中学物理图像和作图在教学中的运用

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1、中学物理图像和作图在教学中的运用教育学院东城分院王钢物理图像是一种特殊且形象的语言和工具。它运用数和形的巧妙结合，恰为地表达各种现象的物理过程和物理规律。图彖的特点是简明、清晰、形彖直观、动态过程清处、使物理量Z间的函数关系更加明确,利用它对以避免复杂的运算过程，述对以恰当地表示用语言难以表达的内含，所以物理图像是处理物理问题的重要手段，也是培养学生能力的很好的切入点。在高考《考试说明》的能力要求小，“能运用函数图像进行表达、分析”，是应用图像处理物理问题能力的具体要求。在新版中学物理教材中，十分强调应用图像解决物理问题的方法。图彖在教学中冇以下几种常见的表现形式：1、运用图像描述物理概念

2、、规律及物理过程。2、处理实验数据，总结物理规律。3、推导某些物理公式。4、通过作图或对图形分析解决问题。物理图像的教学应该是个“系统工程”。是随着物理教学的深入逐渐建立、逐渐完善的。教师应该在平H教学小，要突出图象特点，帮助学牛建立对物理图景的全而认识，达到深入学习的目的。在教学环节上，注意对学生进行“识图、用图、画图”的针对性训练，并同时注意这三个环节的相互依存关系，抓典型实例，深入讨论图象反映的问题。总复习时应纽•织图像专题讲座，归纳总结经验。对图象的教学，不仅仅是传授知识，更重耍的是教会学生利用图彖解决问题的方法。从物理学的历史发展来看，科学家们经过实验、采集数据、绘制图象、计算研

3、究从而得出成果的物理典范不胜枚举。图象木來就是经典物理大厦不可缺少的基石。因此，对物理图像的教学也存在着基础知识和基本能力的拓展。一、“识图”教学重在抓图像的共性1、要让学生理解物理图像的内涵：物理图像的内涵一般包括：①、弄清处标轴所代衣的物理量（包括单位）、原点及处标上一些特殊点的含义：②、弄清曲线与坐标轴的交点（截距）、曲线的斜率、曲线上点的切线的斜率的物理含义；③、图像曲线所代表的物理过程是什么？其过程的特点是什么？④、图线与坐标轴所围区域的面积数值的物理含义是什么？⑤、如何运用物理图像表述物理情景，特别是帮助学生理解物理屮应用最多的肓角坐标系屮图象的物理意义，尤其要抓直线形图象的共

4、性。2、“识图”基础教学举例①、点和线：图像中的一点对应一个状态，例如P・V图的一点对应一个状态。图像屮的一条线表示一个物理过程，例如等压过程；等容过程是川线段表示的。②、截距：图线与坐标轴的交点常具冇特殊的意义，例如P-t图与纵坐标轴的交点t=0时的压强值为P（）；直线与横坐标轴的交点P=0时的温度为-273°Co③、斜率：某些图线的斜率通常对•应一个新的物理量，例如在P・T图中的斜率为气体体积V。④、而积：某些图线下与横坐标轴所围的面积也常表示一个新的物理量，例如V-t图中的面积为So3、“识图”训练“识图”的教学在“恒定电流中关于全电路的U・I图像”中体现较全面。那时学生已经学习过热

5、学，对“识图”已经有了一定的基础，对图彖进行研究性学习，耍求学生对图1・1图像体会以下含义：图1-1（1）、知道它是什么图像（处标轴名称，图像名称）。⑵、反映出什么规律?显然反映岀路端电压U随电流I变化的规律。由于U=£山，对于电源，一般来说，电动势£及内电阻r是定值，可见U是I的一次函数，图像为一条直线。⑶、引导学牛从图像上应知道哪些信息?例如从图像上可知道：①、U与I的对应值。②、截距：在I=0时（断路时），纵截距为电源电动势「在U=0时（短路时），横截距为短路电流I短。③、斜率：由于I短=£/r,可知电源电阻r=£/I短，即tg9=

6、tga

7、=r,也就是图线斜率的绝对值为电源的内电阻

8、c④、面积：例如对应于任一点B有输出功率P出=IUb，可见四边形BOUbI面积为电源的输出功率；电源总功率P=£I,对应四边形£OIC的面积;而四边形£UbBC的面积为电源热耗功率Pr=P总・P岀=1e-IUB=I2to⑤、比值：图线上任一点B对应的U和I的比值为此时外电路的电阻R=U/I,⑥、变化规律：例如随着I的增大，外电阻R的减小；路端电压U在减小，电源的总功率P总在增大，电源内耗功率片在增人，电源输岀功率P出是先增人后减小。二、“用图”教学重在利用图像特点进行方法教育1、类比“貌似”图像，抓区别实施“简语,墩学振动和波中的图象较多，振动图象X・t图和波的X・Y图常令初学者混淆，为此

9、，可在图1-2A+的X・t图对质点在A时刻的运动方向采用“等一下,啲比喻，因为下一时刻质点将向上运动。对波的图1・2B中X・Y图质点A的运动方向采用“追前面”的比喻，因为下一时刻质点A将向下运动。“简语叫卩简单语言，这种教学方式对图象描述生动，学生容易卬彖深刻，便于区分记忆。2、注意图像教学内容前后的联系，教学层次要逐渐递进，做好内容铺垫，使认识螺旋式上升。例如，高二讲带电粒子在矩形波周期性电压下在两电极间的往复运动，知