如何巧解物理作圖題

蘇祥文

摘要：作圖題，是每年初中升高中考試中必考的題型，雖然作圖題部分占的分數不算多，但是，對于考生來說，作圖題是要穩拿滿分的。而初中物理課本中很少提到作圖題的做法，對于初教物理的新教師來說，如何教會學生解答作圖題，確是一個值得研究的問題。初中物理作圖題主要有光學作圖、熱學作圖、力學作圖及電學作圖幾個部分，對于不同類型的作圖題，解答方法及技巧也有不同。下面就一部分作圖題的教學，談談我個人的見解。

關鍵詞：物理；光學作圖；力學作圖；電學作圖

一、光學作圖

光學作圖包括光的反射作圖、平面鏡作圖、光的折射作圖及透鏡作圖，光學作圖常常要借助三角板、量角器或圓規進行作圖。光學作圖注意：（1）必須作出法線，法線用虛線表示；（2）必須為光線添上箭頭表示光傳播的方向；（3）光線和實物用實線表示，光線的反向延長線和虛像用虛線表示；（4）透鏡作圖要分清透鏡的種類，正確判斷光線是會聚還是發散。其中透鏡的作圖，初中階段的要求是較簡單的，題型主要分為：加透鏡和透鏡折射光路兩種，往往是根據“三條特殊光線”和“透鏡對光線的作用”及“凸透鏡成像規律”三個規律進行，在教學中，要求學生熟練這三個規律即可順利解答。

光的反射作圖依據的是光的反射定律，而光的反射定律只闡明了“三線兩角”的關系，沒有作光的反射的具體例子，例如：如何確定入射光線所對應的反射光線呢？在教學中，我把具體做法歸納為三步：（1）找到入射點O，過入射點O作法線，這時要充分利用三角板的直角及兩條直角邊，讓三角板的其中一條直角邊與界面重合且三角板的直角正對準入射點O，則用虛線連結三角板的另一條直角邊即為法線ON；（2）根據“反射光線與入射光線分居法線兩側，反射角等于入射角”確定反射光線，這一步最好借助量角器來完成：讓量角器的圓心與入射點重合，法線與量角器的90度線重合，則入射角的度數可從量角器上讀出，再根據“反射角等于入射角”，在法線的另一側可作出反射光線；（3）根據題意標出箭頭、夾角和度數。這樣，確定入射光線對應的反射光線的光路圖就完成了。

光的折射作圖遵從光的折射規律，而在什么情況下折射角小于入射角，什么情況下折射角大于入射角是學生容易混亂的問題，為了便于學生記憶，本人與學生一起從光的折射規律總結出：當光發生折射時，無論光從空氣進入其他介質還是從其他介質進入空氣中，空氣里的光學夾角總是比其他介質中的光學夾角大（即空氣中的角大），這里的“角”可以指入射角，也可以是折射角。本人還把光的折射作圖步驟歸納如下：（1）過入射點作出法線（即界面的垂線），法線應該通過兩種介質；（2）正確判定折射光線所在平面，可以通過延長入射光線來確定（折射光線就在入射光線延長線所在平面內）；（3）根據“空氣中的角大”確定折射光線的方向是遠離法線還是靠近法線，作出折射光線，并標出折射角。

平面鏡作圖中常見的考試題型有：平面鏡成像作圖和加鏡改變光路作圖[1]。

二、力學作圖

力學作圖包括作力的示意圖、杠桿作圖及滑輪組的繞線。其中力的示意圖的做法較簡單，具體做法可歸納為三步：（1）在受力物體上找出力的作用點；（2）從力的作用點起，沿力的方向畫一條線段，并在線段的末端加上箭頭表示力的方向；（3）標出力的符號及大小。對于重力則強調重力的作用點必須在物體的重心，且重力的方向總是豎直向下的（即垂直于水平面向下）。

杠桿作圖，主要是作杠桿的力臂，而對于力臂的概念，學生往往會誤解為“從支點到力的作用點的距離”，把從支點到力的作用點的線段連結起來就當作力臂，故作杠桿的力臂是學生常出錯的題目。為了讓學生能正確、方便地作出杠桿的力臂，本人總結出如下的方法：（1）充分利用直角三角板的兩條直角邊，讓三角板的其中一條直角邊與力的作用線重合；（2）向支點平移三角板（三角板的直角邊始終與力的作用線重合，力的作用線可延長）；（3）當三角板的另一條直角邊到達支點時，沿該直角邊連結從支點到力的作用線的線段，就是這個力的力臂了[2]。學生用這個方法作力臂，不會把支點到力的作用點的距離誤認作力臂，且簡單方便，效果很好。

對于滑輪組的繞線，很多學生難以判斷是從定滑輪開始繞線，還是從動滑輪開始繞線，為了便于學生掌握，本人引導學生從多種滑輪組繞線中總結出規律：當承擔動滑輪與重物的繩子的段數n為偶數時，從定滑輪繞起；當承擔動滑輪與重物的繩子的段數n為奇數時，從動滑輪繞起。這樣，對于滑輪組的繞線這類題目，學生做起來就得心應手了。

三、電學作圖

電學作圖中較常見且學生頗感困難的是根據實物連接畫出對應的電路圖和根據電路圖連接實物。而對于串聯電路，由于電流只有一條路徑，只要把各元件順次連接起來或畫在電路圖上就可以了，一般學生是不會感到困難的。但對于并聯電路，由于電流有多條路徑，難度加大了，學生都感到比較棘手。為了便于學生掌握，在講并聯電路的按電路圖連接實物時，我要求學生先只看電路圖的干路及其中的一條支路，其它的支路暫時放下，這樣電路圖就變成了只有一條路徑的了，并且按這個只有一條路徑的電路圖連接好實物，再在電路圖和已連接好的實物圖上順著電流的方向分別找出電流的分支點和匯合點，把余下的支路并接上，這樣整個并聯電路就連接好了。 對于并聯電路中根據實物連接畫出對應的電路圖的題目，我是這樣要求學生的：（1）先在實物圖上順著電流的方向用不同顏色的筆畫出電路的干路和不同的支路，（2）再弄清干路和各支路上各有什么元件，這樣整個電路的框架就出來了，（3）把電路圖設計成扁的長方形，若實物圖中電路有兩條支路，則在長方形上加一條長邊，若有三條支路，則在長方形上加兩條長邊，依此類推，（4）把其中一條長邊作為干路，其余的長邊作為支路，按照實物圖中元件的順序，順著電流的方向分別把干路及各支路上的元件畫上。這樣條理分明，思路清晰，學生做起來就不會手忙腳亂了，效果很好[3]。以上這些是本人在教學過程中總結出來的關于光學作圖、力學作圖、電學作圖方面的一些見解。總之，在解答初中物理作圖題時，不僅要注意學科之間的聯系，把數學知識靈活、有效地遷移到物理作圖中，還要巧妙地利用三角板、量角器、圓規等作圖工具把較復雜的作圖簡化，善于理順解題的思路，總結規律，定能收到事半功倍，觸類旁通的效果。

參考文獻

[1] 吳靜萍.談中考物理作圖題的復習要點[J].內蒙古民族大學學報，2008，（04）：13-14.

[2] 苗玉敬，李家明.中考物理作圖題常見類型大觀[J].數理化學習（初中版），2005，（06）：44-45.

[3] 顧康清.巧解初中物理比較題[J].中學物理教學參考，1996，（08）：23-24.endprint