图像渐进 素养提升——谈初中物理图像类问题的突破策略

李长军

(江苏省泰州市姜堰区实验初级中学 225500)

初中物理的基本素养中包括图像的绘制、识别、转换、应用这四类，为此，我们的这方面的教学过程中也要结合着四方面的要求，开展渐进式的目标达成和难点突破.

一、绘制过程，重在规律采集

绘制的过程就是将我们采集到的物理量绘制到函数坐标之中，而最终呈现的图像也要反馈物理量之间的正确变化关系.为此，我们在绘制图像过程中要引导学生关注以下几个基本要领，以此启发学生能真正理解绘制的关键所在.所以，我们需要引导学生完成以下几个必要的要领动作，并在自己的实践训练中提升理解深度.

1.确定变量

即横坐标和纵坐标分别是什么物理量，物理量的单位、符号等细节也要引起大家的关注.

2.数据描点

结合物理实验采集的实验数据进行描点，这里的描点与数学上的描点是类似的，同时也要求学生采用五点描图，并注重数据采集的正确性.

3.筛选数据

要结合图像中绘制的点，进行分析，锁定这些点中信息的正确与否，把错误和误差数据进行筛选.

4.绘制图像

对正确的描点进行连线，连成一条平滑的曲线，并能通过曲线比较直观的获取物理量与物理量之间的变化关系.

学生在真正的训练过程中，会对相应的环节进行实践并在实践发现我们图像绘制的注意细节和价值，学生最终呈现图像的时候发现，图像的价值远远大于绘制本身.因为，学生们发现，此时图像的绘制能够很清晰的反馈物理量之间的关系.

二、识别过程，锁定关键变量

图像的识别是应用图像解决实际问题的关键.为此，在真正的训练的过程中，这个识别的过程是非常关键的，就初中物理而言，我们呈现和考查的图像是直角坐标系下的图像，所以，我们要引导学生识别的第一步是认清楚横坐标和纵坐标，第二步是结合坐标锁定关键变量，并结合具体的问题情境去判断其中的物理量之间的关系.

例如图1所示，底端装有电子阀门的圆柱形容器放在水平桌面上，容器中装有适量的水，一木块漂浮在水面上．控制阀门，使容器中相同时间内流出的水量相等．下列表示木块的重力势能Ep、木块所受浮力大小F、木块下表面处水的压强p1和容器对桌面的压强p2随时间t变化的关系图线中，可能正确的是图2中的( ).

图2

本题的辨别首先就要分析横坐标和纵坐标分别是什么物理量，这个两个物理量在已知的物理情境中是怎么变化的，本题中的自变量就是时间t,而其中的变量t如果改成其他量的话，又该是什么情况，比如水面离杯口的距离等.学生在解决的过程中还是由浅入深，循序渐进，通过学生理解性的识别训练，达到理想的效果.

三、转换过程，抓住一一对应

要真正达成学以致用的话，学生要真正学会灵活应用图像来解决一类问题，让图像成为我们特有的物理工具和语言之一，那就必须学会图像与物理量之间的相互转换.此时，我们就要在教学过程中要让学生从以下几种类型开启图像转换训练.让学生熟悉各种转换情况，并渐渐提升思维难度和深度.

1.数据与图像之间的转换

这是最为简单的，是学生描点作图的延伸，只是在实际的训练中，我们多了一些物理情境或者物理量，或者题目中提供给学生的数据信息也相对丰富一些.

2.图像与图像之间的转换

此时的转换还是建立在同一个情境背景下，而转换的关键就是坐标中的物理量发生了改变，比如在用图像表示匀速直线运动规律的时候，我们就可以让学生在训练中画多幅函数图像，比如s-t、v-t，s-v,t-s等多种图像.此时需要学生能充分辨别图像的变化规律.

3.图像与情景之间的转换

比如，一个鸡蛋漂浮在盐水中，现在往盐水中不断的加水，容器足够大，请用图像表示鸡蛋所受浮力与时间的变化关系.本题是情景向图像转化的过程.反之，如果给定图像，我们要能够正确的表述出相应物理量的变化情况，尤其是某些拐点的物理意义和原因.

因此，在这个环节，教师要引导学生从题目信息中找准相应的关系，明确物理量变化与图像信息之间的关系，最终达成图像与物理量是一一对应的.

四、应用过程，突破规律价值

图3

图像本身的价值是微小的，关键在于应用.那么，在图像的应用过程中，其最大的价值就是凸显图像本身所描述的物理量之间的规律，然后应用规律去解决我们需要解决的实际问题.比如，图3是某兴趣小组的同学在研究凸透镜成像规律实验时，记录并绘制了物体离凸透镜的距离u跟实像到凸透镜的距离v之间的关系图象，此时，我们就要引导学生去真正读懂图像所内涵的物理规律和物理本质问题.比如，我们分析图像可以发现图中有一个点正好是v=u=20cm，这个信息可以启发学生思考，在凸透镜成像规律中，什么时候像距是等于物距的，此时学生很快就会想到，是像距和物距都等于两倍焦距时，由此可知，本题所绘制的图像中的凸透镜的焦距应该是10cm，再进一步分析，v和u在整个变化过程中都在无限的趋向于10cm，这个图像信息可以分析得出两个验证性的结论，那就是，当物距大于十倍焦距时，像距在无限的接近于焦距.也可以发现，当像距大于十倍焦距时，物距在无限的接近于焦距，这一结论也进一步证实了，在凸透镜成像中，光仍然遵循光路可逆的原理，深入的图像分析收获了一举多得的效果.

这一过程的应用，充分告知我们，物理图像中隐藏的物理信息是巨大的，而且这些信息所反馈的物理规律也是非常重要.因此，真正学会学以致用，就要分析图像中的固有规律，将规律显现出来，让图像的价值真正服务于我们的问题解决.

物理素养中的任何一项素养都是学生成长过程中所必须的，教师在教学过程中需要帮助学生达成相应素养的渐进生长历程，让学生在体验与实践中逐渐提升对相应技能的掌握深度，并在应用中悟出相应的方法与思想，最终促进学生素养的提升.