【图像法在初中物理课堂教学中应用的研究】初中物理图像法的优点

　　【摘要】 二期课改赋予了中学物理教育现代化深刻的含义:物理教育思想、理论、观念的现代化;物理课程、教材现代化;物理教育方法、技术、手段现代化等。在初中物理教学中,对于教学方法、教学技术方面的研究实践也有了新的突破,图像教学法被更多地应用到了物理教学中,为师生教与学提供了一种新的方法。
　　【关键词】 图像法 物理教学 教学方法 应用研究
　　【中图分类号】G426 【文献标识码】 【文章编号】 1006-5962(2012)04(a)-0046-02
　　1 图像法概念在教学中的应用
　　图像能够把抽象复杂的物理规律有选择地、具体地表现出来,准确直观地反映物理量及其之间的关系,从而揭示物理本质或规律。有时借助物理图像解题要比其他常规解法更简捷,有时还可以用图像来解决一些疑难问题。
　　如在讲授电磁场时,通过实验演示,很多同学都相信互不接触的电荷间具有力的作用。力是物体间的相互作用,因此电荷之间应该存在一种物质,这种看不见、摸不着的特殊物质是什么呢?从而引入了“电磁场”。有的同学还不理解,进而人为的引用一种客观上不存在的线来描述电磁场,即磁感线。将无形的物质用有形的东西来表示,大部分同学明白了。不难看出在教学中采用图像法具有形象直观、易掌握等优点。
　　2 图像法在物理实验中的应用
　　在初中物理新教材中更多的应用直角坐标系来分析实验的数据,比如力学的S—t图、v—1图、m—v图,电磁学的U—I图等。
　　直角坐标系中的数学图像,是无数个“点”集合而成的线,因为纵、横坐标均表示长度,故线上的每一个点(有两个坐标值)表示在坐标系中的一个确定位置。在物理实验中应用图像法进行数据处理,不仅具有简明、直观的特点,而且还可以减小误差,利用分析误差的成因,因此成为处理物理实验问题的重要手段之一。
　　在学习《探究导体的电流与电压关系》的实验中,学生通过三组实验数据初步理解电流和电压之间定性的关系,教师再通过引入图像法,在坐标系中将三组数据用点、线结合的形式表达出来——那是一条过原点的倾斜直线,学生便一目了然,“这不是我们所学的正比例函数的图像吗?”于是,对于电流和电压之间定量的关系也能够很自然得出了“直线上的每一个点都对应了一对数据,说明同一导体,电流与电压之间成正比”的结论。之后,将两组不同导体的数据进行综合,学生们自然就发现不同的导体所作出的直线的倾斜程度不同,进而得出“不同导体,两端的电压和电流的比值是不同的”。
　　3 图像法在物理解题中的应用
　　用图像法解物理问题不但迅速、直观,还可以避免复杂的运算过程。在实际解实验题的过程中需要关注:
　　3.1 纵、横坐标的物理意义及其单位
　　每一个物理量都有其含义和单位,因此在坐标系中必须明确纵、横坐标的意义。比如在研究温度不变时,导体中电流和导体两端电压关系的实验中,学生在建立坐标系的过程中,出现了如图1所示的两种不同的写法,虽然最后的图像也是一条过原点的倾斜直线,但是对于学生在理解图像的意义时会造成相当大的困难。因此,在探究过程中,教师要及时指出,让学生明确两个坐标的含义及其所代表的物理量。
　　3.2 图线所对应的函数关系
　　采用图线法(主要是用通过大多数数据点的一根直线)来处理有关实验数据,显示两物理量之间的一次函数关系,是处理物理实验数据最常用的一种方法。这里就更多结合了数学的函数知识,要求学生了解一些基本的函数关系,比如正比例函数和反比例函数等等,在初中主要用到了正比例函数的关系。比如图1中的图像是一条过原点的倾斜直线(正比例函数的图像),说明同一导体,电流与电压成正比。
　　3.3 图线斜率的物理意义
　　在初中的坐标系中,一般都以描点画线为主,“线”主要指图像的直线,其斜率通常具有明确的物理意义。物理图像的斜率代表两个物理量增量之比值,其大小往往代表另一物理量值,如u—I图像(图1)的斜率为电阻、s—t图像(图2)的斜率为速度等。物理图像的形状结合其斜率也能找出其中隐含的物理意义。例如在V—t图像中,如果是一条与时间轴平行的直线,说明物体做匀速直线运动;若是一条斜的直线,说明物体做匀变速直线运动。此外,在同一坐标系中通过两条不同直线的斜率还可以非常直观、清楚地表示两者的大小关系。如图3所示:要判断导体A和导体B电阻的大小,只要看在U—I图像上的位置即可判断出RA>RB,省去了许多计算的过程,学生也比较容易理解和掌握。但是在实际解题的过程中要培养学生综合分析的能力,比如例1,我们就不能光看斜率了。
　　例1:甲、乙两小车同时同地反方向做匀速直线运动,它们的s—t图像分别如图(a)和(b)所示。两小车的速度关系及运动6秒后两小车之间的距离s为
　　A:V甲＞V乙;S=1.8米 B:V甲＞V乙;S=3.0米
　　C:V甲=V乙;S=1.8米 D:V甲=V乙;S=3.0米
　　在解此题的时候学生就要综合分析两个坐标系,而不能只看图像的斜率。
　　3.4 图线与横轴所包围的“面积”的物理意义
　　如图4所示V—t图线中,所包围的“面积”就是10秒内通过的位移。
　　3.5 还要注意原点坐标(是否从“0”标起)
　　比如前面所提到的电磁学中u—I图是一条过原点的倾斜直线,表明电压为0时,电流也为0,同一导体两端的电压与电流的比值是一个定值。很多学生往往容易忽视这个点,因此在实验中必须要加以指出。
　　总之,图像法是解决物理问题的一种重要手段,平时的教学训练中,教师要经常收集一些有关图像的题目让学生加以训练。用一些图像法能一目了然、而解析法较难解决的题目来训练学生,让学生深刻体会到图像法解题的妙处,使学生在内心深处渴望用图像法来分析实验结论,解决实际的物理问题,提高基本素质。