初中物理教學中圖形應用魅力探析

張 輝

數字、文字和圖形［1］是物理的三大語言。物理學通過這三種語言的結合闡釋了物理世界的無限魅力，將美妙的物理世界展現在學生面前。在小學階段學生對數字和文字有了較為充足的認識，但是很少接觸圖形，對圖形的認識還停留在淺表層面。初中物理教學應該加強學生對圖形的應用，將圖形直觀化和形象化的特點應用在物理學習中。近年來，中考物理中與組圖相關的試題比例逐漸增大。筆者通過研究與圖形相關的試題和知識點，用理論結合實際的方式研究圖形的具體應用，從課堂教學中圖形的應用、試題中的圖形考察方式、運用圖形的注意事項三個方面展開探究，對如何在學習過程中訓練學生使用圖形這一工具進行了相關實踐。

一、初中物理考試中圖形的考察方式

初中物理關于圖形使用的問題主要分為兩種方式。第一類是定性的作圖問題。定性的作圖問題不需要學生計算圖形的相關具體數值，只是從定性的角度描述問題的特性，此類試題重在考查學生對物理概念的理解和物理規律的運用；例如，在標注力臂方向的時候只需要畫出力的方向，不需要標示出力的大小。第二類是定量的作圖問題。這類問題需要學生進行運算，對所畫的圖有定量的要求，需要標識具體的量。例如，在圖示鏡面反射的時候需要學生對入射角和反射角進行計算，再畫出相應的圖形，學生不僅要圖示光線的方向，還要對光線的相對位置進行定量的標注。

目前的初中物理畫圖題的考察類型包括以下三種。第一種是自做題，在題目中不出現圖形，需要學生有結合圖形解決問題的意識，主動地聯想到用圖形解決問題。這需要學生先理解題目的意思，再根據所學習的物理知識畫出圖形，這種題目綜合難度一般相對較高，既考察了學生對物理知識的掌握程度，又考察學生的靈活應變能力。第二種是填空試題，在題目的信息中會給出部分圖像，學生需要將缺失的部分補充完整，一般是要求填上適合的符號或者物理元器件等。比如，在電學的單元測試會讓學生根據測量電阻的要求，補齊電路中缺失的電流表或者電壓表。第三類試題是連線題，題目中給出相關的實驗儀器，要求學生根據實驗目的，連接相應的元器件。

上述題目重點考查學生的實驗能力，要求學生通過對實驗目的和結果的分析，選擇適合的實驗方案。這類題目可以考察學生在日常的物理學習過程中有沒有認真觀察實驗，對實驗的結果有沒有進行深入思考，以評估學生對相關物理知識的掌握情況。此外有一些實驗類的圖形問題也有可能是上述三種問題的綜合。

二、畫圖在物理課堂教學中的重要作用

對于大部分初中生而言，物理學科仍是相對較難的一門學科。首先，物理學中力學部分有大量的概念知識，這些內容是十分枯燥乏味的，相比于語文或者英語學科，學生不僅需要認識和寫出物理概念，還需要對概念背后的知識有深刻的認識。其次，物理的學習講究循序漸進，在整個物理學科的學習過程中，教材知識點前后之間的關聯度很高，學生需要系統學習物理知識體系的建構過程。圖形具有直觀化的特點，合理使用圖形可以明顯降低學習難度，有效提高物理學習效果。

畫圖題是初中物理的常見題型，在作圖的過程中可以將很多物理過程較為完整地展示出來，讓學生對物理知識和規律有更加直觀的理解；在考試中靈活運用作圖的方法，可以更好地解析和把握題目的意圖。圖形最典型的應用充分體現在受力分析的學習過程中，當學生面對復雜的力學問題時，經常會感到手足無措，無法準確把握題目的具體意思，找不到解決問題的方向和方法。面對這一難題，教師就需要引導學生學習用畫圖的方式進行受力分析，將問題直觀化和簡單化，通過分析力的數量、力的大小、力的方向，向學生解釋物理規律。這樣學生會借助圖形能更好地解析物理問題，有助于在大腦中建立物理模型。

三、正確處理畫圖學習中出現的問題

雖然學生有畫圖的意識，也知道畫圖過程有助于理解和掌握相關物理學知識，但學生在畫圖的時候經常會出現畫圖不規范的問題，圖形不準確就會對正確理解物理知識和解決物理問題造成障礙。而在平常的考試中，學生有時往往因為所畫圖形的某個點不夠準確，而不能正確解題。所以教師需要對畫圖問題高度重視。

首先，在日常學習中，教師必須要求學生畫圖時做到標準統一。在處理定量畫圖問題的時候，圖中的所有的度量和標注標準應保持統一，只有統一的度量和標注才能保證正確的單位換算；只有畫出標準統一的圖形后，學生才可以從圖像中發現和總結出相關的物理規律。例如，學生在進行力的圖示、物質溶解的凝固曲線［2］、光的反射等畫圖實踐時，只有對物理現象進行了標準統一的圖示后，才有可能通過圖像發現蘊含的物理規律。

其次，教師必須要求學生在畫圖的時候保持符號的統一。每種物理要素的量都有特定的符號標識，因此學生在畫圖的時候需要保持物理符號的統一，不能亂用物理符號，更不能按照自己的想法創造符號。此外，學生對某些物理符號應特別注意，這些符號需要加以適當的說明。例如符號L既可以表示力臂也可以表示電燈泡，F既可以表示拉力，也可以表示焦點的位置。因此，在有些情況下應加以說明，避免混淆。

再次，學生在畫圖時還要注意線條的整齊。圖像的畫法，以及圖像中線條是否整齊，可以展示出學生的學習態度，也可以反應學生的學習能力。要讓學生理解畫圖工整的兩大好處：第一是工整的畫圖可以便于理解題目，圖像越工整，越有利于觀察，可為接下來的解題做好鋪墊；第二是可以給閱卷老師形成良好的書面印象，工整的畫圖可以讓閱卷老師更好地發現學生是否正確找到了問題的解決方法。

例如，在畫電路圖的時候，有些學生的電路圖歪歪扭扭，在電路圖中的元器件標注很不規范，有時將電壓表的V字不經意地標識為U字，不但直接影響閱讀的體驗感，而且錯誤的書寫方式有可能導致解題的思路出錯。而如果將單位寫錯，例如厘米寫成毫米，一定會造成答案錯誤，這類低級的計算錯誤在學生的平常學習中經常出現。教師需要在日常的教學過程中嚴格要求，及時糾正學生的錯誤，學生才能在正式考試中少出差錯。

圖形應用在初中物理教學過程中存在著巨大的價值，教師應該培養學生的識圖、畫圖、用圖的能力，在日常教學中培養學生善用圖形的意識，熟練使用圖像理解物理學概念的能力，將抽象的問題直觀化的素養，并建構物理學相關知識的整體架構。要教會學生對于定性的畫圖問題做到準確描述，對于定量的問題做到精準描述。在畫圖的過程中，教師還應該注意學生作圖的規范性，讓學生不僅會畫圖，還具有畫圖的精準性和規范性，會正確使用相關物理符號，培養嚴謹、踏實、細致、認真的學習態度，將圖形更好地運用到物理學的學習過程中，提高靈活運用物理知識解決問題的能力。