“应用知识的方法”专题教学一例

唐洁容

摘要：从科学方法的来源出发，可将科学方法分为学科方法和思维方法，将学科方法分为理论方法和实验方法，进一步地，将理论方法分为获得知识的方法和应用知识的方法。《图像法——正比例函数图像》一课的教学过程可分为四个步骤：复习，回忆原有知识;呈现多个例子，引出图像法;引导总结概括，深化方法;变式练习，运用方法。

关键词：初中物理;科学方法;应用知识;图像法

当前，关于科学方法的分类依据标准的不同有多种研究。邢红军教授从科学方法的来源出发，将科学方法分为学科方法和思维方法，将学科方法分为理论方法和实验方法，进一步地，将理论方法分为获得知识的方法和应用知识的方法。应用知识的方法，顾名思义，就是在知识应用过程中使用的科学方法。对照《义务教育物理课程标准（2011年版）》（以下简称“物理课标”），已有研究显化出了初中物理应用知识的方法有隔离法、比例法、整体法、控制变量法、图像法、假设法、转换法、等效法、极值法等。《图像法——正比例函数图像》一课，就是“应用知识的方法”专题教学一次积极的尝试。

一、教学分析

图像法是指利用图像这种特殊且形象的数学语言工具，来反映物理现象过程和规律的方法。图像法在初中物理中有着广泛的应用，如st图像、mV图像、固体的熔化图像等。

初中物理习题中有相当一部分属于比较类题型，此类型题只要求定性分析、比较大小，故可以利用图像来求解。正比例函数是最简单的线性函数，也是初中物理常用的函数之一，学生可以借助此图像来系统地学习图像法。进入初三中考复习阶段，学生对初中物理所有的基础知识已初步掌握，在此基础上开设专题课，学生能高屋建瓴地掌握应用知识的方法。

二、教学过程

根据心理学相关理论，科学方法的学习属于认知策略的学习，而认知策略是一种特殊的程序性知识。依据认知策略学习的心理条件和学习阶段，“应用知识的方法”的教学过程可以分为以下四个步骤：（1）通过复习，使学生回忆原有知识，为科学方法的学习提供内部条件;（2）通过“例题—规律”法呈现多个例子，引出方法;（3）引导学生总结概括，逐步显化方法的适用条件和解题步骤;（4）通过变式练习，使学生面临相关情境时能自主运用方法。

（一）回忆原有知识

师（出示例1、例2）同学们先解答这样两道题目。

例1能装满一瓶水的瓶子，能装得下等质量的酒精吗？

（二）引出图像法

师这两道题是我们常见的题，也是基础题。有没有谁有其他解法？

生可以作图。

师我们来作一下图看看。（出示图1、图2）同学们喜欢哪种方法？为什么？

生作图的方法，因为比较直观、一目了然。

师利用函数图像帮助解物理题，这种方法就叫图像法。这两个图像是什么函数图像？

生正比例函数图像。

师正比例函数是最简单也是初中物理最常用的函数，所以今天我们将系统地学习正比例函数图像法。

（教师出示例3。）

例3为制作弹簧测力计，某物理实验小组对弹簧的伸长与拉力的关系做了探究。表1是他们利用甲、乙两根不同的弹簧做实验时所记录的数据。

现用甲、乙两根弹簧分别制成A、B两个弹簧测力计，它们的外壳相同，刻度线分布情况相同，则量程较大的是（选填“A”或“B”，下同） 弹簧测力计，精度较高的是弹簧测力计。

生（展示图3）要比较量程，就是通过相同的伸长量比较拉力，拉力大的量程大，故量程较大的是B弹簧测力计。

生（展示图4）因为刻度线分布情况相同，比较精度即比较分度值，分度值越小精度越高。通过相同的拉力比较伸长量，伸长量大的精度高，故精度较高的是A弹簧测力计。

（三）引导总结概括

师同学们，这三道例题有什么共性？

生都用到了正比例函數图像。

生都是比较大小的。

师对！哪些题目适合用正比例函数图像法呢？

生一个物理量与另一个物理量成正比。

师是的。用正比例函数图像法解题的过程是怎样的？

生先写出两个物理量关系的表达式，再画出正比例函数图像，最后找到相同的量，就是相同什么比较什么。

师很好！数学中，y与x成正比，其函数表达式是y=kx，其中k是常量，k的值越大，图像越倾斜。这三道例题都能写成y=kx的形式，表达式分别是什么？其中的k分别指什么？

生m=ρV、U=IR和F=kΔx，其中的k分别指物质的密度、导体的电阻和弹簧的弹性系数。

师它们都是物质或物体的物理属性，是不变的。初中物理中还有比热容、热值等表征物理属性的物理量，它们是正比例函数图像法使用的基础，我们可以把这些物理量设成斜率k。

（四）练习巩固应用

师（出示练习题）这四道题目请同学们用正比例函数图像法解答。

练习1如图5所示，两支相同的试管内装有A、B两种不同的液体，它们对试管底部产生的压强相等，则A、B密度的大小关系是（）

A. ρA>ρBB. ρA<ρB

C. ρA=ρBD. 不能确定

练习2质量相同、温度相同的铁块和铜块，放出相等的热量后，使它们接触，这时铁块将（C铁>C铜）（）

A. 吸热

B. 放热

C. 不吸热也不放热

D. 无法判断是否有热传递

练习3某同学想将量程为0—10 N的弹簧测力计改为密度秤。他的操作如下：

（1）先将塑料杯挂在弹簧测力计上，再将指针调到零刻度线处;

（2）在塑料杯中装满水，弹簧测力计的指针指在图6中甲所示的位置。

杯中水的质量为kg，他设计的密度秤的量程为0—kg/m3。（g取10 N/kg）

练习4小明利用一根粗细均匀的细木棍和细铜丝自制密度计。当他把做好的密度计放入水中时，密度计能竖直漂浮在水中，如图7所示。请在密度计上标出水密度的刻度和0.5 g/cm3的刻度。

……

参考文献：

[1] 陈维松.用线性函数图象巧解比较类习题[J].中学物理（初中版），1994（3）.

[2] 皮连生.教育心理学（第四版）[M].上海： 上海教育出版社，2011.

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[4] 邢红军.物理教学论[M].北京：北京大学出版社，2015.

[5] 乔际平，杨宝山.国外科学方法教育的某些借鉴[J].首都师范大学学报（自然科学版），1997（1）.

[6] 张宪魁.物理科学方法教育（修订本）[M].青岛：中国海洋大学出版社，2015.