圖像漸進 素養提升
——談初中物理圖像類問題的突破策略

李長軍

(江蘇省泰州市姜堰區實驗初級中學 225500)

初中物理的基本素養中包括圖像的繪制、識別、轉換、應用這四類，為此，我們的這方面的教學過程中也要結合著四方面的要求，開展漸進式的目標達成和難點突破.

一、繪制過程，重在規律采集

繪制的過程就是將我們采集到的物理量繪制到函數坐標之中，而最終呈現的圖像也要反饋物理量之間的正確變化關系.為此，我們在繪制圖像過程中要引導學生關注以下幾個基本要領，以此啟發學生能真正理解繪制的關鍵所在.所以，我們需要引導學生完成以下幾個必要的要領動作，并在自己的實踐訓練中提升理解深度.

1.確定變量

即橫坐標和縱坐標分別是什么物理量，物理量的單位、符號等細節也要引起大家的關注.

2.數據描點

結合物理實驗采集的實驗數據進行描點，這里的描點與數學上的描點是類似的，同時也要求學生采用五點描圖，并注重數據采集的正確性.

3.篩選數據

要結合圖像中繪制的點，進行分析，鎖定這些點中信息的正確與否，把錯誤和誤差數據進行篩選.

4.繪制圖像

對正確的描點進行連線，連成一條平滑的曲線，并能通過曲線比較直觀的獲取物理量與物理量之間的變化關系.

學生在真正的訓練過程中，會對相應的環節進行實踐并在實踐發現我們圖像繪制的注意細節和價值，學生最終呈現圖像的時候發現，圖像的價值遠遠大于繪制本身.因為，學生們發現，此時圖像的繪制能夠很清晰的反饋物理量之間的關系.

二、識別過程，鎖定關鍵變量

圖像的識別是應用圖像解決實際問題的關鍵.為此，在真正的訓練的過程中，這個識別的過程是非常關鍵的，就初中物理而言，我們呈現和考查的圖像是直角坐標系下的圖像，所以，我們要引導學生識別的第一步是認清楚橫坐標和縱坐標，第二步是結合坐標鎖定關鍵變量，并結合具體的問題情境去判斷其中的物理量之間的關系.

例如圖1所示，底端裝有電子閥門的圓柱形容器放在水平桌面上，容器中裝有適量的水，一木塊漂浮在水面上．控制閥門，使容器中相同時間內流出的水量相等．下列表示木塊的重力勢能Ep、木塊所受浮力大小F、木塊下表面處水的壓強p1和容器對桌面的壓強p2隨時間t變化的關系圖線中，可能正確的是圖2中的( ).

圖2

本題的辨別首先就要分析橫坐標和縱坐標分別是什么物理量，這個兩個物理量在已知的物理情境中是怎么變化的，本題中的自變量就是時間t,而其中的變量t如果改成其他量的話，又該是什么情況，比如水面離杯口的距離等.學生在解決的過程中還是由淺入深，循序漸進，通過學生理解性的識別訓練，達到理想的效果.

三、轉換過程，抓住一一對應

要真正達成學以致用的話，學生要真正學會靈活應用圖像來解決一類問題，讓圖像成為我們特有的物理工具和語言之一，那就必須學會圖像與物理量之間的相互轉換.此時，我們就要在教學過程中要讓學生從以下幾種類型開啟圖像轉換訓練.讓學生熟悉各種轉換情況，并漸漸提升思維難度和深度.

1.數據與圖像之間的轉換

這是最為簡單的，是學生描點作圖的延伸，只是在實際的訓練中，我們多了一些物理情境或者物理量，或者題目中提供給學生的數據信息也相對豐富一些.

2.圖像與圖像之間的轉換

此時的轉換還是建立在同一個情境背景下，而轉換的關鍵就是坐標中的物理量發生了改變，比如在用圖像表示勻速直線運動規律的時候，我們就可以讓學生在訓練中畫多幅函數圖像，比如s-t、v-t，s-v,t-s等多種圖像.此時需要學生能充分辨別圖像的變化規律.

3.圖像與情景之間的轉換

比如，一個雞蛋漂浮在鹽水中，現在往鹽水中不斷的加水，容器足夠大，請用圖像表示雞蛋所受浮力與時間的變化關系.本題是情景向圖像轉化的過程.反之，如果給定圖像，我們要能夠正確的表述出相應物理量的變化情況，尤其是某些拐點的物理意義和原因.

因此，在這個環節，教師要引導學生從題目信息中找準相應的關系，明確物理量變化與圖像信息之間的關系，最終達成圖像與物理量是一一對應的.

四、應用過程，突破規律價值

圖3

圖像本身的價值是微小的，關鍵在于應用.那么，在圖像的應用過程中，其最大的價值就是凸顯圖像本身所描述的物理量之間的規律，然后應用規律去解決我們需要解決的實際問題.比如，圖3是某興趣小組的同學在研究凸透鏡成像規律實驗時，記錄并繪制了物體離凸透鏡的距離u跟實像到凸透鏡的距離v之間的關系圖象，此時，我們就要引導學生去真正讀懂圖像所內涵的物理規律和物理本質問題.比如，我們分析圖像可以發現圖中有一個點正好是v=u=20cm，這個信息可以啟發學生思考，在凸透鏡成像規律中，什么時候像距是等于物距的，此時學生很快就會想到，是像距和物距都等于兩倍焦距時，由此可知，本題所繪制的圖像中的凸透鏡的焦距應該是10cm，再進一步分析，v和u在整個變化過程中都在無限的趨向于10cm，這個圖像信息可以分析得出兩個驗證性的結論，那就是，當物距大于十倍焦距時，像距在無限的接近于焦距.也可以發現，當像距大于十倍焦距時，物距在無限的接近于焦距，這一結論也進一步證實了，在凸透鏡成像中，光仍然遵循光路可逆的原理，深入的圖像分析收獲了一舉多得的效果.

這一過程的應用，充分告知我們，物理圖像中隱藏的物理信息是巨大的，而且這些信息所反饋的物理規律也是非常重要.因此，真正學會學以致用，就要分析圖像中的固有規律，將規律顯現出來，讓圖像的價值真正服務于我們的問題解決.

物理素養中的任何一項素養都是學生成長過程中所必須的，教師在教學過程中需要幫助學生達成相應素養的漸進生長歷程，讓學生在體驗與實踐中逐漸提升對相應技能的掌握深度，并在應用中悟出相應的方法與思想，最終促進學生素養的提升.