图像在初中物理教学的应用

【摘要】物理图像能形象体现物理量间的关系，能直观描述物理变化过程。物理图像有利于学生思维发展，有利于培养学生的物理核心素养，在教学过程中，常能起到其他方法无法替代的作用。

【关键词】图像 初中物理 教学 应用

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）32-0148-02

布鲁纳的结构-发现教学理论提出，知识的呈现方式是促进学习的一个重要条件[1]。动作表象、图像表象與符号表象是人们认识和表征外部世界的三种信息加工系统[2]。图像形象、直观反应物理量间的关系，是用数学知识解决物理问题的方法。图像在初中物理教学中的重要性日益凸显，但在现实教学中，图像教学存在瓶颈，影响图像教学效果，本文结合初中生的实际情况，探索图像教学的优化措施，以提高初中物理教学效果。

一、图像在初中物理教学中应用的重要性

（一）图像在物理教学中的特殊功能

图像是指直角坐标系中表示两个相关物理量之间函数关系的图线[3]。在物理中，直角坐标系中的横坐标与纵坐标分别代表不同的物理量，蕴藏着一定的因果关系。图线的变化，形象地展现了两个物理量间的关系，同时两者间的变化规律也直观的体现出来。图线的斜率、二次函数的解析式等是数学工具在解决一些物理问题上的应用。因此在物理教学中，应充分利用物理图像，让学生感受数学与物理相结合的魅力。

（二）图像有助于学生对物理知识的理解

合理应用图像，能够将复杂的物理过程简单化，有助于学生对物理知识的理解。如物理学中有些物理量采用比值法定义，借助正比函数图像，可以直观体现两个物理量间的正比关系，让学生更深刻地理解物理概念。笔者采用对照实验，对两个层次相当的班级分别用图像法及解析法讲解物态变化，并让两个班级学生当堂做“本章练习”，采用解析法教学的班级有49人，答对20人，正确率40.8%，采用图像法教学的班级有47人，答对34人，正确率72.3%。以上说明图像法教学有助学生对物理知识的理解。

（三）图像有利于初高中衔接

《普通高中物理课程标准》要求高中生要能够“从定性和定量两个方面进行科学推理、找出规律”，“会使用各种方法和手段分析、处理信息”，数学函数图像能够在“量”上很好地体现初高中衔接，因此初中物理教学中应渗透图像教学，培养学生学会应用图像分析物理问题，为今后高中学习打下良好基础。

二、初中物理图像法教学的瓶颈

（一）学生抽象思维不足影响对图像的理解

图像虽然能够直观体现各物理量间的关系，但毕竟不是直观描述，需要一定的抽象思维。而初中生的思维正处于由形象思维向抽象思维过渡，但仍以形象思维为主，因此部分学生体现出对图像的理解较为困难。函数图像在物理中具有丰富的内涵，直角坐标系中的x轴y轴分别代表着不同的物理量，图线特点反映两个物理量间的关系。例如，学习物体运动s-t图像时，学生常认为图线是物体的实际运动轨迹，无法把数学知识和物理原理相结合，思维的障碍，使得不同学科难以融合。

（二）数学基础不能满足解析物理图像的需要

解析物理图像问题往往要借助相关数学基础知识，如函数等。在实际教学中发现，学生学过的数学基础知识不能满足解析物理图像的需要，如八年级上学期，学习运动图像时需要用到一次函数，但数学一次函数到八年级下学期才学习；九年级上学期，在解决电学相关问题时要用到二次函数，但数学二次函数在九年级下学期才学习。由于学生缺乏一定的数学基础，导致学生对图像一知半解。

三、优化图像在初中物理教学中的应用

（一）借助图像，建立物理概念

数学上，斜率表示“一条直线相对于横坐标轴的倾斜程度”，但在物理中，随着坐标轴代表的物理量不同，斜率代表的物理意义也不同。如果是s-t图像，斜率表示“速度”；m-v图像，斜率表示“密度”；“U-I”图像，斜率表示点“电阻”。由以上几个物理概念的建立，我们可以看到，函数图像上某点的切线斜率代表两个物理量的比值，这一思想可以迁移到其他物理概念的学习中。有些地方，图线围成的面积也代表一定的物理意义。如在I-R图像中，根据U=IR，图线中某点的纵坐标和横坐标所夹的面积代表电压U；在I-U图像中，根据P=UI，阴影部分的面积代表电功率P这一概念；在v-t图像中，根据S=vt可知，图线与t轴所围成的面积代表路程S。

（二）借助图像，寻找物理规律

物理规律是各种物理现象、物理过程在一定条件下发生、发展和变化的规律[2]。函数图像中的图线能够直观描述物理过程，把变化过程的动态特征形象展现出来。因此，在进行物理规律教学时，应用图像能使学生更深刻地理解物理规律。

匀速直线运动物体具有什么特点呢？根据v-t图像可知，速度v不随时间改变，根据s-t图像可知，物体通过的路程与时间成正比。凸透镜成像教学是难点，如何引导学生更直观找到物距、像距和焦距之间关系？如果我们从u—v图像，不难看出当f

（三）借助图像，进行实验分析

1.借助图像，形象对比

物体熔化具有什么特点？如果我们引导学生把温度随时间变化过程用图像描绘出来，学生就不难发现这两种物质温度变化规律是不一样的。A这类物体只有加热到一定温度才开始熔化，熔化过程吸收热量，但是温度保持不变，这类物质为晶体。B这类物质熔化过程吸热温度不断升高，为非晶体。通过图像如图5，学生能更直观理解晶体与非晶体的区别。

2.借助图像，寻找关系

在探究欧姆定律过程中，学生在坐标图上画出电阻一定时，电流随电压变化的图像，可以直观得出：电阻一定时，电流与电压成正比的关系（同时也说明电阻是导体的属性，与电流、电压大小无关）；同样道理得出：电压一定时，电流与电阻成反比。

3.借助图像，剔除错误数据

在“测量液体密度的实验”中得到的数据如下表：当我们把所得数据绘制成图线，会发现第四组数据偏离图线较远，说明这组实验是错误的。

（四）借助图像，解决物理问题

物理问题的解决，体现了学生对所学的物理概念、规律、原理的理解和应用[2]。有些物理变化过程较为复杂，初中生较难理解，此时如果教师借助图像再现情景，常能化繁为简，让学生柳暗花明又一村。

综上所述，我们可以看到图像无论在概念教学、规律教学、实验教学或解决物理问题中，都发挥了其他方法难以取代的作用，因此在平常教学过程中，应提倡解析法与图像法有机结合，数与形相互补充，从而进一步发展学生的思维能力和分析解决问题的能力，有效培养学生的科学思维，提高学生的核心素养。

参考文献：

[1]莫雷.教育心理学.广州：广东高等教育出版社，2002：113～115

[2]刘磊.函数图像法在高中物理教学中的应用研究，上海师范大学硕士论文，2013

[3]陈然，高瑞苑.初中物理图像的教学策略.《考试周刊》，2015年第11期

作者简介：

朱艺华（1978-），女，福建漳州人，中学一级教师，本科学士学位，主要从事中学物理教学。