促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的物理圖像學(xué)習(xí)策略

圖像題是高中物理學(xué)科中常見且重要的題型.它之所以常見，是因?yàn)樵S多物理內(nèi)容都可以通過圖像來描述，圖像能夠直觀地呈現(xiàn)各種物理規(guī)律.它之所以重要，是因?yàn)樵谌粘５牧?xí)題訓(xùn)練中，圖像有助于學(xué)生建立物理知識(shí)之間的聯(lián)系，促進(jìn)思維發(fā)展，而在考試中，它則能有效考查學(xué)生的綜合能力.無論是期末考試、模擬考試，還是高考，圖像題總是不可或缺的一部分.在高中物理學(xué)習(xí)過程中，善用圖像并充分挖掘其價(jià)值，對(duì)構(gòu)建知識(shí)體系、啟發(fā)思維以及落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)具有顯著的推動(dòng)作用.物理圖像通常涉及多個(gè)物理知識(shí)點(diǎn)，能夠直觀地表征物理過程.然而，知識(shí)點(diǎn)的高度融合對(duì)學(xué)生思維的邏輯性、深刻性和靈活性提出了較高要求，而過程分析恰恰是學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié).通過圖像分析物理過程的前提是，學(xué)生需要依據(jù)各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)明確物體的狀態(tài)，并借助約束條件

A. t=0 時(shí)，彈簧彈力為零B. t=0.2 s時(shí)，手機(jī)位于平衡位置上方C.從 t=0 至 t=0.2s ，手機(jī)的動(dòng)能增大D. a 隨 Ψ_t 變化的關(guān)系式為 a=4sin(2.5πt)m?s^-2

在 t=0 時(shí)，手機(jī)處于平衡位置，受到彈簧彈力與重力平衡，因此彈簧彈力不為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤.當(dāng) t=0.2s 時(shí)，加速度大于零，表明回復(fù)力豎直向上，因此手機(jī)位于平衡位置下方，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.從t=0 至 t=0.2s ，手機(jī)加速度增大，回復(fù)力越大，偏離平衡位置越遠(yuǎn)，則速度減小，因此動(dòng)能減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤 a-t 圖像為正弦曲線，峰值為4，角頻率為 ω= ，可知選項(xiàng)D正確.

要注意手機(jī)在做減速運(yùn)動(dòng)過程中的回復(fù)力為重力與彈力的合力，對(duì)于選項(xiàng)D的判斷，關(guān)鍵是推導(dǎo)角頻率的數(shù)值.雖然本題圖像與圖4相似，但受力情況不同.因?yàn)槔?中質(zhì)點(diǎn) P 受到定向力，不能回到原點(diǎn)，而本題中手機(jī)受到回復(fù)力，因此可回到原點(diǎn).若 t=6.2s ，則由圖7-乙可知，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周厘清不同階段物體運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在聯(lián)系.圖像作為表征物理過程和狀態(tài)變化的工具，是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行過程分析和狀態(tài)分析的優(yōu)質(zhì)教學(xué)素材.然而，由于圖像在表征物理過程時(shí)關(guān)聯(lián)和約束較多，它既是教學(xué)中的重點(diǎn)，也是難點(diǎn).

深度學(xué)習(xí)是一種高層次的學(xué)習(xí)方式，它要求學(xué)習(xí)者積極主動(dòng)且批判性地整合新知識(shí).其核心在于以深度理解為起點(diǎn)，以新情境中的知識(shí)遷移為導(dǎo)向，并以解決復(fù)雜問題和創(chuàng)新為目標(biāo).在深度學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要通過批判性思維，將新知識(shí)與已有知識(shí)體系相融合，從而構(gòu)建新的知識(shí)結(jié)構(gòu).這種學(xué)習(xí)方式強(qiáng)調(diào)將知識(shí)遷移到不同的情境中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的深刻、透徹的理解，最終達(dá)到舉一反三、融會(huì)貫通的效果.通過這種方式，學(xué)生能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題.要學(xué)好高中物理，不能僅僅停留在對(duì)概念和規(guī)律表層的理解期為 T=0.8s ，可得 ，而在 時(shí)刻，手機(jī)加速度為負(fù)值，因此受到合外力的方向豎直向下，表明手機(jī)位于平衡位置上方，故選項(xiàng)B正確.

綜上所述，有關(guān) α-t 圖像問題形式多樣，情境多變，解法各異，主要考查運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律等多方面的物理知識(shí)，考查圖線斜率以及面積的物理意義，具有一定的綜合性與新穎性.值得注意的是，雖然某些 a-t 圖像為正弦曲線，但物體不一定做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，可包括兩種運(yùn)動(dòng)形式，即定向直線運(yùn)動(dòng)與往返直線運(yùn)動(dòng)，主要取決于受力情況與初始條件，因此在利用 圖像分析物體的具體運(yùn)動(dòng)形式以及運(yùn)動(dòng)過程時(shí)具有較大的難度與迷惑性.鑒于此，通過對(duì)有關(guān) |a-t| 圖像的各種問題以專題研究的方式進(jìn)行歸類分析，將有助于形成對(duì)比，發(fā)現(xiàn)異同；開闊視野，拓展思路；消除困惑，突破難點(diǎn).有助于加深理解相關(guān)的知識(shí)與方法，從而達(dá)到熟練掌握與靈活運(yùn)用的目的，切實(shí)提高復(fù)習(xí)效率和效果.

（完）

上，而需要深入探究物理知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系，并善于運(yùn)用圖像.通過對(duì)圖像的深刻理解，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)問題本質(zhì)元素的剖析，從而激發(fā)學(xué)生自主提出問題，并將其轉(zhuǎn)化為內(nèi)在的學(xué)習(xí)需求.深度學(xué)習(xí)具有以下特點(diǎn)：透徹理解與批判性思考、聯(lián)系與構(gòu)建知識(shí)體系以及知識(shí)的遷移與應(yīng)用.善用圖像題可以促進(jìn)學(xué)生的深度反思，引導(dǎo)他們進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維能力的提升和學(xué)科素養(yǎng)的全面發(fā)展.

1窮盡圖像所呈現(xiàn)的信息

圖像題是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要素材.學(xué)生應(yīng)能根據(jù)所給圖像提取有用信息，從而解決問題，或根據(jù)題意獲取信息，進(jìn)行分析計(jì)算后按要求繪制圖像.如何解讀圖像，以及如何從圖像中提取信息，是解決問題的前提，也是學(xué)生學(xué)會(huì)繪圖的基礎(chǔ).由于高中階段遇到的圖像相較于初中更復(fù)雜，信息量也更大，

教會(huì)學(xué)生高效讀圖并確保信息不遺漏顯得尤為重要.這要求學(xué)生掌握讀圖的“方法論”，能夠全面捕捉圖像中的所有信息，按照一定的邏輯順序提取信息，然后進(jìn)行思考和分析，避免因

信息遺漏或思維混亂而導(dǎo)致錯(cuò)誤.以圖1為例，可以按照軸、點(diǎn)、線、截距、斜率、面積的順序逐步解讀圖像中的信息.

1)軸.看清橫、縱坐標(biāo)軸表示的物理量、單位、標(biāo)度.如圖1中縱軸表示速度，單位是米每秒，橫軸表示時(shí)間，單位是秒.

2)點(diǎn).物理圖像的“點(diǎn)\"表示物體處于某一物理狀態(tài)，是橫軸、縱軸所表示的物理量的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，尤其要注意圖像中的截距點(diǎn)、交點(diǎn)、拐點(diǎn)、極值點(diǎn)等的物理意義.如圖1中 O 點(diǎn)表示初速度為零， D 點(diǎn)表示20秒末速度大小變成零，20秒前后速度由正變負(fù)，即物體運(yùn)動(dòng)方向改變， A，B，C 點(diǎn)為拐點(diǎn)，表示加速度發(fā)生變化， A 點(diǎn)加速度由 1m?s^-2 變?yōu)?_0，B 點(diǎn)加速度由0變成 . C 點(diǎn)加速度大小和方向均改變.

3)線.圖像上的“線”表征一個(gè)物理過程，弄清每一段“線”的物理過程，才能找到合適的物理規(guī)律，即找到表征物理過程的各物理量之間的關(guān)系.如圖1中

OA、AB、BC、CD、DE 表示物體做不同的運(yùn)動(dòng)，分別是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)、勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻加速直線運(yùn)動(dòng)、勻減速直線運(yùn)動(dòng)、反向勻加速直線運(yùn)動(dòng).

4)截距.截距是物理圖像中蘊(yùn)含重要物理意義的量.縱軸截距表示物理過程的初始狀態(tài).如圖1所示的速度一時(shí)間圖像中縱軸截距表示物體的初速度.橫軸截距表示縱軸物理量變?yōu)榱闼鶎?duì)應(yīng)的狀態(tài)，圖1中橫軸截距表示第20秒末速度變成0.

5)斜率.斜率往往代表一個(gè)物理量，利用縱、橫坐標(biāo)代表物理量的變化量之比即可分析出斜率表示什么物理量.例如 s-t 圖像中 ，即 s–t 圖像直線斜率或切線斜率表示速度； v-t 圖像中 ，即 v-t 圖像直線斜率或切線斜率表示加速度.圖1中 OA，AB 、BC，CD，DE 斜率對(duì)應(yīng)的加速度分別為 1m?s^-2?0 、

6)面積.物理圖像與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積往往對(duì)應(yīng)某一物理過程中的某一物理量.面積是否具有物理意義，看橫、縱坐標(biāo)的乘積是否為某一物理量，依據(jù)物理公式或單位之間的關(guān)系即可判斷.高中階段常見的具有物理意義的圖像面積有： v-t 圖像中圖線與橫軸所圍圖形的面積表示位移； p-V 圖像中圖線與橫軸所圍圖形的面積表示氣體狀態(tài)變化過程中外界對(duì)氣體所做的功； F-s 圖像中圖線與橫軸所圍圖形的面積表示外力對(duì)物體所做的功；電容器充電時(shí) Q–U 圖像中圖線與橫軸所圍圖形的面積表征電容器儲(chǔ)存的電能；F-t 圖像中圖線與橫軸所圍圖形的面積表示沖量.但如果兩坐標(biāo)軸表征物理量乘積不是任何物理量，面積就沒有實(shí)際意義，例如 s–t 圖像兩坐標(biāo)軸表征物理量的乘積為 s?t ，面積沒有物理意義.所以可以根據(jù)圖1中圖形面積法求位移和路程，求位移時(shí)由于 Ψ_t 軸上方速度為正值，物體向正方向運(yùn)動(dòng)，面積表征位移時(shí)取正值，而圖像在 Ψ_t 軸下方位移則取負(fù)值.

2多角度破解疑問

破解學(xué)生的學(xué)習(xí)疑問是實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)、促進(jìn)學(xué)生知識(shí)構(gòu)建以及發(fā)展學(xué)生智力的重要手段.消除疑問的過程，實(shí)際上是破除學(xué)生錯(cuò)誤認(rèn)知、彌合新舊知識(shí)之間的隔閡，并幫助學(xué)生樹立新認(rèn)知的過程.圖像題因其蘊(yùn)含的信息量大，且各種信息之間相互糾纏、約束較多，對(duì)學(xué)生獲取和處理信息的能力要求較高，對(duì)學(xué)生的思維能力也提出了更高的要求，因此學(xué)生常常會(huì)產(chǎn)生較多的疑問.要消除學(xué)生的疑問，可以從多個(gè)角度著手，引導(dǎo)學(xué)生從不同視角理解同一物理狀態(tài)和物理過程，并運(yùn)用不同知識(shí)分析同一物理問題.這不僅能深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，還能促進(jìn)其知識(shí)體系的構(gòu)建.圖1中學(xué)生初學(xué)時(shí)普遍認(rèn)為 CD，DE 所表征的物理過程加速度大小相等、方向相反.學(xué)生之所以認(rèn)為這兩段加速度方向相反，很大程度上是受到速度方向的干擾.可以采用如下5種方法，分析 _CD，DE 段加速度的關(guān)系.

方法1分別計(jì)算 _CD，DE 段的加速度.依據(jù)加速度的定義式計(jì)算可得 CD 段加速度 段加速度為 a₂= 通過計(jì)算結(jié)果，學(xué)生易知 CD，DE 段的加速度等大同向.

方法2分析 (CD，DE 段加速度與速度方向關(guān)系.依據(jù)圖2所示物體做加速直線運(yùn)動(dòng)或減速直線運(yùn)動(dòng)的條件，分析 CD，DE 段加速度與速度方向的關(guān)系.CD 段速度為正值，做減速運(yùn)動(dòng)，故而加速度與速度反向，為負(fù)值； DE 段速度為負(fù)值，做加速運(yùn)動(dòng)，加速度與速度同向，為負(fù)值，所以， CD 、DE段加速度同向.

加速度 方向相同 ? 加速直線運(yùn)動(dòng)與速度 方向相反 ? 減速直線運(yùn)動(dòng)

方法3根據(jù)斜率的含義，用假設(shè)法證明.在 v-t 圖像中直線的斜率表示加速度的大小和方向， CD 、DE在同一直線上，斜率一樣，如果它們所表征的加速度方向相反，那么斜率就不能表示加速度，故兩段加速度同向.

方法4畫運(yùn)動(dòng)示意圖.依據(jù)圖像提供的信息，計(jì)算出各段時(shí)間內(nèi)物體的位移，并將物體運(yùn)動(dòng)的示意圖畫出來，如圖3所示 CD 段物體減速到0，速度方向向右，加速度方向向左， DE 段(最后2s物體反向加速，速度方向向左，加速度方向也向左，即最后4s加速度方向相同.

20~22s 0~5s 5~14s 14~18s 18~20s 1 0 12.5m A 45m B 34m C(E) 12 m D

方法5演示運(yùn)動(dòng)情境.為了更清晰地構(gòu)建情境并加強(qiáng)學(xué)生對(duì)圖像與具體運(yùn)動(dòng)之間聯(lián)系的理解，可以在教室內(nèi)選定位移零點(diǎn)并規(guī)定正方向.然后，教帥或?qū)W生作為運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)，根據(jù)圖3中的示意圖將運(yùn)動(dòng)情境進(jìn)行演示.通過這種方式，學(xué)生能夠獲得更深刻的印象.

3 對(duì)圖像進(jìn)行變式

對(duì)圖像進(jìn)行變式處理是深化學(xué)生對(duì)圖像理解，提高學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要教學(xué)策略.通過改變橫、縱坐標(biāo)所代表的物理量，相同的圖像可以呈現(xiàn)出不同的物理含義，從而導(dǎo)致物理情境、物理狀態(tài)以及物理過程等完全不同.將圖1縱坐標(biāo)換成位移 s ，橫坐標(biāo)不

變，如圖4所示，按照軸、點(diǎn)、線、截、斜、面等6個(gè)方面思考，可以得到不同結(jié)論.圖4中物體先做勻速直線運(yùn)動(dòng)，之后靜止，接著再做勻速直線運(yùn)動(dòng)，然后反向勻速運(yùn)動(dòng)回到出發(fā)點(diǎn)，最后

繼續(xù)向反方向做勻速運(yùn)動(dòng)到反方向 12m 處，這一運(yùn)動(dòng)過程與 v-t 圖像所表征的運(yùn)動(dòng)完全不同.

4圖像變換

對(duì)圖像進(jìn)行變換，物體經(jīng)歷的物理過程不變，物理情境不變，畫出不同物理量之間的函數(shù)關(guān)系，對(duì)能力要求更高.如將 v-t 圖像轉(zhuǎn)化成a-t圖像、將 s–t 圖像轉(zhuǎn)化成 v-t 圖像.通過作圖，可使學(xué)生對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)過程、圖像所代表的物理含義、圖像所表征的物理情境，以及不同圖像之間關(guān)系的理解更為深刻，

只有通過深度學(xué)習(xí)才能真正構(gòu)建知識(shí)體系，這樣的學(xué)習(xí)才具有意義.在高中物理教學(xué)中，合理利用圖像資源，并在講解過程中深人挖掘其教學(xué)價(jià)值，可以有效促進(jìn)學(xué)生的深人思考，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí).深度學(xué)習(xí)不僅能讓學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解更加透徹，還能提升他們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中進(jìn)行批判性思考的能力，從而更好地遷移和應(yīng)用物理知識(shí)，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的全面發(fā)展

（完）