高中物理圖像教學(xué)的思考

【中圖分類號】G633.7 【文獻標(biāo)識碼】B【文章編號】2095-3089（2012）21-0057-01

通過分析最近幾年全國綜合理科試卷的物理試題部分，我們可以發(fā)現(xiàn)，物理圖像在解決物理問題的過程中起著非常重要的作用。而且有關(guān)圖像的題目大體上呈現(xiàn)增加的趨勢，所以物理圖像的教學(xué)很值得我們?nèi)ニ伎己脱芯俊?/p>

1物理圖像在教學(xué)中的作用

1.1利用物理圖像可以直觀形象的描述某一物理現(xiàn)象、物理概念、物理規(guī)律以及物理過程。 物理問題可以用文字表述、數(shù)學(xué)公式或圖像來描述。公式表述稱為代數(shù)法，用圖像表述稱為幾何法。公式從數(shù)學(xué)角度看比較精確，但物理意義較為抽象；而圖像則更加直觀、生動、形象。在某些情況下，用圖像來表述物理問題，往往比用語言或公式更加明確、形象，有助于學(xué)生理解和記憶。例如，力的平行四邊形定則的三種表述方式中，以圖像法最為直觀明了。再如反射定律、折射定律的圖像表示，比文字敘述更為簡潔明了。其他圖像如力的示意圖、力的圖示、電場線圖、布朗運動圖、各種光路圖，都可以用圖像形象的描述相對應(yīng)的物理情景。

在物理學(xué)中，一個狀態(tài)往往是由幾個狀態(tài)參量來征的。如運動學(xué)中的勻速直線運動是由位移、速度、時間三個量來描述的。一個狀態(tài)對應(yīng)著一組狀態(tài)參量，如果用狀態(tài)參量作為坐標(biāo)軸來建立坐標(biāo)系，一個物理狀態(tài)就可以由坐標(biāo)系中的一個點表示。如勻速直線運動的v—t圖上，直線上任一點表示該點的速度和時間。如果把物體所處的各個狀態(tài)連接起來，就是物體的狀態(tài)變化過程。

數(shù)學(xué)公式配合物理圖像表達物理規(guī)律，可以加深學(xué)生對規(guī)律的理解。例如光電效應(yīng)中的愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=mvm2=hν-W，

用數(shù)學(xué)公式表達了光電子的最大初動能與入射光頻率之

間的關(guān)系。如果用圖像就更形象的表達了光電子最大初動能入射光強度無關(guān)，只隨入射光頻率增大而增大的線性關(guān)系，直觀的看出光電效應(yīng)的產(chǎn)生有一個最低頻率（極限頻率ν0）。

1.2利用物理圖像可以幫助學(xué)生形成物理概念，建立物理規(guī)律。 物理概念和物理規(guī)律往往是比較抽象的，在進行物理概念和物理規(guī)律的教學(xué)時，常常采用“抽象概念形象化”的方法或建立“物理模型”的方法來描述物理情景。通過利用形象化的物理圖像，可以幫助學(xué)生理解和記憶抽象的物理概念、規(guī)律。例如，在電場線教學(xué)中，就可以用“光芒四射”的圖像來描繪正點電荷的電場線，用“眾矢之的”的圖像來描繪負點電荷的電場線。

利用物理圖像建立物理規(guī)律在實驗中經(jīng)常用到。如歐姆定律的得出，就是將得到的實驗數(shù)據(jù)（U、I值）在坐標(biāo)系中描點，得到的I-U圖像是一條過原點的直線，從而總結(jié)出了歐姆定律。

1.3利用物理圖像可以推導(dǎo)物理公式。 物理公式一般都用代數(shù)的方法推導(dǎo)，然而有些公式使用圖像方法推導(dǎo)則較為簡明方便。例如，勻變速直線運動的位移可以利用速度圖像來求，即位移的數(shù)值等于v-t圖中線與兩軸所圍成的面積，即做勻變速直線運動的物體，在時間t內(nèi)的位移的數(shù)值等于速度圖線下方的圖形的面積。

1.4利用物理圖像可以解答物理問題。 這一點可以說是上述物理圖像作用的綜合運用。物理圖像可以靜態(tài)或動態(tài)的反映物理情境。它既可以描述某一靜止的物理狀態(tài)，也可以連續(xù)的描述某一動態(tài)變化過程。從物理圖像入手，從形象化的條件分析入手，才能讓學(xué)生有所啟發(fā)，有所頓悟，提高其解決問題的能力。如用圖像分析追及相遇問題，伏安法測電阻時用描點作圖法求電阻值等。

1.5物理圖像可以有助于培養(yǎng)學(xué)生的形象思維能力。 教育心理學(xué)認為，形象思維是在感性認識的基礎(chǔ)上通過意象、聯(lián)想和想象來揭示客觀對象本質(zhì)及其規(guī)律的思維形式。形象思維是通過生動的形象來反映客觀世界的。而物理形象思維是以表象為思維材料而進行的思維。物理表象是物理情景或形象在人腦中的間接的概括的反映，而物理形象主要來源于現(xiàn)實社會和生產(chǎn)實踐。

2加強物理圖像教學(xué)的措施

2.1充分利用形象化的教學(xué)手段豐富學(xué)生的物理表象儲備，使學(xué)生形成正確的物理情景或形象。 形成正確的物理情景或形象是進行物理形象思維的基礎(chǔ)，只有形成正確的形象思維，才能畫出有助于解決問題的物理圖像，才能排除次要因素的干擾，抓住問題的本質(zhì)特征，形成正確的物理表象，并可以在此基礎(chǔ)上創(chuàng)造出新的形象。

首先，教師要充分利用板書、板畫、掛圖、演示實驗等手段，充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢，使物理課堂教學(xué)形象生動，讓學(xué)生在一個形象化的物理世界里探究物理規(guī)律。在教學(xué)過程中要充分發(fā)揮物理實驗的形象化作用。任何物理實驗都要有實驗裝置、實驗過程、實驗現(xiàn)象實驗結(jié)果分析等。實驗裝置具有空間形象，實驗過程具有動態(tài)形象，實驗現(xiàn)象具有生動的直觀可感形象，實驗結(jié)果分析常常采用數(shù)學(xué)圖形的形象。教師還要注意發(fā)揮生動、形象化的教學(xué)語言和肢體語言的作用，不斷啟發(fā)學(xué)生想象聯(lián)想，用形象化的思維把學(xué)生引入宏觀至宇宙天體、微觀至電子等的無窮時空。這樣有利于學(xué)生對物體及其運動規(guī)律作更深入的分析和把握。

其次，物理教學(xué)要言之有物，要以觀察實驗為基礎(chǔ)，以情景表象為依據(jù)，使教學(xué)過程情景交融，有“物”有“理”。在日常生活中，我們常常要利用聽覺、視覺、嗅覺等來感知各種現(xiàn)象。這些感知在大腦中形成了大量的物理形象。在教學(xué)過程中，運用科學(xué)、形象、生動的語言描述學(xué)生已經(jīng)感知過的物理現(xiàn)象、物理過程、物理情景，從而使學(xué)生回想起已有的物理形象，要通過教學(xué)將學(xué)生的生活圖景轉(zhuǎn)化為正確的物理圖景，將物理形象根植于學(xué)生的大腦中，從而提高他們的形象思維能力。

第三，要充分重視教材中的物理圖像。教材中的物理圖像常常配有文字說明，教師要使學(xué)生在學(xué)習(xí)中把圖像和文字說明結(jié)合起來認識，把兩者聯(lián)系起來記憶。這樣的記憶要比單純以文字或公式要科學(xué)的多，而且容易記憶。在以后的具體應(yīng)用中，看到文字，就很容易顯現(xiàn)物理圖像；看見圖像，也知道如何用文字或公式去分析、描述問題。

2.2讓學(xué)生理解、掌握圖像的物理意義。 物理圖像具有明確的物理意義，對它的理解不能僅僅停留在數(shù)學(xué)中函數(shù)圖的認識上，而應(yīng)透過物理圖像中的點、線、面把握它所表達的物理量間的變化及變化條件。要注意把握其物理意義。例如：對于坐標(biāo)圖，其坐標(biāo)軸必須表明相應(yīng)物理量以及單位，而曲線上某點切線斜率、曲線下方的面積一般也都具有具體的物理意義，利用物理圖像運算時其結(jié)果也必須注上相應(yīng)的物理量單位。

2.3在解決物理問題的過程中要充分運用圖像。 物理問題的解決一般需要經(jīng)歷兩個階段。在第一階段，主要是調(diào)用存儲在大腦的形象材料，進行形象思維，作整體和定性的分析。在第二階段，主要是進行抽象思維，通過建立物理模型，將具體物理形象抽象為一個理想化形象，從而解決問題。據(jù)此，在解決問題的教學(xué)過程中，應(yīng)采取以下的步驟：第一，讓學(xué)生根據(jù)問題情境初步勾畫出相應(yīng)的物理形象，形成正確的物理情境。第二，通過分析問題的原型，依據(jù)對象、條件、過程等因素，啟發(fā)學(xué)生深化、活化已有的物理形象，構(gòu)建正確、清晰的物理圖像，從而對問題有一個完整、形象的認識。第三，依據(jù)物理圖像建立相應(yīng)的物理模型，正確選取物理定律、公式等，并將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題。第四，進行數(shù)學(xué)推演，進行計算、討論，得出結(jié)論。

總之，在解決問題過程中，要鼓勵學(xué)生情景圖像聯(lián)想。在教學(xué)過程中，要求學(xué)生每遇到一個問題都要能從不同的角度、不同方面進行思考、聯(lián)想，形成新的物理情景或形象，以調(diào)用與該問題有關(guān)的表象，并與問題作對比，形成新的物理形象，提高形象思維的豐富性。同時，要求學(xué)生能夠圍繞問題有計劃、有目的、有步驟的展開聯(lián)想，提高形象思維的自覺性和目的性。

參考文獻

[1]《中學(xué)物理》

[2] 《中學(xué)考試報》

[3] 《新課程》

[4] 《中學(xué)物理教學(xué)參考》