朱鲤容
摘 要:在近几年的福建省中考中,图象题型越来越受到重视,出现的频率也越来越高。通过分析典型例题,引导学生经历识图、析图、用图三个过程,结合物理规律解决物理图象问题,从而进一步促进学生数形结合的逻辑思维的提升。
关键词:中考;图象;用图;数形结合
引言
物理图象可以直观反映物理量之间的关系,从而可以形象,直观地看出物理过程。物理图象的考查往往都是以数学中的正比例函数、反比例函数和一次函数为依据,结合物理情境来考查的一种方式。在近几年的福建省中考中备受关注。但是,初中生利用物理图象来解决物理现象和物理规律的能力还不足。本文将结合初中生的实际情况,利用经典试题,通过识图,析图,用图三个过程,让学生领会图象在解决物理问题的思路和方法。
1 学会识图
对于解决坐标轴物理图象问题,要从以下几个方面入手:一看坐标轴,关注两坐标轴表示的物理量、单位及其单位长度。由此可以知道图象所表示的物理意义。二看点,关注图象中的起点、交点、拐点和终点的意义;通过点可以说明物体所处的物理状态。三看线,关注线的曲直、升降,通过观察线段可以明确物体所处的物理过程。
教学片段1
教师利用PPT展示图片。
师:大家可以首先观察图象的横纵轴所表示的物理量,从中可以获取哪些信息?
生1:这是s-t图象,可以在图象中看出物体在每一个时刻所对应的运动路程。比如:物体从原点出发,t=10 s时,物体运动到20 m处,在t=20 s时,物体运动到40 m处等。
生2:通过观察线段,可以看出:物体在前20 s做匀速直线运动;之后20 s内物体的路程不变,处于静止状态;最后物体继续做匀速直线运动。
师:很棒,其他同学同意吗,你还能从图象中获取哪些信息?
生:在物体做匀速直线运动过程,可以求出物体的运动速度.在0-20 s内,物体的速度是2 m/s,40-50 s内,物体的速度是 6 m/s.从而可以比较出物体运动的快慢。
为了帮助学生进一步学会识图,可以通过图2展示。
图2是关于热学的图象题型,在教学过程中,学生已经在图1的分析中学会了看图的关键:首先看轴,明确轴所表示的物理量;其次看点,明确每个点所对应的物理意义;最后看线段的趋势,明确物理过程。学生通过教师的引导,能够学会看图,同时在学生的表达和小组讨论补充的基础上,达到不错的教学效果。
通过力学中的v-t图象和热学中的凝固过程的T-t关系的图象,引导学生会看图,明确图象题型的解题思路,即:看轴是基础,看点是关键,看线是核心。
2 学会析图
关于正比例函数y=kx和反比例函数y=k/x的图象分析过程中,分析的思路是在变化中寻找不变的量,解题的方法是取点分析,计算图象中各点所对应的坐标值的比值或乘积。对于一般的函数图象,方法是利用动态取点或者取段的方法来分析物理量之间的定性关系。
在实际教学中,首先会给学生展示以下两个图片,引导学生进行析图:
如图3,这是I-U的图象,通过观察图象的趋势可知,这是正比例函数的图象.用取点法或者取段法来分析,可知U/I=10 Ω。从而可以知道,导体电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比。
如图4,是I-R的图象,通过观察图象的趋势可知,这是反比例函数的图象。利用取点法来计算,可知IR=2.5 V。从而可知,在導体两端电压一定时,通过导体的电流和电阻成反比。
下面结合实际教学过程中的例题评析来展开论述。
教学片段2
【例题1】如图5所示,为甲、乙两物体自西向东运动的s-t图象,根据图象你能获取哪些信息?
教师展示图片。
师:同学们,你们能根据识图的三个步骤进行析图吗?来尝试一下。
生1:这是s-t图象,由O点可知:甲、乙起点相同,表示同时同地从原点向东出发;在t1时刻,甲运动的路程比乙的远;在t2时刻,甲、乙相遇了,通过的路程为s2;在t3时刻,乙运动的路程比甲远;t3-t4时间段内,甲、乙图象的交点可知,甲、乙第二次相遇;在t4时刻,甲超过了乙,运动的距离比乙的远。
生2:从线段的趋势,可以获取物体的运动状态:乙在0-t4时间段内,一直保持匀速直线运动状态.而甲在0-t1时间内,做匀速直线运动,根据v=s/t,甲运动的速度比乙快;t1-t3时间段内甲保持静止;t3-t4时间段内加再次做匀速直线运动且速度大于乙。
师:两位同学分析的非常好(全班掌声)。在分析线段时,同学可以根据图象,利用取段法,结合公式,明确物体的运动状态。这里很好地利用了分析图象时的关键思想:在变化中寻找不变的量。
【例题2】物体在粗糙水平地面上做直线运动,当物体在水平推力F1、功率为P1作用下运动情况如图6甲所示;当物体受到水平推力为F2、功率为P2作用下运动情况如图6乙所示。试比较F1和F2,P1和P2的大小关系。
师:这道题哪位同学愿意上来分析?(教师放手让学生上台讲解,其他同学认真听,并补充)
生:甲图是s-t图象,物体做匀速直线运动,且根据速度公式,利用取点法可求得v甲=2 m/s,乙图是v-t图象,物体做匀速直线运动,v乙=4 m/s;所以v甲 析图环节是在识图的基础上,引导学生利用数学中的函数关系并结合物理公式或者物理规律,在变化中寻找不变的量的思想来解决问题的。 3 学会用图 用图的一般思路是,根据图象信息获取有用的物理信息,通过信息来找规律,从而解决问题。下面对近几年福建中考中电学常考的图象题目进行展示解析。在实际教学过程中,通过前面的识图、析图后,这里的用图教学过程,可以放手让学生自主尝试与探究,让学生体会到理解图象,学以致用,在寻找解决问题的过程中,获得成功的快乐。 教学片段3 【例题3】如图7为某电子元件的电路图和电压表与电流表关系的图象,电源两端的电压保持不变,R为滑动变阻器,R1和R2都为定值电阻,当开关闭合时,改变滑动变阻器R的滑片位置的过程中,两电压表的示数变化随电流变化的图线分别画在图7乙所示直角坐标系中[ 1 ],则R1阻值为________Ω。 师:这道题是电学中关于动态电路的较为经典的题型。首先同学们要会看电路图,明确电路的连接方式和电表所测量的物理量。 师:哪位同学可以对这道题进行分析? 生:通过图7甲可知:R、R1和R2是串联,V1测量R2的电压,V2测量R和R2的总电压。图7乙是U-I图象,通过线段甲可知,这是一条正比例函数,根据U/I=10 Ω知,甲线段反映的是测量R2两端的电压的电压表V1随电流的变化图象;从而可知乙线段反映的是电压表V2随电流的变化情况.根据在变化中寻找不变的量的思路,利用取点法,抓住电源电压U和定值电阻R1不变,可以列出两个方程组,即: U=12+0.2R1 ① U= 6+0.6R1 ② 由①②解得:电源电压U=15 V R1 =15 Ω 師:非常好,这位同学的分析有理有据,条理清晰.熟练地利用了这节课中对图象的分析策略。 在物理教学过程中,物理图象作为一种常用的物理思维方法和研究手段,不是所有的物理问题都能用到图象法,在引导学生学会用公式与图象两种方法同时研究同一物理现象的同时,更要在平时的物理概念与规律教学过程中渗透图象思想,让它成为学生解决问题的一种本能反映[ 2 ]。 图象题型可以促进学生在复习过程中的知识巩固,知识迁移,让学生对物理知识有了整体的,全面的强化,进一步培养学生数形结合的思维和逻辑思维。同时,能够更好地帮助学生优化解题过程,优生领略解题魅力,后进生能够从图象中获取自信。数形结合,让物理知识更有灵魂。 参考文献: [1] 杨杰. 物理图象题的解题方法[J]. 数理化学习(初中版), 2007(1):41-43. [2] 胡炳元,黄晓.物理课堂教学行为研究及案例[M].江西:江西教育出版社,2009.