān)于圖像的問題。在例2中，圖像的橫軸代表時間，縱軸代表響度，其形狀反映了音色，圖線在水平方向的疏密程度反映的是音調(diào)。同樣，在八上物理的“機械運動”知識內(nèi)容中，讓學(xué)生通過觀察s-t圖像,v-t圖像來判斷物體是否做勻速直線運動的問題也屬于上述類型。

2.3 運用圖像解決問題

例3(2017年蘭州)：甲、乙兩同學(xué)在平直的路面上同向進行，他們運動的s-t圖象如圖3所示，由此可判斷________同學(xué)運動較快，開始運動時兩同學(xué)相距________m，圖中的a點表示________。

圖3

圖4

這一類問題實際上就是運用圖像去解決問題，相比較前面兩種類型而言，對學(xué)生的知識與能力要求都比較高，事實上圖像中的“線”與“點”有著明確的物理意義，體現(xiàn)了具體的物理內(nèi)容，描述了清晰的物理過程。如何處理上述圖像問題，既是我們學(xué)習(xí)的難點，同時也是我們學(xué)習(xí)的重點，更是學(xué)生必須要掌握的技能。

2.4 圖像知識的遷移與拓展

例4(2018年鹽城市八年級統(tǒng)考):消聲器的使用效果與噪聲的頻率和響度有關(guān)。如圖4是某型號消聲器在控制不同發(fā)動機的周期性排氣噪聲時的性能圖像，以下情況中，消聲達(dá)標(biāo)的是( )。

A. 響度為20dB，頻率為100Hz

B. 響度為40dB，頻率為200Hz

C. 響度為70dB，頻率為250Hz

D. 響度為90dB，頻率為350Hz

這一類題型能完全反映學(xué)生是否真正理解與應(yīng)用圖像。培養(yǎng)與提升學(xué)生對知識的遷移與拓展能力，是我們物理課堂教學(xué)的重要任務(wù)，也是我們需要不斷努力的方向。觀察物理現(xiàn)象，運用物理知識解決實際問題，不是要求學(xué)生死記硬背，生搬硬套，而是要會觸類旁通，靈活運用。上述這類圖像問題超越了課本教材，也超越了平時的練習(xí)與講解，但并沒有超脫我們的課堂，更沒有超過《課程標(biāo)準(zhǔn)》對教學(xué)的要求。

3 教學(xué)的基本策略與建議

3.1 讓學(xué)生明了用圖像研究物理問題的重要性

物理圖像是研究物理現(xiàn)象和規(guī)律的重要方法，八年級學(xué)生從開始初步接觸物理時，教材中就明確要求學(xué)生會用圖像去研究物理問題，例如：在觀察水的沸騰實驗中，用圖像的方法去探究液體沸騰的特點；在冰、燭蠟的熔化過程中用圖像去探究晶體和非晶體熔化的特點；在觀察玻璃管水中氣泡的運動規(guī)律實驗中用圖像去探究勻速直線運動的特點。因此，在我們的課堂教學(xué)中要意識到用圖像研究物理問題對于學(xué)生學(xué)習(xí)物理的重要性，這不僅僅是課標(biāo)與教材的要求，更重要的是為學(xué)生今后在高中乃至于大學(xué)階段對物理的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，促進學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

3.2 幫助學(xué)生掌握用圖像解決物理問題的基本方法

在八年級物理課堂教學(xué)中，應(yīng)結(jié)合學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和認(rèn)知規(guī)律，突出圖像的特點，采取有效的教學(xué)策略，幫助學(xué)生全面認(rèn)識物理圖像。首先是認(rèn)識圖像中橫軸與縱軸的涵義，了解圖像是反映某一物理量隨另一物理量變化的函數(shù)關(guān)系，描述的是某一物理規(guī)律。例如關(guān)于s-t圖像，學(xué)生要能清楚看出橫軸表示的是時間，縱軸表示的是路程，該圖像是反映物體運動的路程與時間的關(guān)系。其次是圖像中各個點的涵義，明了坐標(biāo)的原點、圖像的起點、橫軸與縱軸上的點以及圖像上的點各代表什么。例如在觀察水的沸騰實驗中，圖像的起點在縱軸上，代表的是水的初始溫度；在v-t圖像中的某一點表示該時刻物體運動的速度。最后是直線與曲線的涵義、直線與斜線的涵義。讓學(xué)生明確圖像的內(nèi)容是豐富的、形式是多樣的，形狀相同的圖像有不同的物理意義。例如v-t圖像與s-t圖像都是一根水平線，v-t圖像表示物體做勻速直線運動，而s-t圖像則表示物體處于靜止?fàn)顟B(tài)；同樣的v-t圖像與s-t圖像都是一根斜線，v-t圖像表示物體做變速直線運動，而s-t圖像則表示物體做勻速直線運動。

3.3 培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成用圖像研究物理規(guī)律的習(xí)慣

一些常見的物理現(xiàn)象及其簡單的規(guī)律，對于八年級學(xué)生而言還是顯得比較抽象，難于理解和應(yīng)用。例如，在學(xué)習(xí)第一章聲現(xiàn)象時，學(xué)生對聲波以及聲音特征的認(rèn)識比較模糊，如果我們在學(xué)生學(xué)習(xí)完整章的基礎(chǔ)上，進行拓展與延伸，引入聲的圖像，學(xué)生比較容易區(qū)分音調(diào)、響度與音色三者之間的區(qū)別。再如，在探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗中，移動蠟燭改變物距，像距隨之變化的規(guī)律在課本上是通過實驗數(shù)據(jù)表格的形式歸納出來的，從課堂及課后反饋的效果來看并不理想，此時如果我們有用圖像研究物理規(guī)律的習(xí)慣，多測幾組實驗數(shù)據(jù)，指導(dǎo)學(xué)生用平滑的曲線畫出v-u的圖像，那么凸透鏡成像規(guī)律的實驗中像距v隨物距u的變化規(guī)律便一目了然，變抽象為形象，突破了教學(xué)難點和疑點。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2107年版)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[2] 李朝東.2016年江蘇省十三市中考試題匯編(物理)[M].銀川：寧夏人民教育出版社，2017.