数轴在初中物理教学中的应用
2017-11-12林海波
摘要：利用数轴进行初中物理教学，可以帮助我们分析物理规律、形象记忆一些物理量的范围，指示相互接觸物体中电荷的运动方向，表示某些物理量的变化规律，帮助学生确定一些物理量的变化范围。
关键词：数轴；物理教学；分析规律；形象记忆
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2017）08-0098
数轴是一种特定的几何图形，原点、正方向、单位长度构成数轴的三要素。作为一种形数兼备的图形，它在初中物理教学中也有神奇的作用。下面，笔者就数轴在初中物理教学实践中的一些作用进行介绍。
一、分析规律
数轴可以帮助我们对获得的数据进行分析，得出一定的物理规律。例如：在研究凸透镜成像规律时，笔者就进行了这样的应用：
1. 教学流程（一）简介：
（1）学生通过同一凸透镜观察远处和近处的物体，认识到凸透镜成像规律与物距有关；
（2）学生通过不同的凸透镜观察在同一位置观察同一物体，认识到成像规律与焦距有关；
（3）介绍实验器材，强调用焦距为10cm的凸透镜进行实验，引导学生自主探究，先找到倒立、缩小的实像，记录下物距和像距。
2. 数据分析（一）过程：
（1）引导学生思考这些物距和像距都有什么特征；
（2）画出数轴，引导学生在数轴上描点。像距用红色笔描，物距用蓝色笔描（红色用圆点表示，蓝色用方点表示）。获得如图1所示的图像。
（3）学生根据在数轴上所描出的点，认识到凸透镜成倒立、缩小的实像时，物距在>20cm的范围内，而像距在10cm～20cm的范围内。
（4）教师再引导学生，换用不同焦距的凸透镜探究，物距相同时，像的性质、大小以及像距不同，认识到不同的凸透镜成像时分析物距和像距应参照不同的标准，从中找到应以焦距为标准。
至此，得出规律（一）：当u>2f时，凸透镜成一个倒立、缩小的实像，f 随后，教学流程（二）探究成倒立、放大的实像及数据分析（二）完全教给学生，由学生得出规律（二）：当f 此时，教师再出示一个表示物距与成像特征的数轴 学生观察后会发现，有一个范围没有研究，那就是v 得出规律（三）：当u 教师再次引导学生观察图2，学生会发现还有两个点没有进行研究，那就是u=f和u=2f两个点的成像规律没有研究。教师可以引导学生通过前面得到的范围分析得出规律。 通过这里可以看到，利用数轴，引导学生通过分析数据的范围，顺利地得出了凸透镜成像的规律。 二、形象记忆 在物理学中，有许多数据范围需要学生记清楚。但一些数据并不是特别容易记忆。但如果采用数轴，进行描点分段记忆，其效果就会大大增强。例如： 超声波、声音、次声波的范围可以这样表示： 人对不同声强的感觉： 另外，对物质密度、比热等物理量大小的记忆，都可以采用这种形象的方法。学生在绘制这样的数轴时，能将图形记忆和数字记忆结合起来，其记忆效果不言而喻。 三、指示方向 初中学生还处于形象记忆大于逻辑记忆的阶段，因而对一些物理规律的认识一定要采用比较形象的方式来进行表达。如相互接触的带电物体，其电子运动方向，学生理解起来非常困难，就可以借用数轴的方向性形象地表达。 其中，箭头所指的方向就是电子的移动方向。如果一个带正电的物体与一个不带电的物体，电子从不带电的物体转移到带正电的物体上。如果在左侧加一个向左的箭头，就可以表示瞬间的电流方向了。这样的表示形象直观，在学生理解的基础上，很容易地记住了相互接触物体电子转移方向的规律，比单纯地死记硬背的效果要好得多。 四、表示变化 有一些物理量的大小是不需要学生准确记住的，但对于各种不同的物理量的大小比较，学生还是应当具有一定的常识。因而教师可以引导学生画一些表示变化的数轴图，帮助学生认识这些变化。例如： 通过这样的表达方式，学生会非常容易记住这些不同物质的一些物理量的大小关系。 五、确定范围 有一些物理习题中，对学生有这样的一些要求。如这道电学习题： 如图7所示，滑动变阻器标有“1A20Ω”的字样，电流表的量程为“0～0.6A”，电压表的量程为“0～3V”，小灯泡标有“2.5V0.5A”的字样，电源电压为4.5V。为保证各个电路元件的安全，滑动变阻器的变阻范围应是多少？ 在分析其范围时，就可以用数轴帮助学生确定滑动变阻器的取值范围，就是取其公共部分，如图8所示。 综上所述，可以看出，利用数轴进行初中物理教学，可以起到分析规律、形象记忆、指示方向、表示变化、确定范围五个作用。这些作用，既符合学生的思维特征，也有利于培养学生运用数学工具学习物理的能力，可谓一举多得。 作者简介：林海波，山东省烟台牟平文化一中教师，山东省特级教师，齐鲁名师。性别男，47岁，汉族，第一学历：中师，函授本科，中学高级教师，现任学校教务处主任。鲁科版初中物理教材的编者之一。在多种刊物上发表的文章近三万字，个人论著《选择最远的路》已经由天津出版社出版。 （作者单位：山东省烟台牟平文化一中 264100）
