物理圖像在教學(xué)中的活用

摘要：物理圖像是形象描述物理過程和物理規(guī)律的有利工具，也是解決物理問題的一種手段。物理圖像有助于理解、掌握物理概念和規(guī)律，有助于提高學(xué)生分析和解決物理問題的能力，有助于培養(yǎng)他們數(shù)理結(jié)合、形象思維、科學(xué)表達(dá)物理規(guī)律、靈活處理物理問題的能力。

本論文重點(diǎn)研究如何讓學(xué)生理解物理圖像的涵義以及運(yùn)用物理圖像解決實(shí)際問題，使學(xué)生更為直觀的認(rèn)識物理過程和物理現(xiàn)象；同時研究了在實(shí)際中學(xué)物理教學(xué)中怎樣結(jié)合所教授的內(nèi)容及是問題做出直觀的物理示意圖；教師在教學(xué)中怎樣才能夠更為靈活的運(yùn)用圖像去講解課本相對抽象的知識點(diǎn)。這對中學(xué)物理教學(xué)具有非常實(shí)際的意義……

關(guān)鍵詞：物理圖像 中學(xué)物理教學(xué) 物理問題

物理學(xué)是研究物質(zhì)最普遍運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)，物理教學(xué)就是向?qū)W生傳授這門學(xué)科的基礎(chǔ)知識、啟發(fā)學(xué)生的思維、使學(xué)生在頭腦中建立客觀世界的物理圖像，也就是對研究對象的物理過程、物理狀態(tài)提供一個理想化的物理模型，然后解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題，這是教學(xué)的最終目的。而解決問題的方法往往是把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成理想化的物理模型，然后求解。如理想杠桿、絕對黑體等。由此可見，在學(xué)生的頭腦中建立客觀世界的物理圖像，善于把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為理想模型，對學(xué)生是非常重要的[1]。在中學(xué)物理教學(xué)中，圖像的作用主要表現(xiàn)在以下幾方面：①）應(yīng)用函數(shù)圖像可以驗(yàn)證和研究某些物理規(guī)律；②已知物理公式畫出函數(shù)圖像，通過圖像與公式的有機(jī)結(jié)合更深入地分析物理過程，掌握物理規(guī)律；③根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制函數(shù)圖像，通過分析圖像去探索、總結(jié)物理規(guī)律，并由圖像的性質(zhì)、特點(diǎn)解答問題[3、4]。

一、物理圖像的認(rèn)知

（1）物理圖像的涵義。圖像是一種幾何圖形，但物理圖像是表達(dá)物理規(guī)律或反映物理過程的，必賦予其一定的物理意義。因此，在進(jìn)行圖像教學(xué)時，首先要教育學(xué)生從認(rèn)識和理解圖像的物理意義入手，即首先學(xué)會識圖。想要理解物理圖像所表達(dá)的內(nèi)容，就需要明白物理圖像最基本的組成部分——坐標(biāo)軸。坐標(biāo)軸分別代表的是哪個物理量，而后再觀察圖線的形狀，從而了解這兩個量之間的關(guān)系，即了解圖像的物理意義是什么，從而達(dá)到理解圖像所表達(dá)的物理規(guī)律或物理過程的目的。

（2）數(shù)形結(jié)合作出物理圖像。數(shù)學(xué)是一門抽象的科學(xué)，數(shù)學(xué)中函數(shù)的坐標(biāo)、虛線、符號、斜率及圖線下方曲邊梯形的面積沒有具體的含義。而在物理圖像中都已賦予具體的物理內(nèi)容，包含了一定的物理意義、物理圖像具有表達(dá)物理規(guī)律的深刻含義而區(qū)別于數(shù)學(xué)的一般圖像。因此，在研究物理圖像時，即要與數(shù)學(xué)形式相聯(lián)系，加速認(rèn)識、理解過程，又要特別注意圖像所包含的物理內(nèi)容.在中學(xué)物理中常用的圖像都是平面直角坐標(biāo)系描述的圖像，在應(yīng)用圖像分析問題時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①分清兩個坐標(biāo)軸所代表的物理量及單位，并注意坐標(biāo)原點(diǎn)是否從零開始。②圖像上的每一點(diǎn)都對應(yīng)著兩個數(shù)據(jù)，沿圖像上各點(diǎn)移動，反應(yīng)著一個量隨另一量變化的函數(shù)關(guān)系，因此也可以用一代數(shù)方程表示。③過圖像上任一點(diǎn)的斜率，反映了該點(diǎn)處一個量隨另一個量變化的變化率。

二、教學(xué)中靈活應(yīng)用圖像

（1）物理教學(xué)中的圖像法及其歷史地位。1637年，笛卡兒發(fā)表了《方法論講演集》，他的幾何學(xué)理論是以兩個觀念為基礎(chǔ)的，即坐標(biāo)法與把帶有兩個未知數(shù)的任意代數(shù)方程視為平面上的一條曲線，他把描述運(yùn)動的函數(shù)關(guān)系與曲線問題相結(jié)臺。這樣，點(diǎn)的運(yùn)動就表現(xiàn)為兩個變量間的對應(yīng)關(guān)系，他的基本思想就是幾何方法與代數(shù)方程的互為溝通，解決數(shù)和形的結(jié)合。

笛卡兒創(chuàng)立的數(shù)學(xué)理論是抽象的，而真正第一個用坐標(biāo)來研究物理定律的是伽利略，他賦予坐標(biāo)方法以真實(shí)的含義，產(chǎn)生了實(shí)用的價值。伽利略從研究物體運(yùn)動規(guī)律開始，大力倡導(dǎo)用物理圖像法描述物體的運(yùn)動。

伽利略發(fā)現(xiàn)了拋出去的石塊沿著拋物線軌道飛行，并將精密的實(shí)驗(yàn)測量與嚴(yán)格的數(shù)學(xué)分析相結(jié)合，成功地描述了物體自由下落的規(guī)律。更為可貴的是伽利略在物理學(xué)上第一個用坐標(biāo)表示物理量并用來研究物體運(yùn)動規(guī)律。

自然科學(xué)史上杰出人物牛頓建立力學(xué)體系，率先對圖像理論進(jìn)行了系統(tǒng)整理。牛頓不僅是物理學(xué)家，而且也是數(shù)學(xué)家。在牛頓的著作中多次使用了坐標(biāo)和正確地運(yùn)用了縱、橫軸，并利用歐氏幾何為工具，建立了力學(xué)體系，奠定了動力學(xué)基礎(chǔ)牛頓發(fā)明了微積分，是第一個大量運(yùn)用數(shù)學(xué)方法包括函數(shù)圖像法來系統(tǒng)地整理物理理論、定律、公式的創(chuàng)始人。

圖像法不僅在科學(xué)發(fā)展與科學(xué)認(rèn)識中產(chǎn)生了很大的推動作用，同樣在中學(xué)物理教學(xué)中占有重要的地位。

（2）物理圖像的靈活應(yīng)用。①運(yùn)用圖像認(rèn)識物理規(guī)律及概念一些抽象的物理概念和規(guī)律的教學(xué)，若從數(shù)形結(jié)合的思想觀點(diǎn)出發(fā)，恰當(dāng)?shù)匾胛锢韴D像，則可變抽象為形象、化虛幻為直觀，便于突破難點(diǎn)疑點(diǎn)。②運(yùn)用圖像解決物理問題。利用物理圖像解決物理問題，其優(yōu)點(diǎn)一是能形象直觀地表達(dá)許多物理過程和規(guī)律，形象反映兩個物理量間的依存關(guān)系、變化規(guī)律；二是利用圖像分析物理問題，思路清晰，分析過程巧妙，靈活。

本文從物理圖像的認(rèn)知及在教學(xué)中靈活應(yīng)用圖像兩個大的方面入手，詳細(xì)的分析了物理圖像的涵義以及怎樣數(shù)形結(jié)合做出物理圖像；在簡單的闡述了物理教學(xué)中的圖像法及其歷史地位以后，著重的探討靈活運(yùn)用物理圖像，就怎樣認(rèn)識物理規(guī)律及概念、分析物理過程、解決物理問題以習(xí)題為例進(jìn)行了研究?？梢园l(fā)現(xiàn)在新課程標(biāo)準(zhǔn)下的當(dāng)今物理教學(xué)中，靈活的運(yùn)用物理圖像更能體現(xiàn)課程改革的方向，能夠發(fā)散學(xué)生的思維，打破固定的知識邏輯結(jié)構(gòu)，對于物理教學(xué)的發(fā)展有著非常重要的作用。

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