以“2020年一道中考電學(xué)計算題”淺談學(xué)生物理讀圖能力的培養(yǎng)

黃星高

摘? ?要：在物理中考中，圖象是其中非常重要的組成部分，占比也是比較大的。因此，教師在教學(xué)過程中一定要盡可能地滲透圖象教學(xué)，學(xué)生從圖象中獲取關(guān)鍵信息，發(fā)展科學(xué)思維，掌握物理觀念，本文以一道電學(xué)計算題，探尋學(xué)生物理讀圖能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：初中物理;探尋;讀圖能力

原題呈現(xiàn)：（2020福建省中考33題）如圖1甲電路中，電源電壓保持不變，R0、R1均為定值電阻，R2為滑動變阻器。閉合開S，改變R2的阻值，兩電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)變化關(guān)系如圖1乙，當(dāng)滑片在b端時電流表示數(shù)為0.3 A。

（1）求R2的最大阻值。

（2）若滑片置于變阻器的中點位置， R2消耗的電功率為0.8 W，求電源電壓U和R0的阻值。

（3）若滑動變阻器滑片每移動1 cm，阻值改變1 Ω，設(shè)滑片從a端向b端滑動的距離為x cm，寫出R2消耗的電功率P隨x變化的關(guān)系式，并由此關(guān)系式求出R2消耗電功率的最大值。

這是一道電學(xué)綜合分析能力題，出題者的考查意圖，主要是想考查同學(xué)們對電學(xué)知識的掌握，歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，從圖中獲取有用信息的能力，但是要解答這道題，最關(guān)鍵的是要懂得看圖，分析題目，如果圖看不懂，就算掌握了電學(xué)的相關(guān)知識也做不出來。

因此，要解答這道題，除了理解題意外，更重要的是看得懂題目所配套的兩個圖，首先要弄清圖1甲的電路連接情況，圖1甲是三個電阻串聯(lián)，滑動變阻器R2滑片從a端移到b端是電阻變大，電壓表V1測的是R1R2兩端的電壓，電壓表V2測的是R2兩端的電壓，電流表A測的是電路的電流，利用圖1甲獲取的信息就可以知道圖1乙中Ⅰ線是電壓表V1示數(shù)與電流表A示數(shù)變化關(guān)系，Ⅱ線是電壓表V2示數(shù)與電流表A示數(shù)變化關(guān)系，破解了圖中的關(guān)鍵信息這道題的解答就迎刃而解了，這道題的標(biāo)準(zhǔn)答案如下：

（1）由圖1乙可知，當(dāng)R2阻值最大時，通過R2的電流為0.3 A，R2兩端的電壓為3 V

由I=得R2的最大阻值R2max===10 Ω

（2）由圖1乙可知， R1===8 Ω

當(dāng)滑片置于R2的中點位置時，滑動變阻器接入電路的阻值R'2=5 Ω

由P=UI=I2R得I'2R'=I'2×5=0.8 W 解得I'=0.4 A

依題意有U=5.4+0.3×R0

U=0.4×（8+5+R0）

聯(lián)立解得U=6 V，R0=2 Ω

（3）滑片移動xcm時，滑動變阻器接入電路的阻值R2''=x Ω

I''=

P= I''2R2''=

P===

由上式可知，當(dāng)x=10，即R2''=10 Ω時，R2消耗的電功率達(dá)到最大值，且Pmax=0.9 W

1? 初中學(xué)生物理讀題能力的重要性

縱觀全國的中考物理試卷，當(dāng)中大部分都是含有圖象的題目，而這些題目往往也成為學(xué)生們出現(xiàn)失誤的部分[ 1 ]。在很多題目當(dāng)中，很多學(xué)生在面對不同的圖象類題目時經(jīng)常會被圖象迷惑，從而產(chǎn)生對解題的不自信心理。因此，教師平時的教學(xué)當(dāng)中，要注重培養(yǎng)學(xué)生的讀圖能力，要引導(dǎo)學(xué)生，當(dāng)他們在解答圖象類題目時，在閱覽題目后，一定要從圖象中讀懂關(guān)鍵的的信息，再結(jié)合題意，確定題目當(dāng)中的變化量，當(dāng)然擔(dān)心不能很好地記憶也可以標(biāo)記出來，在此之后再聯(lián)想與這些變化量相關(guān)的公式。如果學(xué)生在理解圖象時就沒有讀出圖象傳達(dá)出的含義，將會導(dǎo)致整個解題過程從開始就已經(jīng)注定答錯。由此也可以看出，初中物理課堂中學(xué)生讀圖能力的養(yǎng)成十分重要，這也是物理核心素養(yǎng)中科學(xué)思維能力培養(yǎng)的重要途徑，所以教師也要針對當(dāng)前的教學(xué)現(xiàn)狀對學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的改變，使學(xué)生能夠接觸到更好的圖象類問題教學(xué)方式，使其能夠在學(xué)習(xí)當(dāng)中不斷提升自身對于圖象類問題的理解和讀圖能力，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

2? 提高學(xué)生讀圖能力的策略

2.1? 針對學(xué)生的實際情況，緊扣教材，有機(jī)滲透

對于任何的教學(xué)學(xué)科而言，教材都是課堂的基礎(chǔ)，教師也應(yīng)該按照教材開展多種教學(xué)模式。因此，物理教師在教學(xué)過程中也一定要盡根據(jù)實際，針對教學(xué)情況結(jié)合物理教材，為學(xué)生帶來最好的教學(xué)。在這一過程中教師需要在教學(xué)當(dāng)中以教材為基礎(chǔ)，在教學(xué)當(dāng)中充分考慮學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況，以此為學(xué)生帶來良好的讀圖能力的訓(xùn)練。例如，學(xué)生在八年級開始學(xué)習(xí)物理的時候，在第一節(jié)課介紹什么是物理以及如何學(xué)習(xí)物理的時候，就要開始引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合圖形理解含義（如圖2），這幅圖是人教版開頭的科學(xué)之旅的配圖，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過此圖，把物理學(xué)知識看成是海洋，同學(xué)們就是圖上的小孩，發(fā)現(xiàn)了漂亮的卵石和貝殼，并為此感到歡欣鼓舞，但更渴望探知波濤洶涌的大海！讓我們揚起理想的風(fēng)帆，乘上探索物理的小舟，開始科學(xué)之旅[ 2 ]。

當(dāng)然，物理教師自身先要認(rèn)識到圖象對于物理學(xué)習(xí)的重要性，并嘗試著找出兩者之間的關(guān)系，在課堂上有機(jī)地為學(xué)生滲透相關(guān)的讀圖和解題能力。當(dāng)教師在講授新課時，遇到圖象類情景，物理教師就可以讓學(xué)生們找出其中涉及到的教材中的內(nèi)容，并讓學(xué)生嘗試找出兩者之間的聯(lián)系和變化。通過這種方式不僅能夠讓學(xué)生的讀圖能力得到很大的提升，同時也能夠讓學(xué)生更好地理解圖象當(dāng)中所反饋的信息。當(dāng)學(xué)生能夠理解其中的含義之后，教師則可以讓學(xué)生說出其中具有哪些物理知識，并讓他們嘗試找出教材中包含的相關(guān)知識點，并引導(dǎo)他們結(jié)合圖的內(nèi)容的理解知識[ 3 ]。

例如在學(xué)習(xí)到物態(tài)變化的熔化時，教師要引導(dǎo)學(xué)生理解物質(zhì)熔化時的溫度變化圖象（圖3），從圖象中區(qū)別晶體和非晶體。如何從晶體的熔化圖象中找出晶體的熔點，晶體的熔化時間，從橫坐標(biāo)時間的變化知道熔化時一直要吸收熱量，此時可以配上相應(yīng)的知識練習(xí)，讓學(xué)生閱讀找出圖中的內(nèi)容，并學(xué)會找到題目中有效的變化量，學(xué)會如何抽出其中的有效內(nèi)容并很好地將其融入到解題當(dāng)中，順利地思考出解題思路。通過這樣的方式可以培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力，在這一過程中，如果學(xué)生不能夠很好地找出圖中的知識，那么他們將很難理解圖的存在意義，自然也無法通過圖象尋找出解題的方式。長此以往，學(xué)生無法提升自身的讀圖能力，就會望圖生懼，學(xué)生也會失去對物理學(xué)習(xí)的興趣。

2.2? 以數(shù)學(xué)知識為切入點，利用類比思維

教師在教學(xué)過程中要善于將數(shù)學(xué)知識引入到課堂中來，通過類比的方式讓學(xué)生更好地理解物理相關(guān)知識，并使其能夠更好地看待物理圖象中的各種變量，使學(xué)生能夠更好地學(xué)習(xí)物理知識[ 4 ]。

例如，當(dāng)學(xué)生學(xué)到機(jī)械運動的速度知識時，教師就可以利用學(xué)生學(xué)過的數(shù)學(xué)知識中的一次函數(shù)形式進(jìn)行類比（圖4），比如將y=kx類比物理中的s=vt的公式;也可以將各個變量進(jìn)行類比，比如y類比s、x類比t等等;除此之外還可以將變量之間的關(guān)系進(jìn)行類比，即y與x成正比關(guān)系與s與t成正比關(guān)系相類比。并找出他們之間的區(qū)別和聯(lián)系，實現(xiàn)數(shù)學(xué)知識為物理服務(wù)，通過這種方式，讓學(xué)生可以快速通過圖形讀出題目當(dāng)中所體現(xiàn)的初中物理的知識，并將這些知識點轉(zhuǎn)化到自己的腦海中，在考試的時候也能夠及時發(fā)現(xiàn)圖中的有效信息，并將所學(xué)的物理知識靈活地運用，順利解出答案。

2.3? 培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，構(gòu)建有效的讀圖方法

前文已經(jīng)提到，在教學(xué)過程中，教師需要幫助學(xué)生建立起正確的讀圖方法，使其能夠快速地理解題目中的具體含義，找出合理的解題方案。在正常的教學(xué)過程中，物理教師要培養(yǎng)學(xué)生良性的學(xué)習(xí)習(xí)慣，在學(xué)習(xí)中引導(dǎo)他們?nèi)绾握_地進(jìn)行讀圖，并使他們養(yǎng)成正確的學(xué)習(xí)習(xí)慣和讀圖習(xí)慣。當(dāng)然，在此過程中，初中物理老師還要對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，傳授其正確讀圖的方式和方法，甄別其中的有效信息，使其能夠快速地找出利于解題的信息，并將其應(yīng)用在解題過程中，快速地完成解題。例如，如圖5甲所示，水平地面上的物體，受到方向不變的水平推力F的作用，其F-t和v-t圖象分別如圖5乙和圖5丙所示。由圖象可知， 9～12 s內(nèi)，推力對物體做功________J;t=2 s時，物體受到的摩擦力是________N，物體受到的摩擦力方向? ? ? ? ?。

由圖5丙知，9～12 s時，物體做勻速運動，且v=1 m/s;由圖5知，9～12 s時的推力F=6 N，推力F做功W=Fs=Fvt=6 N×1 m/s×3 s=18 J;由圖5丙可知，在0～3 s內(nèi)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，推力和靜摩擦力是一對平衡力;由圖5乙可知，在0～3 s內(nèi)推力大小為3 N，所以物體受到的靜摩擦力大小為3 N， 0～3 s內(nèi)物體始終受到水平向右推力，所以受到的摩擦力方向水平向左。

通過這種方式，不僅能夠幫助學(xué)生快速地提升個人的讀圖能力，同時也可以利用這種方式，加強學(xué)生對于物理知識點的掌握程度，促進(jìn)其整體物理能力的提高。

2.4? 要善于發(fā)現(xiàn)學(xué)生出現(xiàn)的錯誤，進(jìn)行針對性的讀圖訓(xùn)練

正所謂失敗是成功之母，教師在教學(xué)過程中也要積極發(fā)現(xiàn)學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)錯誤的知識點和題目，這樣才能夠更好地引導(dǎo)學(xué)生，使其能夠正確看待自己的錯誤，并積極糾正[ 5 ]。在初中物理中，圖象類題目的占比是比較高的，這也給了初中生很多鍛煉的機(jī)會。教師在平時的測試、月考、期末考當(dāng)中都要做好總結(jié)工作，將學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)錯誤的題型和知識點進(jìn)行記錄，并針對這些問題制定合理的教學(xué)方案，使學(xué)生能夠通過教師的講解快速地理解并學(xué)會如何解決。通過這種方式，不僅能夠讓學(xué)生更好地完成答題，同時也能夠培養(yǎng)他們的聯(lián)想和知識結(jié)合能力，促進(jìn)個人的全面發(fā)展。

3? 結(jié)束語

圖象在初中物理教學(xué)中有著非常重要的作用，并且在各種練習(xí)和考試中大量出現(xiàn)，教師在教學(xué)中要充分重視圖象類問題對于物理教學(xué)的重要性，并采取適合學(xué)生的教學(xué)方案為學(xué)生帶來良好的教學(xué)，使其能夠在學(xué)習(xí)物理的過程中當(dāng)中結(jié)合圖象更好地學(xué)習(xí)物理，在考試中能根據(jù)題目的實際情況靈活運用解題公式和思路。通過這樣的方式不僅能夠幫助學(xué)生取得良好的成績，同時也能夠建立起他們的學(xué)習(xí)自信心，對于他們核心素養(yǎng)的發(fā)展都具有非常重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃曉輝. 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在初中物理教學(xué)中的運用分析[N].科學(xué)導(dǎo)報，2020-6-19：B03.

[2] 陳旭.核心素養(yǎng)下初中物理處理小組合作探究教學(xué)的路徑[N]. 科學(xué)導(dǎo)報，2020-5-22：B03.

[3] 徐杰.基于類比建模讓“猜想”之苗在物理情境中生根發(fā)芽——以蘇科版初中物理“電功”教學(xué)為例[J].物理教學(xué)探討，2020，38（5）：26-27.

[4] 馮永禮.初中物理教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)研究[J].才智，2020（13）：20.

[5] 張睿，李靜.基于“智慧學(xué)習(xí)平臺”大數(shù)據(jù)的初中物理教學(xué)實踐——以南京市雨花臺中學(xué)初中物理教研組為例[J].物理通報，2020（5）：103-107.