“初中物理圖像專題復習”探討

(江蘇省南京外國語學校仙林分校,江蘇 南京 210097)

1 引言

圖像是指在直角坐標系中繪出兩個相關物理量之間的函數關系圖線，它不僅能直觀、形象地反映兩個相關物理量之間的關系，也能清晰反映用抽象數學解析式或文字無法表達或表達不清的物理狀態、過程、變化趨勢。在初中物理教學中，重點在于培養學生的讀圖和用圖的能力，消除學生對物理圖像的思維障礙，提高學生對物理問題的綜合分析能力。

2 精心設問,認識圖像

2.1 認識直線從一個小活動開始

師：圖1是什么圖像？

圖1

生：正比例函數圖像。

師：同學們一眼就能看出來，這也說明了圖像的一大優點——直觀。

師：圖1能表示哪兩個物理量間的關系？

師：老師提供了一些字母磁鐵，可以吸在黑板上，請你選擇合適的字母磁鐵貼在坐標軸上。

學生選擇磁鐵貼在坐標軸上(如圖2)。

圖2

師：為什么說這些物理量之間存在正比例函數關系？

生：因為物體做勻速直線運動時S=vt，v保持不變。根據公式m=ρV，對于同一種物質而言，ρ不變。在公式G=mg中，g是一個常量。根據公式U=IR，對于一個定值電阻來說，R保持不變。這些和我們數學上學習的y=kx的函數形式類似。

2.2 認識折線從熱學實驗開始

師：圖3可能是哪種物質經歷了怎樣的物理變化？

圖3

生：可能是冰升溫再熔化成水，水溫度升高，再沸騰。

師：說得很完整，老師在圖3中添上單位和數據，可以從圖像中獲得哪些信息？

生2：冰初溫是-20℃，在B點開始熔化，熔化經歷了3min，在第4分鐘熔化結束，到第14min開始沸騰。

師：還有沒有補充的？

生3：水的比熱容大于冰的比熱容。

師：你是怎么判斷的？

生3：從開始加熱到第1分鐘結束，冰溫度升高20℃，第4分鐘到第5分鐘水的溫度升高低于20℃，都是加熱1分鐘，且用同一個酒精燈加熱，Q相等，由Q=cmΔt，Q、m一定，Δt水<Δt冰，所以c水>c冰。

師：說得非常棒，思路很清晰。

設計意圖：無論是新授課還是復習課，問題設置是一堂課的靈魂，一系列高質量的問題能激勵學生主動思考，提高學生的思維能力，進而提高課堂效率。

在本環節，筆者改變設問角度，大大地提高了問題的思維含量。如在認識折線時，筆者隱藏了數據，先讓學生根據圖像回答可能是哪種物質經歷了哪種變化，小小的改變讓學生感到新鮮，也能激發學生思考的主動性。

3 通過例題分析提煉方法

例1:小明在探究“物質放熱的多少與哪些因素有關”時,分別用質量均為0.5kg的甲、乙兩種液體進行對比實驗,并根據實驗數據畫出了如圖4所示的圖像。在實驗中，甲、乙兩種液體在相同時間內放出的熱量相等，分析圖4可以得出:甲、乙兩種液體的比熱容大小關系是c甲c乙(選填“>”“<”或“=”)，若乙液體的比熱容為2.1×103J/(kg·℃)，則甲液體的比熱容大小是J/(kg·℃)；甲液體在0-10min內放出的熱量為J

圖4

例2：如圖5所示，小明在“探究下沉的物體是否受到浮力”實驗中，根據數據繪制出圖6，請問橫坐標、縱坐標分別表示什么物理量？

圖6

例2的延伸：根據圖7中的信息可以直接獲得哪些物理量？可以間接的算出哪些物理量？

圖7

師：總結一下剛剛分析的兩道題目，你認為解決圖像題應注意哪些方面？

生：我會首先看看坐標軸分別表示什么物理量,再分析圖線的走勢，最后找出圖像中重要的點。

師：看軸首當先，其次再看線，找點是關鍵。

師：你們認為有哪些點是需要找的?

生:如圖4中的交點，當時間t=15min時，對應的溫度分別為20℃、40℃,由此可比較甲、乙比熱容的大小。還有圖4的格點中，第10min對應的點不在圖像方格上，我們找到第15min對應的點，算出15min放出的熱量，進而可算出10min內放出的熱量。

師：有沒有補充的？

生：圖6中的拐點也是我們要找的。

師：找點是關鍵，關鍵是找交點、格點、拐點。

設計意圖：完成了兩道典型例題的分析后，帶領學生進行反思小結，歸納出圖像題的一般解題思路：看軸首當先，其次再看線，找點是關鍵。

物理教學的根本不僅要學習知識，還要提高分析問題和解決問題的能力。為了實現這一目的，可以在探索思路的過程中進行，也可以在解題結束后加以提煉，讓學生思考：在解題過程中運用了哪些方法？得到哪些有用的結論？引導他們反思、總結解圖像問題的思路。

4 應用DIS呈現實驗圖像

師：你認為圖8能表示哪兩個物理量間的關系？

圖8

生：能表示小燈泡的U和I的關系。

師：是不是呢？我們一起做一個實驗。

教師簡單介紹DIS(數字化實驗系統)裝置，利用DIS測量流經小燈泡的電流和兩端電壓，繪制出的圖像如圖9。

圖9

師:請思考為什么曲線向上彎曲？

生：小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，U=IR，當電流在增大，電阻也在增大，因此電壓增大得更多，因此曲線向上彎曲。

設計意圖：本節課圖像專題復習主線從直線到折線再到曲線，小燈泡的U-I圖像是典型的曲線圖像，本環節通過DIS實時采集數據，迅速將圖像呈現在學生眼前，提高了復習效率。

5 前后聯系，觸類旁通

有一些題目盡管物理情境不同,但所涉及的知識點或解題方法是類似的,可以通過類比、歸納，用相同的知識或方法去解答這一類問題，學生以后碰到同類問題，能快速地復現解題思路。

師：如圖10所示，曲線上有兩點A、B，如何比較RA與RB的大??？

生1上講臺邊畫圖邊講解(如圖11)。

圖10

圖11

生1：將A、B兩點與原點相連，再找第三個點C點，使IC=IA，此時UC>UA，所以RC>RA，又因為RB=RC，所以RB>RA。

師：如果我把這根曲線去掉，這個圖大家熟悉嗎？

教師出示圖12，該圖來自南京市2017年中考題，比較ρA與ρB的大小關系。

圖12

師：此類題目都可以采用剛才同學講解的方法，將圖像中的兩個點與原點相連，畫橫線或者豎線找到第三個點，先與第三個點比較，進而比較原來兩點的關系。

設計意圖：以上兩例所用物理知識不同，分析方法相同，用一種方法去解決同種類型的一系列習題，可把學生從“題海”中解放出來，以后碰到類似的問題時，能舉一反三，觸類旁通。