用美育的眼光審視高考圖像類問題

章 強 龐惠華

(1.江蘇省南菁高級中學，江蘇 無錫 214437; 2.江蘇省江陰高級中學，江蘇 無錫 214437)

用美育的眼光審視高考圖像類問題

章 強1龐惠華2

(1.江蘇省南菁高級中學，江蘇 無錫 214437; 2.江蘇省江陰高級中學，江蘇 無錫 214437)

物理圖像類問題是高考重點和教學難點，在日常教學中將美育與物理圖像教學相融合，從美育的三個教育層面“認識——鑒賞——創造”出發，在提高教學效率的同時，滲透情感態度與價值觀的教育，讓學生建立正確的審美觀，發展和提高學生鑒賞美、創造美的能力，借助美育達成三維教學目標.

高考物理；圖像；美育

《普通高等學校招生全國統一考試大綱》明確提出：考查學生根據具體問題列出物理量之間的關系式，運用函數圖像進行表達、分析.圖像問題是各地高考物理的重點，是許多學生望而生畏的考題.從客觀上講，解題困難是因為圖像類高考題知識綜合程度高、物理過程復雜、對學生的能力要求高；從主觀上講，解題困難還來自教學中，這類問題較難歸納，解題思路不清晰.筆者在研究試題的基礎上，結合美育的要求，歸納出從美育的視角思考高考圖像類問題的新思路，以利于激發學生解決物理問題的興趣，促進三維教學目標的達成.

1 認識美——理解圖像，獲取信息

美育中最低層次的教學目標是通過認識美、體驗美的活動，培養學生健康的審美觀.在高考物理圖像類問題教學中，通過對圖像的認識，幫助學生加深對復雜物理過程的理解，總結通過物理圖像獲取信息的方法.

例1(2015年全國卷)：如圖1所示，一物塊在t=0時刻滑上一固定斜面，其運動的v-t圖線如圖2所示.若重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為己知量，則可求出( ).

A．斜面的傾角

B．物塊的質量

C．物塊與斜面間的動摩擦因數

D．物塊沿斜面向上滑行的最大高度

圖1

圖2

在本題中，從速度-時間圖像中獲得有用信息是解決本題的關鍵，所以我們在教學中不僅僅是教會學生解題，而應該重點培養學生認識圖像、理解圖像和獲取信息的能力，這也就是通過對美的認識和理解，培養學生正確的審美觀.筆者認為物理圖像應該從五個方面去認識：圖像的物理意義、函數表達式、斜率、截距以及圖像與坐標軸所圍成的“面積”.例1中是速度-時間圖像，圖像描述的物理意義是物體在任意時刻的瞬時速度，斜率表示為物體的加速度，y軸截距是初速度v0，圖像與時間軸圍成的“面積”表示位移.

2 鑒賞美——辨析圖像，改變圖像

美育的中等層次教學目標是發展學生鑒賞美的能力，所謂鑒賞是對物體或者是問題的鑒定和欣賞.人們在鑒賞中的思維活動和感情活動一般都從對鑒賞對象的具體感受出發，根據自己的經驗等因素對形象加以補充和豐富.高考物理圖像類問題中對物理各類圖像分析、判斷、補充也一直是考查的重點，所以在平常的教學中要培養學生的對圖像鑒賞的能力.

圖3

例2(2015年全國卷)：一汽車在平直公路上行駛.從某時刻開始計時，發動機的功率P隨時間t的變化如圖3所示.假定汽車所受阻力的大小f恒定不變，下列描述該汽車的速度v隨時間t變化的圖像中，可能正確的是( ).

圖4

綜上所述，只有A選項正確.

例3(2014年無錫期中調研)：在“利用打點計時器測定勻變速直線運動加速度”的實驗中，打點計時器接在50Hz的低壓交流電源上，某同學在打出的紙帶上按打點的先后順序每5點取一個計數點，共取了A、B、C、D、E、F六個計數點(每相鄰兩個計數點間還有四個點)．從A點開始在每一個計數點處將紙帶剪開分成五段(分別為a、b、c、d、e段)，將這五段紙帶由長到短緊靠但不重疊地粘在xOy坐標系中(如圖5)．

圖5

(1) 若把每一段紙帶的右上端連接起來，結果得到一條傾斜的直線，如圖5所示，由圖可知紙帶做___________運動，且直線與x軸夾角越大,說明紙帶運動的________越大．

(2) 從第一個計數點A開始計時，為求出0.25s時刻紙帶的瞬時速度，需要測出哪一段紙帶的長度？

(3) 若測得a段紙帶的長度為10.0cm，e段紙帶的長度為2.0cm，則可求出加速度的大小為_________m/s2．

解答：(1) 勻減速直線運動，加速度；(2)AC段；(3) 由逐差法Sa-Se=4aT2，可得a=2m/s2.

圖6

3 創造美——畫出圖像，解決問題

美育最高層次的教學目標是培養和提高學生創造美的能力，所謂創造是指將兩個或兩個以上概念或事物按一定方式聯系起來,主觀地制造客觀上能被人普遍接受的事物,以達到某種目的的行為.針對高考物理中較難題，學生能夠準確地畫出物理圖像，直觀地描述復雜的物理過程，并解決用數學計算很難解決的問題，是物理教師最高的教學追求，也是三維教學目標最好的實現.

例4(2014年上海卷)：如圖7所示，豎直平面內的軌道Ⅰ和軌道Ⅱ都由兩段直桿連接而成，兩軌道長度相等用相同的水平恒力將穿過在軌道最低點B的靜止小球，分別沿著桿推至最高點A，所需時間分別為t1、t2；動能增量分別為ΔEk1、ΔEk2，假定球在經過軌道轉折點前后速度大小不變，且球與Ⅰ、Ⅱ軌道間的動摩擦因數相等，則( ).

圖7

A. ΔEk1>ΔEk2;t1>t2

B. ΔEk1=ΔEk2;t1>t2

C. ΔEk1>ΔEk2;t1

D. ΔEk1=ΔEk2;t1

解析:由于沿不同軌道運動到同一位置，所以用相同的水平恒力時，恒力做的功大小相同，重力所做的功大小相同，對在斜軌道上物體受力分析可知，其摩擦力所做的功也相同，由動能定理可知：ΔEk1=ΔEk2.本題難點在對于所需時間t1、t2的比較，需要畫出物體沿不同軌道的速度-時間圖像，如圖8所示，對在斜軌道上物體進行受力分析可知，軌道Ⅰ第一段加速度小，第二段加速度大，軌道Ⅱ則相反，軌道Ⅰ和軌道Ⅱ總位移相同，加速度大小在圖像上對應為斜率，位移在圖像上對位為圖像與t軸所圍成“面積”，從圖像上可以直觀的看出t1>t2.

圖8

例5：如圖9所示，質量為M、長為L的木板置于光滑的水平面上，一質量為m的滑塊放置在木板左端，滑塊與木板間滑動摩擦力大小為f，用水平的恒定拉力F作用于滑塊．當滑塊運動到木板右端時，木板在地面上移動的距離為s，下列結論中正確的是( ).

圖9

A．在上述過程中，F做功等于滑塊和木板動能的增量

B．在其他條件不變的情況下，M越大，s越小

C．在其他條件不變的情況下，F越大，滑塊到達右端所用時間越長

D．在其他條件不變的情況下，f越大，滑塊與木板間產生的熱量越多

解析:由功能關系可知拉力F做功，除了增加兩物體動能以外還有系統產生的熱量，故A選項錯誤.

系統產生的熱量等于摩擦力和相對位移的乘積，相對位移沒變，摩擦力越大，產生的熱量越多，故D選項正確.

由于木板受到摩擦力不變，當M越大時木板加速度小，加速度在速度-時間圖像中對應于斜率，而滑塊加速度不變，相對位移一樣，相對位移對應于圖像中的“面積”，滑塊在木板上運動時間短，所以木板運動的位移小，故B選項正確(如圖10).

圖10

滑塊和木板都是做初速度為零的勻加速運動，在其他條件不變的情況下，木板的運動情況不變，滑塊和木板的相對位移還是L，所以拉力F越大滑塊的加速度越大，離開木板時間就越短，故C選項錯誤.

從上面的幾個題目可以看出，圖像類問題是高考考查的重點之一，在平時教學中我們不僅要教會學生解題，還要培養學生對圖像的認知能力、鑒別和判斷能力以及利用圖像解決問題的能力.筆者認為我們可以將美育融合到物理教學中，物理圖像展示了物理學之美，可培養學生審美觀，發展和提高學生鑒賞美、創造美的能力，同時培養學生科學嚴謹的科學態度，提高學生的物理學習興趣.