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以“2020年一道中考电学计算题”浅谈学生物理读图能力的培养

2021-07-11黄星高

中学理科园地 2021年2期
关键词:探寻读图能力初中物理

黄星高

摘   要:在物理中考中,图象是其中非常重要的组成部分,占比也是比较大的。因此,教师在教学过程中一定要尽可能地渗透图象教学,学生从图象中获取关键信息,发展科学思维,掌握物理观念,本文以一道电学计算题,探寻学生物理读图能力的培养。

关键词:初中物理;探寻;读图能力

原题呈现:(2020福建省中考33题)如图1甲电路中,电源电压保持不变,R0、R1均为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开S,改变R2的阻值,两电压表示数与电流表示数变化关系如图1乙,当滑片在b端时电流表示数为0.3 A。

(1)求R2的最大阻值。

(2)若滑片置于变阻器的中点位置, R2消耗的电功率为0.8 W,求电源电压U和R0的阻值。

(3)若滑动变阻器滑片每移动1 cm,阻值改变1 Ω,设滑片从a端向b端滑动的距离为x cm,写出R2消耗的电功率P随x变化的关系式,并由此关系式求出R2消耗电功率的最大值。

这是一道电学综合分析能力题,出题者的考查意图,主要是想考查同学们对电学知识的掌握,欧姆定律、电功率公式的应用,从图中获取有用信息的能力,但是要解答这道题,最关键的是要懂得看图,分析题目,如果图看不懂,就算掌握了电学的相关知识也做不出来。

因此,要解答这道题,除了理解题意外,更重要的是看得懂题目所配套的两个图,首先要弄清图1甲的电路连接情况,图1甲是三个电阻串联,滑动变阻器R2滑片从a端移到b端是电阻变大,电压表V1测的是R1R2两端的电压,电压表V2测的是R2两端的电压,电流表A测的是电路的电流,利用图1甲获取的信息就可以知道图1乙中Ⅰ线是电压表V1示数与电流表A示数变化关系,Ⅱ线是电压表V2示数与电流表A示数变化关系,破解了图中的关键信息这道题的解答就迎刃而解了,这道题的标准答案如下:

(1)由图1乙可知,当R2阻值最大时,通过R2的电流为0.3 A,R2两端的电压为3 V

由I=得R2的最大阻值R2max===10 Ω

(2)由图1乙可知, R1===8 Ω

当滑片置于R2的中点位置时,滑动变阻器接入电路的阻值R'2=5 Ω

由P=UI=I2R得I'2R'=I'2×5=0.8 W 解得I'=0.4 A

依题意有U=5.4+0.3×R0

U=0.4×(8+5+R0)

联立解得U=6 V,R0=2 Ω

(3)滑片移动xcm时,滑动变阻器接入电路的阻值R2''=x Ω

I''=

P= I''2R2''=

P===

由上式可知,当x=10,即R2''=10 Ω时,R2消耗的电功率达到最大值,且Pmax=0.9 W

1  初中学生物理读题能力的重要性

纵观全国的中考物理试卷,当中大部分都是含有图象的题目,而这些题目往往也成为学生们出现失误的部分[ 1 ]。在很多题目当中,很多学生在面对不同的图象类题目时经常会被图象迷惑,从而产生对解题的不自信心理。因此,教师平时的教学当中,要注重培养学生的读图能力,要引导学生,当他们在解答图象类题目时,在阅览题目后,一定要从图象中读懂关键的的信息,再结合题意,确定题目当中的变化量,当然担心不能很好地记忆也可以标记出来,在此之后再联想与这些变化量相关的公式。如果学生在理解图象时就没有读出图象传达出的含义,将会导致整个解题过程从开始就已经注定答错。由此也可以看出,初中物理课堂中学生读图能力的养成十分重要,这也是物理核心素养中科学思维能力培养的重要途径,所以教师也要针对当前的教学现状对学生进行相应的改变,使学生能够接触到更好的图象类问题教学方式,使其能够在学习当中不断提升自身对于图象类问题的理解和读图能力,发展学科核心素养。

2  提高学生读图能力的策略

2.1  针对学生的实际情况,紧扣教材,有机渗透

对于任何的教学学科而言,教材都是课堂的基础,教师也应该按照教材开展多种教学模式。因此,物理教师在教学过程中也一定要尽根据实际,针对教学情况结合物理教材,为学生带来最好的教学。在这一过程中教师需要在教学当中以教材为基础,在教学当中充分考虑学生的实际学习情况,以此为学生带来良好的读图能力的训练。例如,学生在八年级开始学习物理的时候,在第一节课介绍什么是物理以及如何学习物理的时候,就要开始引导学生结合图形理解含义(如图2),这幅图是人教版开头的科学之旅的配图,教师可以引导学生通过此图,把物理学知识看成是海洋,同学们就是图上的小孩,发现了漂亮的卵石和贝壳,并为此感到欢欣鼓舞,但更渴望探知波涛汹涌的大海!让我们扬起理想的风帆,乘上探索物理的小舟,开始科学之旅[ 2 ]。

当然,物理教师自身先要认识到图象对于物理学习的重要性,并尝试着找出两者之间的关系,在课堂上有机地为学生渗透相关的读图和解题能力。当教师在讲授新课时,遇到图象类情景,物理教师就可以让学生们找出其中涉及到的教材中的内容,并让学生尝试找出两者之间的联系和变化。通过这种方式不仅能够让学生的读图能力得到很大的提升,同时也能够让学生更好地理解图象当中所反馈的信息。当学生能够理解其中的含义之后,教师则可以让学生说出其中具有哪些物理知识,并让他们尝试找出教材中包含的相关知识点,并引导他们结合图的内容的理解知识[ 3 ]。

例如在学习到物态变化的熔化时,教师要引导学生理解物质熔化时的温度变化图象(图3),从图象中区别晶体和非晶体。如何从晶体的熔化图象中找出晶体的熔点,晶体的熔化時间,从横坐标时间的变化知道熔化时一直要吸收热量,此时可以配上相应的知识练习,让学生阅读找出图中的内容,并学会找到题目中有效的变化量,学会如何抽出其中的有效内容并很好地将其融入到解题当中,顺利地思考出解题思路。通过这样的方式可以培养学生的阅读能力,在这一过程中,如果学生不能够很好地找出图中的知识,那么他们将很难理解图的存在意义,自然也无法通过图象寻找出解题的方式。长此以往,学生无法提升自身的读图能力,就会望图生惧,学生也会失去对物理学习的兴趣。

2.2  以数学知识为切入点,利用类比思维

教师在教学过程中要善于将数学知识引入到课堂中来,通过类比的方式让学生更好地理解物理相关知识,并使其能够更好地看待物理图象中的各种变量,使学生能够更好地学习物理知识[ 4 ]。

例如,当学生学到机械运动的速度知识时,教师就可以利用学生学过的数学知识中的一次函数形式进行类比(图4),比如将y=kx类比物理中的s=vt的公式;也可以将各个变量进行类比,比如y类比s、x类比t等等;除此之外还可以将变量之间的关系进行类比,即y与x成正比关系与s与t成正比关系相类比。并找出他们之间的区别和联系,实现数学知识为物理服务,通过这种方式,让学生可以快速通过图形读出题目当中所体现的初中物理的知识,并将这些知识点转化到自己的脑海中,在考试的时候也能够及时发现图中的有效信息,并将所学的物理知识灵活地运用,顺利解出答案。

2.3  培养学生的学习习惯,构建有效的读图方法

前文已经提到,在教学过程中,教师需要帮助学生建立起正确的读图方法,使其能够快速地理解题目中的具体含义,找出合理的解题方案。在正常的教学过程中,物理教师要培养学生良性的学习习惯,在学习中引导他们如何正确地进行读图,并使他们养成正确的学习习惯和读图习惯。当然,在此过程中,初中物理老师还要对学生进行指导,传授其正确读图的方式和方法,甄别其中的有效信息,使其能够快速地找出利于解题的信息,并将其应用在解题过程中,快速地完成解题。例如,如图5甲所示,水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,其F-t和v-t图象分别如图5乙和图5丙所示。由图象可知, 9~12 s内,推力对物体做功________J;t=2 s时,物体受到的摩擦力是________N,物体受到的摩擦力方向         。

由图5丙知,9~12 s时,物体做匀速运动,且v=1 m/s;由图5知,9~12 s时的推力F=6 N,推力F做功W=Fs=Fvt=6 N×1 m/s×3 s=18 J;由图5丙可知,在0~3 s内物体处于静止状态,推力和静摩擦力是一对平衡力;由图5乙可知,在0~3 s内推力大小为3 N,所以物体受到的静摩擦力大小为3 N, 0~3 s内物体始终受到水平向右推力,所以受到的摩擦力方向水平向左。

通过这种方式,不仅能够帮助学生快速地提升个人的读图能力,同时也可以利用这种方式,加强学生对于物理知识点的掌握程度,促进其整体物理能力的提高。

2.4  要善于发现学生出现的错误,进行针对性的读图训练

正所谓失败是成功之母,教师在教学过程中也要积极发现学生经常出现错误的知识点和题目,这样才能够更好地引导学生,使其能够正确看待自己的错误,并积极纠正[ 5 ]。在初中物理中,图象类题目的占比是比较高的,这也给了初中生很多锻炼的机会。教师在平时的测试、月考、期末考当中都要做好总结工作,将学生经常出现错误的题型和知识点进行记录,并针对这些问题制定合理的教学方案,使学生能够通过教师的讲解快速地理解并学会如何解决。通过这种方式,不仅能够让学生更好地完成答题,同时也能够培养他们的联想和知识结合能力,促进个人的全面发展。

3  结束语

图象在初中物理教学中有着非常重要的作用,并且在各种练习和考试中大量出现,教师在教学中要充分重视图象类问题对于物理教学的重要性,并采取适合学生的教学方案为学生带来良好的教学,使其能够在学习物理的过程中当中结合图象更好地学习物理,在考试中能根据题目的实际情况灵活运用解题公式和思路。通过这样的方式不仅能够帮助学生取得良好的成绩,同时也能够建立起他们的学习自信心,对于他们核心素养的发展都具有非常重要的意义。

参考文献:

[1] 黄晓辉. 翻转课堂教学模式在初中物理教学中的运用分析[N].科学导报,2020-6-19:B03.

[2] 陈旭.核心素养下初中物理处理小组合作探究教学的路径[N]. 科学导报,2020-5-22:B03.

[3] 徐杰.基于类比建模让“猜想”之苗在物理情境中生根发芽——以苏科版初中物理“电功”教学为例[J].物理教學探讨,2020,38(5):26-27.

[4] 冯永礼.初中物理教学中学生创新能力的培养研究[J].才智,2020(13):20.

[5] 张睿,李静.基于“智慧学习平台”大数据的初中物理教学实践——以南京市雨花台中学初中物理教研组为例[J].物理通报,2020(5):103-107.

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