圖像在高中物理中的有效運(yùn)用

張道學(xué)

（四川省南山中學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校 四川 621000）

物理圖像就是運(yùn)用數(shù)學(xué)工具，再加上物理理論對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解決的一種方式，對(duì)于學(xué)生的物理知識(shí)學(xué)習(xí)以及解題都具有重要的作用。高中物理教學(xué)中的概念以及原理有很多都是基于數(shù)學(xué)表征進(jìn)行展現(xiàn)的，一般結(jié)合物理量間因果關(guān)系，可以利用函數(shù)圖像的描述解題。所以，教師在教學(xué)中就要注重圖像的運(yùn)用和函數(shù)式的應(yīng)用，提升學(xué)生的解題能力。

一、圖像在高中物理中運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)

物理圖像在高中物理教學(xué)中的運(yùn)用具有積極影響，圖像是一種形象、特殊的語(yǔ)言工具，其將數(shù)和形進(jìn)行了有效的結(jié)合。通過(guò)利用圖像，可以將物理概念、物理規(guī)律、實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)知識(shí)，用具體、形象的方式進(jìn)行展示，降低學(xué)生的理解難度，提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)信心和興趣，這不僅可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和效果，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，還能夠提升課堂教學(xué)的效率，加強(qiáng)學(xué)生的解題能力。因此，教師在高中物理教學(xué)中要注重圖像的合理運(yùn)用，充分發(fā)揮出其作用，促進(jìn)教與學(xué)的發(fā)展。

二、圖像在高中物理中的有效運(yùn)用策略

（一）物理量與圖像中要素相聯(lián)系

教師在教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握物理量在圖像中的展現(xiàn)方式，讓學(xué)生可以從圖像的不同要素上挖掘物理意義，比如，面積、截距、斜率等，幫助學(xué)生形成良好的圖像分析習(xí)慣，這樣才能發(fā)揮出物理圖像的作用。教師在教學(xué)中可以用課件給學(xué)生展示一些常見(jiàn)的物理量，比如，x-t、v-t等，提問(wèn)學(xué)生從圖像中都能夠獲得什么信息。教師基于對(duì)常見(jiàn)的物理量圖像進(jìn)行整合，立足于數(shù)學(xué)層面，和學(xué)生一起對(duì)圖像中的要素進(jìn)行分析。讓學(xué)生從中獲得相關(guān)的信息，讓學(xué)生掌握物理信息在圖像中的展示規(guī)律，這樣學(xué)生就可以學(xué)會(huì)立足于圖像中的各個(gè)要素角度對(duì)圖像進(jìn)行分析，更好的獲得物理信息。通過(guò)這樣的教學(xué)，教師引入學(xué)生都熟悉的物理圖像，基于對(duì)它們圖像的對(duì)比和展示，可以幫助學(xué)生更好的掌握?qǐng)D像中信息的展現(xiàn)方式。教師給學(xué)生闡述圖像中面積、斜率以及截距的重要作用之后，學(xué)生再碰到圖像時(shí)就可以從這些要素中入手，進(jìn)而獲得物理信息。

（二）緊抓物理圖像背后的物理情境

物理圖像是建立在物理情境基礎(chǔ)上的，這樣才能賦予圖像中相關(guān)要素物理意義。然而有一些物理圖像是相似的，其中的要素的物理意義就不可以直接進(jìn)行比較應(yīng)用[1]。教師在教學(xué)中可以給學(xué)生提出問(wèn)題“同學(xué)們，下面圖1和圖2是常看到的運(yùn)動(dòng)圖像，分別代表不同的運(yùn)動(dòng)，之前我們學(xué)習(xí)了從運(yùn)動(dòng)圖像中挖掘信息，例如，位移、速度等，如何可以得出A點(diǎn)的加速度?”，學(xué)生通過(guò)思考會(huì)回答教師的問(wèn)題，之后教師再進(jìn)行總結(jié)。圖1中直線斜率代表著加速度，到圖2的A點(diǎn)對(duì)應(yīng)切線斜率是加速度。從直線到曲線的變化，斜率物理意義并未發(fā)生改變。因此，當(dāng)圖像中有相似當(dāng)圖形，那么就要結(jié)合具體的物理情境及物理量定義做出判斷，從圖像中找到和未知物理量相對(duì)的圖像元素。

圖2

（三）利用圖像引導(dǎo)學(xué)生深入理解物理概念和規(guī)律

圖像能夠直接、具體的將物理規(guī)律以及概念進(jìn)行展示，對(duì)于學(xué)生的形象思維啟發(fā)具有積極影響，可以讓學(xué)生全面應(yīng)用抽象、形象思維，在對(duì)符號(hào)以及文字進(jìn)行閱讀時(shí)腦海中就會(huì)生成圖像，讓學(xué)生進(jìn)一步理解和掌握物理知識(shí)，加深學(xué)生的印象。比如，在學(xué)習(xí)“力”的物理概念時(shí)，力的作用是相互的這一點(diǎn)學(xué)生無(wú)法直接理解，所以，教師可運(yùn)用帶方向箭頭的示意圖展示概念，讓學(xué)生有直觀的認(rèn)識(shí)。再比如，在學(xué)習(xí)電場(chǎng)概念的過(guò)程中，教師可以通過(guò)電場(chǎng)線、等勢(shì)線示意圖把電場(chǎng)具體形象的展示給學(xué)生，讓學(xué)生可以理解概念和規(guī)律。在“原子物理”有關(guān)概念教學(xué)的過(guò)程中，教師可以給學(xué)生展示氫原子能級(jí)圖，讓學(xué)生直接看到其能級(jí)結(jié)構(gòu)，依據(jù)圖像給學(xué)生講述氫原子光譜線形成原理，提升教學(xué)的效果。

（四）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)

實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)中不可缺少的一部分，對(duì)于學(xué)生探究精神以及動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)具有積極影響。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，誤差分析是重難點(diǎn)，這時(shí)教師就可以利用圖像語(yǔ)言輔助，讓學(xué)生可以更好的理解以及判斷誤差分析，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提升[2]。比如，在“測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”學(xué)習(xí)時(shí)，學(xué)生很容易理解實(shí)驗(yàn)原理，結(jié)合電源U-I曲線得出E和r，學(xué)生也可以理解，而對(duì)于實(shí)驗(yàn)誤差分析則存在難度。結(jié)合圖3的實(shí)驗(yàn)電路圖，建立圖4的圖像，實(shí)驗(yàn)中的電壓表分流作用使得實(shí)驗(yàn)中經(jīng)過(guò)電源的實(shí)際電流值和電流表讀數(shù)間不同，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，要是電壓表是理想電表，在U-I中的圖線是實(shí)線。在實(shí)驗(yàn)中電壓表的分流作用，電壓一定時(shí)，電流表的讀數(shù)相比于理想狀態(tài)要小，電壓表讀數(shù)越小，則電流表讀數(shù)和理論值之間的差距越小，若電壓表讀數(shù)是0，這是真實(shí)電流值與理想值是相符的，那么U-I圖線就是虛線。結(jié)合實(shí)際圖線和縱坐標(biāo)的直線斜率以及截距，能夠了解到電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻測(cè)量值都低于真實(shí)值。

圖3

圖4

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高中物理知識(shí)較為抽象，對(duì)學(xué)生的邏輯性有一定的要求，教師如果還沿用傳統(tǒng)的教學(xué)模式和方法，就會(huì)限制學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和效果，教學(xué)效果也不理想。所以，為了促進(jìn)學(xué)生對(duì)于物理概念和規(guī)律原理的理解和掌握，提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)信心，教師在教學(xué)中就要注重圖像語(yǔ)言的運(yùn)用，直觀的給學(xué)生展示知識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升課堂教學(xué)的效率和質(zhì)量。