跟著教材學(xué)圖像

劉娟

摘 要：高考試題特別突出基礎(chǔ)性，注重貼近教材和教學(xué)實(shí)際，使不同能力的學(xué)生都有獲得感，一道有關(guān)位移-時(shí)間圖像的題目引發(fā)了一個(gè)值得思考的問題，怎樣才能有效進(jìn)行基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)？如何突破位移-時(shí)間圖像的易錯(cuò)點(diǎn)？本文分析了此題的多種解法及學(xué)生的各種錯(cuò)因，以此挖掘日常學(xué)習(xí)中存在的問題，特別強(qiáng)調(diào)的是人教版新教材對此部分的講解，提醒學(xué)生重視教材學(xué)習(xí)，并引申到對物理基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)的思考，最后，嘗試提出了加強(qiáng)基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)的幾點(diǎn)建議：一定要好好研讀課本教材，在考綱指引下，打好基礎(chǔ)，促進(jìn)課堂回歸教材，并做好更多的相關(guān)細(xì)節(jié)的教學(xué)和學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，希望對同學(xué)們的高中物理學(xué)習(xí)有所幫助.

關(guān)鍵詞：位移-時(shí)間圖像;新課程;新教材;基礎(chǔ)知識

中圖分類號：G632文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0333（2021）25-0077-03

一、多解分析圖像問題

新課改新教材下的物理高考正在以“一核四層四翼”的評價(jià)體系為依托，緊緊圍繞“立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”的這一核心思想，高考試題亮點(diǎn)多，特點(diǎn)鮮明，但本文特別關(guān)注其兩大要點(diǎn)：注重基礎(chǔ)和重視圖像.圖像題將物理規(guī)律、狀態(tài)和過程利用圖像來加以呈現(xiàn)，增加了試題信息的廣度，要求學(xué)生能夠從中獲取信息，建立文字與圖像等不同信息之間的聯(lián)系，從而將圖像與正確的物理圖景對應(yīng)起來，利用圖像分析問題、利用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，圖像語言的理解與應(yīng)用、畫圖像等，考查學(xué)生信息的整理加工、邏輯推理等能力.在歷年的高考中，對圖像的考查從未降低過要求，很多題目都是圍繞圖像展開，甚至很難找到一張沒有物理圖像的物理試卷，如18年對圖像的考查：1卷4個(gè)，選擇1、實(shí)驗(yàn)1、選考2;2卷3個(gè)：選擇2、實(shí)驗(yàn)1;3卷6個(gè)：選擇4、選考2;19年對圖像的考查：1卷4個(gè)：20題、21題、25題和34（1）;2卷7個(gè)：14、18、19、21、23、25、33（1）、34（1），3卷3個(gè)：17、19、20;20年對圖像的考查：1卷4個(gè)：17、20、22、33（1）;3卷4個(gè)：15、20、23、34（1）……

也就是說，高考告訴我們，圖像問題是非常關(guān)鍵的，必須要練就過硬的識圖看圖解圖的本領(lǐng)，那我們的學(xué)生達(dá)到了高考圖像題需要的能力高度嗎？沒有，實(shí)際數(shù)據(jù)顯示，多數(shù)學(xué)生對此類問題表現(xiàn)的無所適從，甚至很多學(xué)生怕圖像題目，為什么學(xué)生百思不得其解錯(cuò)誤百出呢？如何突破圖像問題呢？真的是圖像問題教學(xué)出了問題嗎？不一定，可能在最初的基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)中就有了欠缺，做好圖像部分的基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)才是解決這個(gè)問題的最關(guān)鍵的一環(huán)，打好基礎(chǔ)，才能拓展圖像能力，達(dá)到高考要求.下面讓我們從一個(gè)題講起吧：這是2020～2021學(xué)年度武漢市部分學(xué)校高三起點(diǎn)質(zhì)量檢測物理試卷中的第15題，試卷由武漢市教育科學(xué)研究院命制，主要考查位移-時(shí)間圖像，具體題目如下：圖1

（9月起點(diǎn)質(zhì)量檢測第15題）如圖1是傳感器記錄的某物體在恒定外力作用下沿x軸運(yùn)動(dòng)的x-t圖像，已知圖像為一條拋物線，求物體運(yùn)動(dòng)的初速度和加速度.

解法一

由題意，物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng).0～1s內(nèi)，有：

“-”表明加速度方向與初速度方向相反.

評分參考：①②④式各2分，③式1分.其他解法，結(jié)果正確，同樣給分.

本題雖然以圖像的方式呈現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)，但題干條件，圖形數(shù)據(jù)中都給出了很多條件，就是為了讓學(xué)生明白運(yùn)動(dòng)情境，能用各種方法解答出此題.老師們都會(huì)覺得這應(yīng)該是一道“簡單的基礎(chǔ)題”，而且本題的解題方法很多，比如：

解法二 類比豎直上拋運(yùn)動(dòng)，抓住5s后的圖像分析，t=5s是速度為零，由對稱性可知，再過4s將再次到達(dá)位移為零出，即從第5s開始利用逆向思維，得出初速度為0，4s后勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移為16米，運(yùn)用x=at2/2，得出加速度大小a=2m/s2，將方向考慮進(jìn)去，就可得出正確答案，同樣0-5s，加速度恒定，5s時(shí)間速度減為零，依據(jù)v=v0+at，不管是按照運(yùn)動(dòng)正向做，還是逆向思考，初速度都可迎刃而解.

解法三 純數(shù)學(xué)函數(shù)解法，直接根據(jù)圖像寫出拋物線的數(shù)學(xué)函數(shù)方程，設(shè)x=at2+bt+c，代入函數(shù)值（0，-9）、（1，0）和（5，16），解得a=-1，b=10，c=-9即數(shù)學(xué)函數(shù)方程為x=-t2+10t-9，然后往位移-時(shí)間公式方向（x=v0t+12at2）變形，找到對應(yīng)物理量的值即可.

此題做法靈活多變，充分考查了數(shù)學(xué)函數(shù)在物理中的理解與運(yùn)用，并注重物理基礎(chǔ)，對基本公式基本概念的考查很透徹，應(yīng)該來說不算難題.解法一從物理概念出發(fā)，準(zhǔn)確把握圖像中的物理含義，加以分析與計(jì)算準(zhǔn)確得出結(jié)果，做法中規(guī)中矩，思路嚴(yán)謹(jǐn)，符合物理常規(guī)思路;解法二則靈活有技巧，體現(xiàn)對物理模型的熟練程度，并具備很好知識模型遷移能力，對運(yùn)動(dòng)中逆向思維和對稱思維深有體會(huì)，這個(gè)解法計(jì)算簡單，過程簡潔，但對學(xué)生的要求較高，能力較強(qiáng)的同學(xué)可能會(huì)這樣做;解法三，數(shù)學(xué)功底深厚，能準(zhǔn)確從物理問題中摳出數(shù)學(xué)問題，最后又能將數(shù)學(xué)結(jié)果和物理問題相結(jié)合，也體現(xiàn)對基礎(chǔ)物理量和物理公式理解到位.綜合來看，良好的數(shù)學(xué)能力、扎實(shí)的物理基礎(chǔ)和較好的分析處理問題的能力是完成本題，甚至是學(xué)好物理的關(guān)鍵.

那么，實(shí)際得分情況如何呢？多數(shù)同學(xué)能得分，真的體現(xiàn)了這個(gè)題的基礎(chǔ)性，但得分不高，距離滿分有差距.主要失分的原因?yàn)閷D像的基礎(chǔ)知識理解不到位上，日常學(xué)習(xí)中對縱坐標(biāo)x的含義的理解未求甚解，對x-t圖像的基本含義學(xué)習(xí)囫圇吞棗，簡單認(rèn)為x就是位移，而直接代入數(shù)學(xué)坐標(biāo)（0，-9）、（1，0）和（5，16）等進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際上縱坐標(biāo)準(zhǔn)確的含義應(yīng)該是位置坐標(biāo)，為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的錯(cuò)誤呢，教材上講過嗎？那首先讓我們一起來看看人教版高中物理新教材必修一P16面對此知識點(diǎn)的原文講解，圖2教材已很清楚的講解了這個(gè)知識點(diǎn)：在直角坐標(biāo)系中選時(shí)刻t為橫軸，選位置x為縱軸，其上的圖線就是位置-時(shí)間圖像，通過它能直觀地看出物體在任何時(shí)刻的位置.特別說明了：如果將物體運(yùn)動(dòng)的初始位置選作位置坐標(biāo)原點(diǎn)O，則位置與位移大小相等（x=Δx），位置-時(shí)間圖像就成為位移-時(shí)間圖像，又稱x-t圖像.從x-t圖像可以直觀地看出物體在不同時(shí)間內(nèi)的位移.

教材內(nèi)容對此知識點(diǎn)講解的非常透徹，再加上實(shí)踐應(yīng)該自主總結(jié)出當(dāng)函數(shù)圖像縱軸的起點(diǎn)從原點(diǎn)開始時(shí)，即物體的初位置能從零點(diǎn)出發(fā)時(shí)，縱坐標(biāo)才可以當(dāng)做位移處理！為什么這個(gè)題還會(huì)錯(cuò)呢？不重視教材！未對教材中的知識點(diǎn)吃透，或者覺得這個(gè)知識點(diǎn)簡單，沒有深入理解，導(dǎo)致做題過程中對題目中的變化處理不當(dāng).

這個(gè)題目出錯(cuò)的原因還有以下幾點(diǎn)：

（1）數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算能力弱，無法算出正確結(jié)果;（2）t2前面的系數(shù)對應(yīng)物理公式中的12a，不加思考，以為直接就是a，少算了個(gè)2倍;

（3）解題過程不規(guī)范，對于數(shù)學(xué)內(nèi)容較多的題目不知道該如何規(guī)范答案，特別是答題卡上解答五花八門，不理解物理方法，就只能用數(shù)學(xué)解析式法做，最后寫的直接像數(shù)學(xué)題的解題過程，全程數(shù)學(xué)計(jì)算而導(dǎo)致丟分;物理試題做的沒有物理味道，物理基本素養(yǎng)不過關(guān)，真是差強(qiáng)人意.

對于位移-時(shí)間圖像，對縱軸的理解是關(guān)鍵點(diǎn)，也是易錯(cuò)點(diǎn)，下面讓我們一起再鞏固練習(xí)一下吧：

圖3拓展練習(xí)：（多選）（2019.武漢市模擬）甲、乙兩個(gè)物體在同一直線上運(yùn)動(dòng)，其x-t圖像如圖3所示，其中直線b與曲線a相切于點(diǎn)（4s，-15m），已知甲做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）.A.前4s內(nèi)兩物體運(yùn)動(dòng)方向相同

B.前4s內(nèi)甲的平均速度是乙的平均速度的15/7倍

C.t=0時(shí)刻，甲的速度大小為9m/s

D.甲的加速度大小為2m/s2

答案：AD

解析 x-t圖像斜率的正負(fù)表示運(yùn)動(dòng)的方向，故前4s內(nèi)兩物體運(yùn)動(dòng)方向相同，均為負(fù)方向，故選項(xiàng)A正確;甲做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則甲的x-t圖像對應(yīng)a曲線，前4s內(nèi)甲的平均速度為v1=-15-94m/s=-6m/s，由圖線b

可知乙做勻速運(yùn)動(dòng)，前4s內(nèi)乙的平均速度為v2=-15+74m/s=-2m/s，故前4s內(nèi)甲的平均速度是乙的平均速度的3倍，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;因?yàn)橹本€b與曲線a相切于點(diǎn)（4s，-15m），故t=4s時(shí)，甲、乙的速度相同，v甲=

-2m/s，又因?yàn)榧鬃鰟蜃兯僦本€運(yùn)動(dòng)，設(shè)t=0時(shí)刻甲的速度為v0，則在前4s內(nèi)：

v2甲-v20=2ax甲，解得v0=-10m/s，a=2m/s2，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.

總結(jié)提升 特別注意：x-t圖像縱坐標(biāo)準(zhǔn)確的含義應(yīng)該是位置坐標(biāo)，兩點(diǎn)之間的縱坐標(biāo)之差才是這段時(shí)間內(nèi)通過的位移.故前4s內(nèi)，甲的位移為x甲=-15-9m=-24m，乙的位移為x乙=-15+7m=-8m.

由此看來，基礎(chǔ)題就應(yīng)該思路清晰明確，更要表現(xiàn)出基本的物理核心素養(yǎng).

二、夯實(shí)基礎(chǔ)知識，增強(qiáng)解題能力

1.重視學(xué)科基礎(chǔ)，緊扣考綱教材.

從2020年9月開始使用的這一套人教版高中物理新教材聚集了多少物理人的心血，從版面設(shè)計(jì)到內(nèi)容，從邏輯推理到編排，從例題到課后習(xí)題，與舊教材有很大的調(diào)整，這些編排非常之有道理，邏輯性、適用性甚至觀賞性都大大提高，就本題所設(shè)計(jì)的知識點(diǎn)，在舊教材同等位置是沒有對x-t圖的講解的，而實(shí)際上新課教學(xué)到此，不管是教師還是課外資料都會(huì)涉及這個(gè)知識點(diǎn)，新教材不僅將此知識點(diǎn)單獨(dú)開辟了一個(gè)版塊，而且講解清晰、透徹而有條理，重視教材的教師和學(xué)生在此就可獲益，可以很好的做出對x-t圖像的理解并完成問題.

另外，從歷年高考題來看高考試題素材直接來源于教材，逐年貼近中學(xué)教學(xué)實(shí)際，如2020年高考理科綜合全國Ⅰ卷第14題，討論行駛中的汽車如果發(fā)生劇烈碰撞，車內(nèi)的安全氣囊會(huì)被彈出并瞬間充滿氣體，若碰撞后汽車的速度在很短時(shí)間內(nèi)減小為零，關(guān)于安全氣囊在此過程中的作用，這題就改編自教材中的例題，突出考查學(xué)生對核心物理概念和規(guī)律的理解與應(yīng)用.再如2020年高考理科綜合全國Ⅲ卷第14題以課堂演示實(shí)驗(yàn)為情境，要求學(xué)生判斷電源接通瞬間金屬圓環(huán)的運(yùn)動(dòng)方向，考查內(nèi)容涉及楞次定律等基本知識.這些高考試題突出基礎(chǔ)內(nèi)容，加強(qiáng)對基本物理概念和基本規(guī)律的考查，旨在引導(dǎo)教學(xué)注重教材、注重基礎(chǔ)，夯實(shí)物理學(xué)習(xí)能力和能力提升的根基.所以，一定要好好研讀課本教材，在考綱指引下回歸教材.

2.加強(qiáng)關(guān)鍵能力，促進(jìn)學(xué)科素養(yǎng)

物理學(xué)科的核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面.學(xué)生要形成物理觀念、建立模型、熟練掌握方法，形成關(guān)鍵能力.例如可以選擇文字、圖形、表格等方式呈現(xiàn)的試題，加大試題信息的廣度和容量，加強(qiáng)對信息獲取與整理能力的培養(yǎng);多關(guān)注設(shè)置條件隱含的題目，訓(xùn)練審題能力;加強(qiáng)一些多研究對象、多過程的復(fù)雜試題，提升分析綜合能力;熟悉一些聯(lián)系生產(chǎn)生活、現(xiàn)代社會(huì)及科技發(fā)展的試題情境，培養(yǎng)學(xué)生建立模型，學(xué)以致用，解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)也能培養(yǎng)正確的情感態(tài)度與價(jià)值觀，從而有效地促進(jìn)學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展.

3.精學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)，精練提高效率

既要關(guān)注知識的覆蓋面，還要注重各個(gè)知識點(diǎn)之間的融會(huì)貫通，要加強(qiáng)對知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，這樣對能力的提升才有幫助.基礎(chǔ)較好的同學(xué)，要將陳題和創(chuàng)新題交替使用，用經(jīng)典試題以鞏固經(jīng)典思路，創(chuàng)新題拓展思維方法，訓(xùn)練從審題到建模，再到列方程求解的全過程，還可以使用錯(cuò)題和高考真題為主，查漏補(bǔ)缺，提高解題速度.注意問題的發(fā)散，即“一題多問”、“一題多變”、“多題歸一”.

4.重視規(guī)范答題，減少意外失分

要重視規(guī)范答題、分析方法等的習(xí)慣訓(xùn)練.高考對物理計(jì)算題更加強(qiáng)調(diào)推理和解題過程的依據(jù)，其目的在于考查同學(xué)們的思維過程、邏輯推理和文字表達(dá)能力.解題的規(guī)范化能促使在有理有據(jù)分析問題的良好習(xí)慣中培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度.因此，要利用好每一次單科測試，閱卷尺度從嚴(yán)，對一些個(gè)別錯(cuò)誤一定要求將規(guī)范答題落實(shí)到位.

高一是打好基礎(chǔ)的首要一環(huán)，是打開學(xué)習(xí)物理興趣大門的關(guān)鍵時(shí)期，是形成高中物理學(xué)習(xí)方法和態(tài)度的開端，同學(xué)們要?jiǎng)?wù)必在平時(shí)就明確“必備知識、關(guān)鍵能力、核心素養(yǎng)、核心價(jià)值”的學(xué)習(xí)目標(biāo)，落實(shí)“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”的能力要求，高考物理試題的突出特點(diǎn)就是以物理學(xué)科必備知識為載體，突出基礎(chǔ)性，注重綜合性，加強(qiáng)應(yīng)用性，基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)就應(yīng)該提前為高考素養(yǎng)做準(zhǔn)備，為三年后的高考夯實(shí)每一個(gè)知識基礎(chǔ)，為提升自身的物理學(xué)科核心素養(yǎng)做出努力！讓我們一起致力于促進(jìn)物理綜合能力和學(xué)科素養(yǎng)的提升，向全面而有個(gè)性的發(fā)展方向努力！

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[責(zé)任編輯：李 璟]