數軸在初中物理教學中的應用

摘要：利用數軸進行初中物理教學，可以幫助我們分析物理規律、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動方向，表示某些物理量的變化規律，幫助學生確定一些物理量的變化范圍。

關鍵詞：數軸；物理教學；分析規律；形象記憶

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）08-0098

數軸是一種特定的幾何圖形，原點、正方向、單位長度構成數軸的三要素。作為一種形數兼備的圖形，它在初中物理教學中也有神奇的作用。下面，筆者就數軸在初中物理教學實踐中的一些作用進行介紹。

一、分析規律

數軸可以幫助我們對獲得的數據進行分析，得出一定的物理規律。例如：在研究凸透鏡成像規律時，筆者就進行了這樣的應用：

1. 教學流程（一）簡介：

（1）學生通過同一凸透鏡觀察遠處和近處的物體，認識到凸透鏡成像規律與物距有關；

（2）學生通過不同的凸透鏡觀察在同一位置觀察同一物體，認識到成像規律與焦距有關；

（3）介紹實驗器材，強調用焦距為10cm的凸透鏡進行實驗，引導學生自主探究，先找到倒立、縮小的實像，記錄下物距和像距。

2. 數據分析（一）過程：

（1）引導學生思考這些物距和像距都有什么特征；

（2）畫出數軸，引導學生在數軸上描點。像距用紅色筆描，物距用藍色筆描（紅色用圓點表示，藍色用方點表示）。獲得如圖1所示的圖像。

（3）學生根據在數軸上所描出的點，認識到凸透鏡成倒立、縮小的實像時，物距在>20cm的范圍內，而像距在10cm～20cm的范圍內。

（4）教師再引導學生，換用不同焦距的凸透鏡探究，物距相同時，像的性質、大小以及像距不同，認識到不同的凸透鏡成像時分析物距和像距應參照不同的標準，從中找到應以焦距為標準。

至此，得出規律（一）：當u>2f時，凸透鏡成一個倒立、縮小的實像，f

隨后，教學流程（二）探究成倒立、放大的實像及數據分析（二）完全教給學生，由學生得出規律（二）：當f2f；以及“成放大的實像時，物距減小，像距增大，像也增大”的規律。

此時，教師再出示一個表示物距與成像特征的數軸

學生觀察后會發現，有一個范圍沒有研究，那就是v

得出規律（三）：當u

教師再次引導學生觀察圖2，學生會發現還有兩個點沒有進行研究，那就是u=f和u=2f兩個點的成像規律沒有研究。教師可以引導學生通過前面得到的范圍分析得出規律。

通過這里可以看到，利用數軸，引導學生通過分析數據的范圍，順利地得出了凸透鏡成像的規律。

二、形象記憶

在物理學中，有許多數據范圍需要學生記清楚。但一些數據并不是特別容易記憶。但如果采用數軸，進行描點分段記憶，其效果就會大大增強。例如：

超聲波、聲音、次聲波的范圍可以這樣表示：

人對不同聲強的感覺：

另外，對物質密度、比熱等物理量大小的記憶，都可以采用這種形象的方法。學生在繪制這樣的數軸時，能將圖形記憶和數字記憶結合起來，其記憶效果不言而喻。

三、指示方向

初中學生還處于形象記憶大于邏輯記憶的階段，因而對一些物理規律的認識一定要采用比較形象的方式來進行表達。如相互接觸的帶電物體，其電子運動方向，學生理解起來非常困難，就可以借用數軸的方向性形象地表達。

其中，箭頭所指的方向就是電子的移動方向。如果一個帶正電的物體與一個不帶電的物體，電子從不帶電的物體轉移到帶正電的物體上。如果在左側加一個向左的箭頭，就可以表示瞬間的電流方向了。這樣的表示形象直觀，在學生理解的基礎上，很容易地記住了相互接觸物體電子轉移方向的規律，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生準確記住的，但對于各種不同的物理量的大小比較，學生還是應當具有一定的常識。因而教師可以引導學生畫一些表示變化的數軸圖，幫助學生認識這些變化。例如：

通過這樣的表達方式，學生會非常容易記住這些不同物質的一些物理量的大小關系。

五、確定范圍

有一些物理習題中，對學生有這樣的一些要求。如這道電學習題：

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

在分析其范圍時，就可以用數軸幫助學生確定滑動變阻器的取值范圍，就是取其公共部分，如圖8所示。

綜上所述，可以看出，利用數軸進行初中物理教學，可以起到分析規律、形象記憶、指示方向、表示變化、確定范圍五個作用。這些作用，既符合學生的思維特征，也有利于培養學生運用數學工具學習物理的能力，可謂一舉多得。

作者簡介：林海波，山東省煙臺牟平文化一中教師，山東省特級教師，齊魯名師。性別男，47歲，漢族，第一學歷：中師，函授本科，中學高級教師，現任學校教務處主任。魯科版初中物理教材的編者之一。在多種刊物上發表的文章近三萬字，個人論著《選擇最遠的路》已經由天津出版社出版。

（作者單位：山東省煙臺牟平文化一中 264100）