“初中物理圖像專題復(fù)習(xí)”探討

(江蘇省南京外國語學(xué)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(guān)物理量之間的函數(shù)關(guān)系圖線，它不僅能直觀、形象地反映兩個相關(guān)物理量之間的關(guān)系，也能清晰反映用抽象數(shù)學(xué)解析式或文字無法表達或表達不清的物理狀態(tài)、過程、變化趨勢。在初中物理教學(xué)中，重點在于培養(yǎng)學(xué)生的讀圖和用圖的能力，消除學(xué)生對物理圖像的思維障礙，提高學(xué)生對物理問題的綜合分析能力。

2 精心設(shè)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(shù)圖像。

師：同學(xué)們一眼就能看出來，這也說明了圖像的一大優(yōu)點——直觀。

師：圖1能表示哪兩個物理量間的關(guān)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(xué)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(shù)關(guān)系？

生：因為物體做勻速直線運動時S=vt，v保持不變。根據(jù)公式m=ρV，對于同一種物質(zhì)而言，ρ不變。在公式G=mg中，g是一個常量。根據(jù)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(shù)學(xué)上學(xué)習(xí)的y=kx的函數(shù)形式類似。

2.2 認識折線從熱學(xué)實驗開始

師：圖3可能是哪種物質(zhì)經(jīng)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(shù)據(jù)，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(jīng)歷了3min，在第4分鐘熔化結(jié)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(jié)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(shè)計意圖：無論是新授課還是復(fù)習(xí)課，問題設(shè)置是一堂課的靈魂，一系列高質(zhì)量的問題能激勵學(xué)生主動思考，提高學(xué)生的思維能力，進而提高課堂效率。

在本環(huán)節(jié)，筆者改變設(shè)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(shù)據(jù)，先讓學(xué)生根據(jù)圖像回答可能是哪種物質(zhì)經(jīng)歷了哪種變化，小小的改變讓學(xué)生感到新鮮，也能激發(fā)學(xué)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(zhì)放熱的多少與哪些因素有關(guān)”時,分別用質(zhì)量均為0.5kg的甲、乙兩種液體進行對比實驗,并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)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(nèi)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(guān)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(nèi)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(jù)數(shù)據(jù)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(jù)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(jié)一下剛剛分析的兩道題目，你認為解決圖像題應(yīng)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(guān)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(yīng)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(yīng)的點不在圖像方格上，我們找到第15min對應(yīng)的點，算出15min放出的熱量，進而可算出10min內(nèi)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(guān)鍵，關(guān)鍵是找交點、格點、拐點。

設(shè)計意圖：完成了兩道典型例題的分析后，帶領(lǐng)學(xué)生進行反思小結(jié)，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(guān)鍵。

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

4 應(yīng)用DIS呈現(xiàn)實驗圖像

師：你認為圖8能表示哪兩個物理量間的關(guān)系？

圖8

生：能表示小燈泡的U和I的關(guān)系。

師：是不是呢？我們一起做一個實驗。

教師簡單介紹DIS(數(shù)字化實驗系統(tǒng))裝置，利用DIS測量流經(jīng)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(shè)計意圖：本節(jié)課圖像專題復(fù)習(xí)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(huán)節(jié)通過DIS實時采集數(shù)據(jù)，迅速將圖像呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，提高了復(fù)習(xí)效率。

5 前后聯(lián)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(xué)生以后碰到同類問題，能快速地復(fù)現(xiàn)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的大小？

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(guān)系。

圖12

師：此類題目都可以采用剛才同學(xué)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(guān)系。

設(shè)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(xí)題，可把學(xué)生從“題?！敝薪夥懦鰜恚院笈龅筋愃频膯栴}時，能舉一反三，觸類旁通。