圖像在初中物理教學的應用

【摘要】物理圖像能形象體現物理量間的關系，能直觀描述物理變化過程。物理圖像有利于學生思維發展，有利于培養學生的物理核心素養，在教學過程中，常能起到其他方法無法替代的作用。

【關鍵詞】圖像 初中物理 教學 應用

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）32-0148-02

布魯納的結構-發現教學理論提出，知識的呈現方式是促進學習的一個重要條件[1]。動作表象、圖像表象與符號表象是人們認識和表征外部世界的三種信息加工系統[2]。圖像形象、直觀反應物理量間的關系，是用數學知識解決物理問題的方法。圖像在初中物理教學中的重要性日益凸顯，但在現實教學中，圖像教學存在瓶頸，影響圖像教學效果，本文結合初中生的實際情況，探索圖像教學的優化措施，以提高初中物理教學效果。

一、圖像在初中物理教學中應用的重要性

（一）圖像在物理教學中的特殊功能

圖像是指直角坐標系中表示兩個相關物理量之間函數關系的圖線[3]。在物理中，直角坐標系中的橫坐標與縱坐標分別代表不同的物理量，蘊藏著一定的因果關系。圖線的變化，形象地展現了兩個物理量間的關系，同時兩者間的變化規律也直觀的體現出來。圖線的斜率、二次函數的解析式等是數學工具在解決一些物理問題上的應用。因此在物理教學中，應充分利用物理圖像，讓學生感受數學與物理相結合的魅力。

（二）圖像有助于學生對物理知識的理解

合理應用圖像，能夠將復雜的物理過程簡單化，有助于學生對物理知識的理解。如物理學中有些物理量采用比值法定義，借助正比函數圖像，可以直觀體現兩個物理量間的正比關系，讓學生更深刻地理解物理概念。筆者采用對照實驗，對兩個層次相當的班級分別用圖像法及解析法講解物態變化，并讓兩個班級學生當堂做“本章練習”，采用解析法教學的班級有49人，答對20人，正確率40.8%，采用圖像法教學的班級有47人，答對34人，正確率72.3%。以上說明圖像法教學有助學生對物理知識的理解。

（三）圖像有利于初高中銜接

《普通高中物理課程標準》要求高中生要能夠“從定性和定量兩個方面進行科學推理、找出規律”，“會使用各種方法和手段分析、處理信息”，數學函數圖像能夠在“量”上很好地體現初高中銜接，因此初中物理教學中應滲透圖像教學，培養學生學會應用圖像分析物理問題，為今后高中學習打下良好基礎。

二、初中物理圖像法教學的瓶頸

（一）學生抽象思維不足影響對圖像的理解

圖像雖然能夠直觀體現各物理量間的關系，但畢竟不是直觀描述，需要一定的抽象思維。而初中生的思維正處于由形象思維向抽象思維過渡，但仍以形象思維為主，因此部分學生體現出對圖像的理解較為困難。函數圖像在物理中具有豐富的內涵，直角坐標系中的x軸y軸分別代表著不同的物理量，圖線特點反映兩個物理量間的關系。例如，學習物體運動s-t圖像時，學生常認為圖線是物體的實際運動軌跡，無法把數學知識和物理原理相結合，思維的障礙，使得不同學科難以融合。

（二）數學基礎不能滿足解析物理圖像的需要

解析物理圖像問題往往要借助相關數學基礎知識，如函數等。在實際教學中發現，學生學過的數學基礎知識不能滿足解析物理圖像的需要，如八年級上學期，學習運動圖像時需要用到一次函數，但數學一次函數到八年級下學期才學習；九年級上學期，在解決電學相關問題時要用到二次函數，但數學二次函數在九年級下學期才學習。由于學生缺乏一定的數學基礎，導致學生對圖像一知半解。

三、優化圖像在初中物理教學中的應用

（一）借助圖像，建立物理概念

數學上，斜率表示“一條直線相對于橫坐標軸的傾斜程度”，但在物理中，隨著坐標軸代表的物理量不同，斜率代表的物理意義也不同。如果是s-t圖像，斜率表示“速度”；m-v圖像，斜率表示“密度”；“U-I”圖像，斜率表示點“電阻”。由以上幾個物理概念的建立，我們可以看到，函數圖像上某點的切線斜率代表兩個物理量的比值，這一思想可以遷移到其他物理概念的學習中。有些地方，圖線圍成的面積也代表一定的物理意義。如在I-R圖像中，根據U=IR，圖線中某點的縱坐標和橫坐標所夾的面積代表電壓U；在I-U圖像中，根據P=UI，陰影部分的面積代表電功率P這一概念；在v-t圖像中，根據S=vt可知，圖線與t軸所圍成的面積代表路程S。

（二）借助圖像，尋找物理規律

物理規律是各種物理現象、物理過程在一定條件下發生、發展和變化的規律[2]。函數圖像中的圖線能夠直觀描述物理過程，把變化過程的動態特征形象展現出來。因此，在進行物理規律教學時，應用圖像能使學生更深刻地理解物理規律。

勻速直線運動物體具有什么特點呢？根據v-t圖像可知，速度v不隨時間改變，根據s-t圖像可知，物體通過的路程與時間成正比。凸透鏡成像教學是難點，如何引導學生更直觀找到物距、像距和焦距之間關系？如果我們從u—v圖像，不難看出當f

（三）借助圖像，進行實驗分析

1.借助圖像，形象對比

物體熔化具有什么特點？如果我們引導學生把溫度隨時間變化過程用圖像描繪出來，學生就不難發現這兩種物質溫度變化規律是不一樣的。A這類物體只有加熱到一定溫度才開始熔化，熔化過程吸收熱量，但是溫度保持不變，這類物質為晶體。B這類物質熔化過程吸熱溫度不斷升高，為非晶體。通過圖像如圖5，學生能更直觀理解晶體與非晶體的區別。

2.借助圖像，尋找關系

在探究歐姆定律過程中，學生在坐標圖上畫出電阻一定時，電流隨電壓變化的圖像，可以直觀得出：電阻一定時，電流與電壓成正比的關系（同時也說明電阻是導體的屬性，與電流、電壓大小無關）；同樣道理得出：電壓一定時，電流與電阻成反比。

3.借助圖像，剔除錯誤數據

在“測量液體密度的實驗”中得到的數據如下表：當我們把所得數據繪制成圖線，會發現第四組數據偏離圖線較遠，說明這組實驗是錯誤的。

（四）借助圖像，解決物理問題

物理問題的解決，體現了學生對所學的物理概念、規律、原理的理解和應用[2]。有些物理變化過程較為復雜，初中生較難理解，此時如果教師借助圖像再現情景，常能化繁為簡，讓學生柳暗花明又一村。

綜上所述，我們可以看到圖像無論在概念教學、規律教學、實驗教學或解決物理問題中，都發揮了其他方法難以取代的作用，因此在平常教學過程中，應提倡解析法與圖像法有機結合，數與形相互補充，從而進一步發展學生的思維能力和分析解決問題的能力，有效培養學生的科學思維，提高學生的核心素養。

參考文獻：

[1]莫雷.教育心理學.廣州：廣東高等教育出版社，2002：113～115

[2]劉磊.函數圖像法在高中物理教學中的應用研究，上海師范大學碩士論文，2013

[3]陳然，高瑞苑.初中物理圖像的教學策略.《考試周刊》，2015年第11期

作者簡介：

朱藝華（1978-），女，福建漳州人，中學一級教師，本科學士學位，主要從事中學物理教學。