李長軍

(江蘇省泰州市姜堰區(qū)實(shí)驗(yàn)初級中學(xué) 225500)

初中物理的基本素養(yǎng)中包括圖像的繪制、識別、轉(zhuǎn)換、應(yīng)用這四類，為此，我們的這方面的教學(xué)過程中也要結(jié)合著四方面的要求，開展?jié)u進(jìn)式的目標(biāo)達(dá)成和難點(diǎn)突破.

一、繪制過程，重在規(guī)律采集

繪制的過程就是將我們采集到的物理量繪制到函數(shù)坐標(biāo)之中，而最終呈現(xiàn)的圖像也要反饋物理量之間的正確變化關(guān)系.為此，我們在繪制圖像過程中要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注以下幾個(gè)基本要領(lǐng)，以此啟發(fā)學(xué)生能真正理解繪制的關(guān)鍵所在.所以，我們需要引導(dǎo)學(xué)生完成以下幾個(gè)必要的要領(lǐng)動(dòng)作，并在自己的實(shí)踐訓(xùn)練中提升理解深度.

1.確定變量

即橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別是什么物理量，物理量的單位、符號等細(xì)節(jié)也要引起大家的關(guān)注.

2.數(shù)據(jù)描點(diǎn)

結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn)，這里的描點(diǎn)與數(shù)學(xué)上的描點(diǎn)是類似的，同時(shí)也要求學(xué)生采用五點(diǎn)描圖，并注重?cái)?shù)據(jù)采集的正確性.

3.篩選數(shù)據(jù)

要結(jié)合圖像中繪制的點(diǎn)，進(jìn)行分析，鎖定這些點(diǎn)中信息的正確與否，把錯(cuò)誤和誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選.

4.繪制圖像

對正確的描點(diǎn)進(jìn)行連線，連成一條平滑的曲線，并能通過曲線比較直觀的獲取物理量與物理量之間的變化關(guān)系.

學(xué)生在真正的訓(xùn)練過程中，會(huì)對相應(yīng)的環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)踐并在實(shí)踐發(fā)現(xiàn)我們圖像繪制的注意細(xì)節(jié)和價(jià)值，學(xué)生最終呈現(xiàn)圖像的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，圖像的價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于繪制本身.因?yàn)?，學(xué)生們發(fā)現(xiàn)，此時(shí)圖像的繪制能夠很清晰的反饋物理量之間的關(guān)系.

二、識別過程，鎖定關(guān)鍵變量

圖像的識別是應(yīng)用圖像解決實(shí)際問題的關(guān)鍵.為此，在真正的訓(xùn)練的過程中，這個(gè)識別的過程是非常關(guān)鍵的，就初中物理而言，我們呈現(xiàn)和考查的圖像是直角坐標(biāo)系下的圖像，所以，我們要引導(dǎo)學(xué)生識別的第一步是認(rèn)清楚橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，第二步是結(jié)合坐標(biāo)鎖定關(guān)鍵變量，并結(jié)合具體的問題情境去判斷其中的物理量之間的關(guān)系.

例如圖1所示，底端裝有電子閥門的圓柱形容器放在水平桌面上，容器中裝有適量的水，一木塊漂浮在水面上．控制閥門，使容器中相同時(shí)間內(nèi)流出的水量相等．下列表示木塊的重力勢能Ep、木塊所受浮力大小F、木塊下表面處水的壓強(qiáng)p1和容器對桌面的壓強(qiáng)p2隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線中，可能正確的是圖2中的( ).

圖2

本題的辨別首先就要分析橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別是什么物理量，這個(gè)兩個(gè)物理量在已知的物理情境中是怎么變化的，本題中的自變量就是時(shí)間t,而其中的變量t如果改成其他量的話，又該是什么情況，比如水面離杯口的距離等.學(xué)生在解決的過程中還是由淺入深，循序漸進(jìn)，通過學(xué)生理解性的識別訓(xùn)練，達(dá)到理想的效果.

三、轉(zhuǎn)換過程，抓住一一對應(yīng)

要真正達(dá)成學(xué)以致用的話，學(xué)生要真正學(xué)會(huì)靈活應(yīng)用圖像來解決一類問題，讓圖像成為我們特有的物理工具和語言之一，那就必須學(xué)會(huì)圖像與物理量之間的相互轉(zhuǎn)換.此時(shí)，我們就要在教學(xué)過程中要讓學(xué)生從以下幾種類型開啟圖像轉(zhuǎn)換訓(xùn)練.讓學(xué)生熟悉各種轉(zhuǎn)換情況，并漸漸提升思維難度和深度.

1.數(shù)據(jù)與圖像之間的轉(zhuǎn)換

這是最為簡單的，是學(xué)生描點(diǎn)作圖的延伸，只是在實(shí)際的訓(xùn)練中，我們多了一些物理情境或者物理量，或者題目中提供給學(xué)生的數(shù)據(jù)信息也相對豐富一些.

2.圖像與圖像之間的轉(zhuǎn)換

此時(shí)的轉(zhuǎn)換還是建立在同一個(gè)情境背景下，而轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵就是坐標(biāo)中的物理量發(fā)生了改變，比如在用圖像表示勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的時(shí)候，我們就可以讓學(xué)生在訓(xùn)練中畫多幅函數(shù)圖像，比如s-t、v-t，s-v,t-s等多種圖像.此時(shí)需要學(xué)生能充分辨別圖像的變化規(guī)律.

3.圖像與情景之間的轉(zhuǎn)換

比如，一個(gè)雞蛋漂浮在鹽水中，現(xiàn)在往鹽水中不斷的加水，容器足夠大，請用圖像表示雞蛋所受浮力與時(shí)間的變化關(guān)系.本題是情景向圖像轉(zhuǎn)化的過程.反之，如果給定圖像，我們要能夠正確的表述出相應(yīng)物理量的變化情況，尤其是某些拐點(diǎn)的物理意義和原因.

因此，在這個(gè)環(huán)節(jié)，教師要引導(dǎo)學(xué)生從題目信息中找準(zhǔn)相應(yīng)的關(guān)系，明確物理量變化與圖像信息之間的關(guān)系，最終達(dá)成圖像與物理量是一一對應(yīng)的.

四、應(yīng)用過程，突破規(guī)律價(jià)值

圖3

圖像本身的價(jià)值是微小的，關(guān)鍵在于應(yīng)用.那么，在圖像的應(yīng)用過程中，其最大的價(jià)值就是凸顯圖像本身所描述的物理量之間的規(guī)律，然后應(yīng)用規(guī)律去解決我們需要解決的實(shí)際問題.比如，圖3是某興趣小組的同學(xué)在研究凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)時(shí)，記錄并繪制了物體離凸透鏡的距離u跟實(shí)像到凸透鏡的距離v之間的關(guān)系圖象，此時(shí)，我們就要引導(dǎo)學(xué)生去真正讀懂圖像所內(nèi)涵的物理規(guī)律和物理本質(zhì)問題.比如，我們分析圖像可以發(fā)現(xiàn)圖中有一個(gè)點(diǎn)正好是v=u=20cm，這個(gè)信息可以啟發(fā)學(xué)生思考，在凸透鏡成像規(guī)律中，什么時(shí)候像距是等于物距的，此時(shí)學(xué)生很快就會(huì)想到，是像距和物距都等于兩倍焦距時(shí)，由此可知，本題所繪制的圖像中的凸透鏡的焦距應(yīng)該是10cm，再進(jìn)一步分析，v和u在整個(gè)變化過程中都在無限的趨向于10cm，這個(gè)圖像信息可以分析得出兩個(gè)驗(yàn)證性的結(jié)論，那就是，當(dāng)物距大于十倍焦距時(shí)，像距在無限的接近于焦距.也可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)像距大于十倍焦距時(shí)，物距在無限的接近于焦距，這一結(jié)論也進(jìn)一步證實(shí)了，在凸透鏡成像中，光仍然遵循光路可逆的原理，深入的圖像分析收獲了一舉多得的效果.

這一過程的應(yīng)用，充分告知我們，物理圖像中隱藏的物理信息是巨大的，而且這些信息所反饋的物理規(guī)律也是非常重要.因此，真正學(xué)會(huì)學(xué)以致用，就要分析圖像中的固有規(guī)律，將規(guī)律顯現(xiàn)出來，讓圖像的價(jià)值真正服務(wù)于我們的問題解決.

物理素養(yǎng)中的任何一項(xiàng)素養(yǎng)都是學(xué)生成長過程中所必須的，教師在教學(xué)過程中需要幫助學(xué)生達(dá)成相應(yīng)素養(yǎng)的漸進(jìn)生長歷程，讓學(xué)生在體驗(yàn)與實(shí)踐中逐漸提升對相應(yīng)技能的掌握深度，并在應(yīng)用中悟出相應(yīng)的方法與思想，最終促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)的提升.