高一物理圖像教學案例分析

摘 要：物理圖像能直觀地反映和描述物理狀態、物理過程和物理規律，是研究物理問題的一種非常重要的手段和方法，是物理教學的重要組成部分。

關鍵詞：運動學；物理圖像教學；力的合成與分解

物理學習的突出特點是理解物體運動變化過程的原理，即注重物理情景。在物理解題過程中，如何把抽象的文字題意表述轉化為較直觀的情景？在此，物理圖像起到了不可替代的重要作用。從近幾年的高考情況來看，物理圖像作為重要的考查內容，在高考試題中出現的頻率很高，從不同的側面考查了學生觀察分析、收集信息、推理判斷、作圖處理數據和用圖解決物理問題的能力。因而在高一起始階段的物理教學過程中我們應重視運用幾何圖形、函數圖像進行表達、分析問題。重視圖像教學將有助于學生運用數形結合的方法解題，加深對物理概念和規律的理解，并形成正確的物理情境。當然在物理圖像教學面臨著各種各樣的困難，尤其是學生普遍感覺能聽懂但解決實際問題時存在困難，筆者就高一起始階段的兩個非常重要的知識點（運動學圖像和力學圖像）教學案例中遇到的問題作一個簡單的探討，希望能夠對高一初始階段的圖像教學有一定的幫助。

一、運動學圖像

作為高一起始階段的圖像教學，一直是學生面臨的一個難點，在圖1位移圖像中學生不容易理解AB段表示靜止狀態，并且學生總錯誤地認為圖1所示的位移圖線就是質點運動的軌跡；還有對圖（a）、圖（b）中圖線的斜率表示的物理意義感到很難理解……

那么教學中我們該如何突破這些難點呢？

首先，引導學生理解坐標軸表示的含義，從分析圖線上對應的坐標點的物理意義來明析物理狀態和物理過程的。如圖1中縱坐標x表示的是質點的位置坐標，那么我們不難發現OA、BC段上各點的位移逐漸變大表示質點向同一方向的直線運動，AB段上各點位置坐標不發生改變說明質點在這一位置保持靜止，CD段上各點的位移逐漸變小說明質點作反方向運動；其次，重視由數學函數圖象向物理圖像的轉換。同一圖象坐標軸的符號換成物理量的符號，學生并不能順利過渡到對物理過程的理解。教學中我們發現把一個物理規律或實際的物理過程抽象為一個圖像，這個圖像建立在特定的坐標中，而且圖中的點、線、面都有特定的物理意義，在思維上存在一個較大的轉化跨度。因此，教學中我們應當考慮學生數學知識的基礎，抓住函數關系式的特征，將數學變量轉換為實際的物理量，將函數圖象轉換成物理圖像。如右上圖所示：可以將物理圖像與函數關系式y＝kx類比，那么圖（a）就相當于將y換成位移s、x換成時間t，s＝vt就是圖像對應的關系式。第三，重視簡單圖像，注重物理方法的指導，培養學生的識圖能力。如圖（a）和圖（b）的區別，雖然圖像相似，但只要找準對應的縱軸的變化關系，理解起來還是比較容易的。

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二、力的合成與分解

在教學中我們發現雖然學生對力的圖示有了一定的基礎，對平行四邊形法則也有一定的了解。但在理解力圖示法時，對“長度”和“力的大小”存在著認識障礙，“標度”會讓學生誤認為線段的長度就是力的大小。

例如：（2009·江蘇高考）用一根長1 m的輕質細繩將一幅質量為1 kg的畫框對稱懸掛在墻壁上。（如圖2）已知繩能承受的最大張力為10 N，為使繩不斷裂，畫框上兩個掛釘的間距最大為（g取10 m/s2）（ ）

A.■ m B.■ m C.■ m D.■ m

本題主要考查受力分析、物體的平衡知識，意在考查考生運用物理知識處理實際問題的能力。畫框處于平衡狀態、所受合力為零，繩能承受的最大拉力等于畫框的重力，根據力的平行四邊形定則，兩繩間的夾角為120°，則兩個掛釘間的最大距離為■ m。教學中我們發現，在受力分析時，很多學生總是誤認為繩長就是力的大小，因此在高一起始階段教學中應從學生能夠感知和理解的日常現象和規律出發，理解合力的概念，從實驗現象總結出力的合成規律，并通過作圖法求共點力合力的規范性練習，讓學生領悟“形”向“數”的轉換。

總之，高中物理知識性強，有些規律需要通過學生自己理解、總結，甚至有些規律與生活中經驗相悖，圖像法在形象地反映物理規律、表達物理知識時比枯燥的文字、公式更容易理解和掌握。因此，為了讓學生能適應高中物理的學習，我們在高中物理教學過程中應更多地采用此法。

參考文獻：

李更磊.如何有效地形成清晰地物理圖像［J］.大學物理教育專刊，2008.

（作者單位 江蘇省連云港市海濱中學）