初中物理圖像問題教學的策略探討

(江蘇省鹽城市鹽都區實驗學校,江蘇 鹽城 224000)

1 問題的提出

物理圖像能較為直觀地呈現物理現象及其規律，圖像法是一種重要的物理問題解決的方法。《義務教育物理課程標準(2017年版)》明確要求學生“會用簡單圖表描述實驗結果”。由于八年級學生剛剛開始學習物理，盡管對物理現象和規律有著濃厚的學習興趣，但是從學生的認知基礎及思維特點的角度來看，學生對用圖像來研究物理現象和規律還是非常陌生，而八上物理課堂教學中涉及大量關于圖像的問題,如：水沸騰時溫度與時間圖像、晶體的熔化與凝固圖像、機械運動中的速度與時間圖像、路程與時間圖像等。本文結合與八年級物理相關的例題，提出圖像問題教學的策略。

2 八上物理圖像問題的基本類型

2.1 用描點法畫圖像

例1(2016年泰州)：小明利用實驗裝置觀察水的沸騰，在水溫升高到90℃后，小明每隔1min觀察1次溫度計的示數，記錄在表1中，直至水沸騰，如此持續3min后停止讀數。

表1

請你根據表1中的數據，在圖1的坐標系中畫出水沸騰前后溫度隨時間變化的圖像。

圖1

學會用描點法畫圖像是八上物理圖像類習題中最簡單的類型，也是基本的要求。學生剛開始接觸物理現象，進行簡單的物理實驗，得出實驗數據，進而畫出對應的圖像，發現其中的物理規律，這是八年級物理教學中需要重點培養的學生能力，液體沸騰的特點、晶體與非晶體的熔化與凝固的特點等都是學生通過圖像發現的。

2.2 讀懂圖像的涵義

例2(2016年益陽)：圖2為聲音的波形圖，下列說法中正確的是( )。

圖2

A. 甲、乙、丙三者的音色不同

B. 甲、乙、丙三者的響度不同

C. 甲、乙、丙三者的音調不同

D. 甲、乙、丙三者的音調、響度、音色都不同

對于八年級的學生來說，不僅僅要學會畫圖，更重要的是學會看圖，在學生剛剛接觸物理的第一章“聲現象”中就出現了關于圖像的問題。在例2中，圖像的橫軸代表時間，縱軸代表響度，其形狀反映了音色，圖線在水平方向的疏密程度反映的是音調。同樣，在八上物理的“機械運動”知識內容中，讓學生通過觀察s-t圖像,v-t圖像來判斷物體是否做勻速直線運動的問題也屬于上述類型。

2.3 運用圖像解決問題

例3(2017年蘭州)：甲、乙兩同學在平直的路面上同向進行，他們運動的s-t圖象如圖3所示，由此可判斷________同學運動較快，開始運動時兩同學相距________m，圖中的a點表示________。

圖3

圖4

這一類問題實際上就是運用圖像去解決問題，相比較前面兩種類型而言，對學生的知識與能力要求都比較高，事實上圖像中的“線”與“點”有著明確的物理意義，體現了具體的物理內容，描述了清晰的物理過程。如何處理上述圖像問題，既是我們學習的難點，同時也是我們學習的重點，更是學生必須要掌握的技能。

2.4 圖像知識的遷移與拓展

例4(2018年鹽城市八年級統考):消聲器的使用效果與噪聲的頻率和響度有關。如圖4是某型號消聲器在控制不同發動機的周期性排氣噪聲時的性能圖像，以下情況中，消聲達標的是( )。

A. 響度為20dB，頻率為100Hz

B. 響度為40dB，頻率為200Hz

C. 響度為70dB，頻率為250Hz

D. 響度為90dB，頻率為350Hz

這一類題型能完全反映學生是否真正理解與應用圖像。培養與提升學生對知識的遷移與拓展能力，是我們物理課堂教學的重要任務，也是我們需要不斷努力的方向。觀察物理現象，運用物理知識解決實際問題，不是要求學生死記硬背，生搬硬套，而是要會觸類旁通，靈活運用。上述這類圖像問題超越了課本教材，也超越了平時的練習與講解，但并沒有超脫我們的課堂，更沒有超過《課程標準》對教學的要求。

3 教學的基本策略與建議

3.1 讓學生明了用圖像研究物理問題的重要性

物理圖像是研究物理現象和規律的重要方法，八年級學生從開始初步接觸物理時，教材中就明確要求學生會用圖像去研究物理問題，例如：在觀察水的沸騰實驗中，用圖像的方法去探究液體沸騰的特點；在冰、燭蠟的熔化過程中用圖像去探究晶體和非晶體熔化的特點；在觀察玻璃管水中氣泡的運動規律實驗中用圖像去探究勻速直線運動的特點。因此，在我們的課堂教學中要意識到用圖像研究物理問題對于學生學習物理的重要性，這不僅僅是課標與教材的要求，更重要的是為學生今后在高中乃至于大學階段對物理的學習打下基礎，促進學生物理學科核心素養的發展。

3.2 幫助學生掌握用圖像解決物理問題的基本方法

在八年級物理課堂教學中，應結合學生數學基礎和認知規律，突出圖像的特點，采取有效的教學策略，幫助學生全面認識物理圖像。首先是認識圖像中橫軸與縱軸的涵義，了解圖像是反映某一物理量隨另一物理量變化的函數關系，描述的是某一物理規律。例如關于s-t圖像，學生要能清楚看出橫軸表示的是時間，縱軸表示的是路程，該圖像是反映物體運動的路程與時間的關系。其次是圖像中各個點的涵義，明了坐標的原點、圖像的起點、橫軸與縱軸上的點以及圖像上的點各代表什么。例如在觀察水的沸騰實驗中，圖像的起點在縱軸上，代表的是水的初始溫度；在v-t圖像中的某一點表示該時刻物體運動的速度。最后是直線與曲線的涵義、直線與斜線的涵義。讓學生明確圖像的內容是豐富的、形式是多樣的，形狀相同的圖像有不同的物理意義。例如v-t圖像與s-t圖像都是一根水平線，v-t圖像表示物體做勻速直線運動，而s-t圖像則表示物體處于靜止狀態；同樣的v-t圖像與s-t圖像都是一根斜線，v-t圖像表示物體做變速直線運動，而s-t圖像則表示物體做勻速直線運動。

3.3 培養學生養成用圖像研究物理規律的習慣

一些常見的物理現象及其簡單的規律，對于八年級學生而言還是顯得比較抽象，難于理解和應用。例如，在學習第一章聲現象時，學生對聲波以及聲音特征的認識比較模糊，如果我們在學生學習完整章的基礎上，進行拓展與延伸，引入聲的圖像，學生比較容易區分音調、響度與音色三者之間的區別。再如，在探究凸透鏡成像規律的實驗中，移動蠟燭改變物距，像距隨之變化的規律在課本上是通過實驗數據表格的形式歸納出來的，從課堂及課后反饋的效果來看并不理想，此時如果我們有用圖像研究物理規律的習慣，多測幾組實驗數據，指導學生用平滑的曲線畫出v-u的圖像，那么凸透鏡成像規律的實驗中像距v隨物距u的變化規律便一目了然，變抽象為形象，突破了教學難點和疑點。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準(2107年版)[M].北京：北京師范大學出版社，2012.

[2] 李朝東.2016年江蘇省十三市中考試題匯編(物理)[M].銀川：寧夏人民教育出版社，2017.