淺談物理實驗圖像的教學實踐

劉貞前

摘要：物理圖像能從整體上反映了2個或者3個物理量間的定量以及定性的關系，從而強化學生物理圖像意識，提升學生數理融合能力，有助于拓展學生分析和解決物理問題的思路。這包括高中生完成物理相關實驗，解決物理習題，理解物理規律，掌握解決物理問題的技能。因此，加強物理圖像功能在高中物理實踐教學中的應用具有重要意義。

關鍵詞：物理實驗圖像；教學實踐

G633.7

歷年的高考中，實驗題、圖像的應用是高考的重點和熱點，學生得分率較低，尤其是實驗的圖像部分更是重災區，在平時的教學中我也感到學生對實驗圖像的掌握程度很差，針對這一現象，我做了份學生問卷調查，統計分析發現：絕大部分學生都認為實驗課是非常重要的，但很多學生對實驗又不是很重視，對實驗圖像更是不重視，實驗不成功時不去深刻分析，對于實驗圖像的分析全部依賴于老師的講解，學生基本不會動手去畫圖像，實驗結束后對圖像也從不去深刻思考分析。

高中物理是一門具有理化邏輯體系的學科，對學生的抽象思維能力要求相對較高，因此在教學過程中合理運用物理圖像功能會使物理教學變得直觀形象并能顯現出物理過程的動態變化，將物理知識的抽象性變成具體的物理情境。

一、加強物理實驗圖像教學，有利于提高學生對物理概念、物理規律的深入理解。

物理實驗圖像是學生通過親自動手，動作思維，對有關物理概念、定律進行檢驗，從而進行理論思考的升華的動態過程。物理實驗圖像教學目的在于通過學生的親身參與使某一現象發生或重演，促進學生對物理理論知識的消化和擴展，提高學生學習物理的積極性。

例如，在運動學的加速度概念教學中，除了在教學中利用實例及圖表數據的分析計算理解加速度概念外，還運用“速度-時間”圖象來進一步加深對加速度概念的理解，一方面從圖象中可以看出任何時刻的速度大小，另一方面還可以看出速度變化的情況，即加速度。同時，它還包含了位移的大小等于速度線與時間坐標圍成的面積。如果僅利用運動學公式和數學極值法去解決運動學問題往往事倍功半，而利用“速度-時間”圖象則可以使問題一目了然。

例如，在高一物理運動學的教學中，為了讓學生更有效的理解：加速度概念、運動中各物理量之間的關系、運動情景與物理圖象的聯系等。我們在教學中進行了多元化研究勻變速度直線運動的教學設計：

第一，讓生活情景感知探究活動。從生活中尋找運動實例來研究勻變速度直線運動圖像。物理教學和生活緊密聯系，一方面能夠激發學生學習的興趣，使學生愛學、樂學。“另一方面由于課程內容貼近學生的生活實際，符合學生奇特的想象，學生學習時易于理解和接受，能夠培養他們良好的思維習慣。物理教學中體現“從生活走向物理，從物理走向社會”這一基本理念。情景探究活動 ：讓學生親自到交通十字路研究汽車的運動、讓學生坐車感知汽車剎車運動，學校操場體育趣味比賽模擬座電梯的運動，進一步理解加速度概念、運動中各物理量之間的關系、運動情景與物理圖象的聯系。讓學生親自參這些活動，感知運動性質，簡化模型，畫出實驗運動圖像（v-t圖象，S-t圖象，a-t圖象）

第二，實驗室的實驗探究活動。在實驗室利用打點計時器和紙帶進行研究小車的運動，通過學生的動手實驗、數據收集、數據處理、畫圖像、誤差分析等活動，來進一步理解物體的運動的加速度概念、運動中各物理量之間的關系、運動情景與物理圖象的聯系。第三，利用DCS物理實驗室，利用傳感器、計算機多媒體技術精確畫出物體運動圖象來理解概念。

通過多角度對運動進行分析探究，從生活中提出問題，對生活問題進行簡化成物理模型，進而進行實驗驗證和探究。物理實驗圖像主要是通過物理圖像取得物理實驗的相關數據，對圖像進行分析，選擇其中蘊含物理規律的多種數據，利用坐標軸畫出曲線圖像，繪制出物理數據對應的圖像模型。以這些圖像和模型為基礎，與常見的物理條件或者物理現象結合，對物理知識成立的先決條件進行分析，總結出高中物理知識的相關規律等，有利于提高學生對物理概念、物理規律的深入理解。

二、 實驗圖像教學就是要打破傳統的教學模式。

實驗圖像教學將是培養學生的自學能力、自學習慣，提高學生分析實驗圖像問題、解決實驗圖像問題的能力；它改變了學生被動接受知識的習慣，激發了學生主動探究、提出問題并解決問題的積極性。從而提高學生在高考中實驗題、圖像分析題的得分率.

《新課程標準》在課程總目標中提出：學習科學探究方法，發展學生自主學習能力，養成良好的思維習慣，能運用物理知識和科學方法解決一些問題。實驗改進與創新更激發學生學習物理的興趣，創設生動活潑的教學情景，培養學生的科學態度和價值觀。

通過設計改進創新微型化、生活化、探究化的實驗引發學生的學習興趣，激發其潛能。它改變了學生被動接受知識的習慣，激發了學生主動探究、提出問題并解決問題的積極性。教師教學之中，可以達到完善教學目標、增強教學效果、提高教學的質量，強化科研意識，培養創新精神，促進教師的專業化成長，實現由經驗型教師向研究型教師的有效轉變。

三、物理圖象法是重要的思維方法之一，利用圖象分析物理問題的方法有著廣泛的應用。

高中物理圖象是數與形相結合的產物，是具體與抽象相結合的體現，它能夠直觀、形象、簡潔的展現兩個物理量之間的關系，清晰的表達物理過程，正確地反映實驗規律。利用圖象分析物理問題的方法有著廣泛的應用。我們可以運用圖象直接解題。一些對情景進行定性分析的問題，如判斷對象狀態、過程是否能夠實現等，常可運用圖象直接解答。由于圖象直觀、形象，因此解答往往特別簡捷，可使解題過程更簡化，思路更清晰，而且在有些情況下運用解析法可能無能為力，但是常能從圖象上觸發靈感，另辟蹊徑，使你豁然開朗。誠然，不是所有過程都可以用物理圖象進行描述的，然而如果能夠用物理圖象描述，一般說來總是有直觀、容易理解的特征。另外可以利用物理圖象分析物理實驗，這不僅可以避免繁雜的計算，較快地找出物理的發展規律或需求物理量的平均值，也可用來定性地分析誤差，因為運用數學工具分析實驗誤差顯得很繁瑣，且物理意義不太清晰，倒不如一幅圖象更明了、更簡單。

如：速度-時間圖象在實際應用中，可以解決，定性討論速度、加速度、位移的大小問題；可以解決，求解追及相遇類問題；可以解決求解傳送帶問題等

總之，物理實驗圖像的合理運用，能在高中物理教學中幫助學生將抽象的物理知識變得盡量形象化，為學生理解掌握物理知識和物理規律，掌握物理實驗方法打下基礎，是非常實用的一種理解性解題方法，因此，加強物理圖像功能在高中物理實踐教學中的應用，能提高教學課堂實效性。