導(dǎo)語(yǔ)：高中物理圖像問題思維錯(cuò)誤及對(duì)策探討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:在物理學(xué)中，物理圖像是表征物理過程和物理規(guī)律的一個(gè)關(guān)鍵方法，其能夠直接反映兩個(gè)物理量之間變化的函數(shù)關(guān)系，將繁瑣的文本描述變得更加直觀。本文從高中生角度出發(fā)，剖析高中生在處理物理圖像過程中存在的思維錯(cuò)誤，在分析的基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的教學(xué)改進(jìn)策略。

關(guān)鍵詞:物理圖像；思維錯(cuò)誤；教學(xué)策略

物理圖像是重要的表征方法，形象展示了物理過程和物理規(guī)律，同時(shí)圖像法也是解決一些物理問題的重要手段。圖像問題能很好地考查學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)與能力，在高考物理中，圖像問題一直是熱門考點(diǎn)。針對(duì)物理圖像問題的教學(xué)研究是教育者一直關(guān)注的重點(diǎn)。鄭其豐在《基于學(xué)情分析的教學(xué)改進(jìn)———以物理圖像問題的復(fù)習(xí)為例》中，運(yùn)用solo理論區(qū)別了學(xué)生在學(xué)習(xí)物理圖像問題時(shí)存在的認(rèn)識(shí)差異，并對(duì)圖像問題的復(fù)習(xí)教學(xué)提出一系列的改進(jìn)建議[1]。潘曉宇在《高中物理圖像學(xué)習(xí)的主要思維障礙及對(duì)策》中，著重分析高中生處理物理圖像存在的主要思維障礙的類型及成因，并提出相應(yīng)的對(duì)策[2]。結(jié)合前人的研究，本文對(duì)高中生解決物理圖像問題的思維錯(cuò)誤進(jìn)行了總結(jié)分類，并提出相應(yīng)的教學(xué)策略。

1解決物理圖像問題的主要思維錯(cuò)誤

在高中階段，學(xué)生對(duì)于物理圖像的認(rèn)識(shí)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，從對(duì)基本的圖形認(rèn)識(shí)，到對(duì)圖像中各要素的物理意義的挖掘，最后將物理圖像與相應(yīng)的物理模型聯(lián)結(jié)起來。高中物理反復(fù)涉及物理圖像的斜率、截距、面積等圖像要素，老師會(huì)解釋強(qiáng)調(diào)其物理意義，學(xué)生也有一定意識(shí)思考物理圖像與物理規(guī)律的聯(lián)系。但學(xué)生對(duì)圖像的認(rèn)知仍然停留在記憶階段，對(duì)物理圖像還不能進(jìn)一步應(yīng)用。當(dāng)面對(duì)具體的物理圖像問題時(shí)，學(xué)生往往沒有正確的物理圖像分析方法，常常出現(xiàn)以下幾種典型錯(cuò)誤：1.1形象淡漠導(dǎo)致圖像中各要素的物理意義不明。在高中物理學(xué)習(xí)中，形象思維對(duì)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理的認(rèn)識(shí)起到了重要作用。在給定的物理情境下，物理圖像是描述物理形象的一種重要形式、手段和工具。圖像中包含點(diǎn)、線、面、斜率、截距等多個(gè)要素，將這些要素放在給定的物理情境中，它們就被賦予了不同的物理意義。形象淡漠導(dǎo)致學(xué)生難以將物理圖像與物理過程聯(lián)系起來，也就難以主動(dòng)分析、挖掘圖像中所隱含的信息。只從物理圖像的單個(gè)要素入手，無(wú)法把握物理圖像的整體。1.2思維定勢(shì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)物理圖像間的負(fù)遷移。思維定勢(shì)是由先前的活動(dòng)造成的一種對(duì)活動(dòng)的特殊心理準(zhǔn)備狀態(tài)，或活動(dòng)的傾向性。思維定勢(shì)的積極作用在于，學(xué)習(xí)相似物理情境下的物理圖像時(shí)，思維定勢(shì)使學(xué)生能夠應(yīng)用已學(xué)過的分析方法迅速解決問題。但思維定勢(shì)也存在消極作用，如果物理情境發(fā)生變化，思維定勢(shì)往往會(huì)阻礙學(xué)生思考。因?yàn)楫?dāng)物理情境發(fā)生變化時(shí)，學(xué)生仍不自覺地將常用的分析方法應(yīng)用到新的物理圖像中，不能靈活轉(zhuǎn)變分析的角度，不能發(fā)現(xiàn)物理圖像與物理情境的聯(lián)系，導(dǎo)致學(xué)生在接觸新的物理圖像的過程中產(chǎn)生了思維障礙。1.3思維的單向性導(dǎo)致解決圖像問題思路。固化思維的單向性是線性思維的一大特點(diǎn)。線性思維的積極作用在于，給予解決圖像問題的一般思路，單向的思維方式也會(huì)導(dǎo)致解決圖像的思維固化。尤其在一些物理情境的物理圖像中，并不包含學(xué)生熟悉的物理量，而是不太常見的物理量的搭配，導(dǎo)致學(xué)生難以從物理圖像著手挖掘信息，難以把握?qǐng)D像中物理量之間的變化關(guān)系。

2教學(xué)策略與片段設(shè)計(jì)

2.1物理量與圖像中要素相聯(lián)系。教師幫助學(xué)生理解物理量在物理圖像中的呈現(xiàn)方式，在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生從物理圖像的軸、點(diǎn)、線、面積、斜率、截距等圖像要素中挖掘其物理意義，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成分析物理圖像的習(xí)慣。教學(xué)片段：教師運(yùn)用PTT展示所學(xué)x-t、v-t等高中物理較為常見的物理圖像。問題1：從這些物理圖像中我們可以獲得哪些信息？教師通過整合物理圖像，從數(shù)學(xué)角度出發(fā)，與學(xué)生分析物理圖像中包含的重要要素，引導(dǎo)學(xué)生從這些基本的圖像要素中獲取信息，引導(dǎo)學(xué)生掌握物理信息在圖像中的呈現(xiàn)規(guī)律，使學(xué)生能從圖像的軸、點(diǎn)、線、面積、斜率、截距等圖像要素去分析圖像，養(yǎng)成從多個(gè)角度看待物理圖像的習(xí)慣。說明：本案例中的物理圖像都是高中物理比較常見的物理圖像，學(xué)生對(duì)其非常熟悉，通過這些典型物理圖像的集中呈現(xiàn)和比較，學(xué)生進(jìn)一步了解了物理圖像中信息的呈現(xiàn)方式。教師強(qiáng)調(diào)物理圖像中的截距、斜率、面積的重要性后，學(xué)生再面對(duì)圖像時(shí)就會(huì)從圖像的這些要素入手去獲取信息。2.2緊抓物理圖像背后的物理情境。物理圖像只有建立在一定的物理情境之上，圖像中的各要素才有物理意義。但一些相似物理圖像中的斜率、面積等要素的物理意義并不能直接類比運(yùn)用。教學(xué)片段：?jiǎn)栴}1：圖1中的1、2圖是常見的運(yùn)動(dòng)圖像，它們代表不同的運(yùn)動(dòng)，我們學(xué)習(xí)過從運(yùn)動(dòng)圖像中挖掘更多信息，如加速度、位移等物理量。那么怎么得到A點(diǎn)的加速度？學(xué)生自主回答，教師總結(jié)。從1圖中直線斜率代表加速度，到2圖的A點(diǎn)對(duì)應(yīng)切線斜率代表加速度。從直線到曲線轉(zhuǎn)變，斜率的物理意義沒有發(fā)生改變。問題2：3圖是電學(xué)中小燈泡的伏安特性曲線，如何求得A點(diǎn)是電燈泡的電阻呢？教師運(yùn)用類似的曲線圖像，讓學(xué)生進(jìn)行思維遷移，學(xué)生會(huì)誤認(rèn)為A點(diǎn)的斜率倒數(shù)對(duì)應(yīng)的是該點(diǎn)的電阻。這時(shí)教師指出學(xué)生的錯(cuò)誤，造成思維沖突。教師與學(xué)生一起回顧歐姆定律的表達(dá)式，線性變化（為定值電阻）時(shí)圖像斜率可以表示電阻阻值。但問題中是小燈泡，電阻的大小時(shí)刻在發(fā)生改變，根據(jù)歐姆定律，導(dǎo)體電阻是電壓除電流而并非切線斜率。說明：從簡(jiǎn)單的線性物理圖像轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷€性物理圖像，回顧圖像中斜率代表的物理意義。再將運(yùn)動(dòng)圖像（x-t、v-t圖像）與后學(xué)的電學(xué)圖像（I-U圖像）相比較，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到將線性圖像的斜率套用到非線性圖像中的錯(cuò)誤典范。面對(duì)圖像中包含相似的圖形時(shí)，需要根據(jù)具體的物理情境與物理量的定義式來判斷，在物理圖像中找尋與未知物理量所對(duì)應(yīng)的圖像元素。2.3自主構(gòu)建物理模型。一些物理圖像的圖形較為繁雜，同時(shí)坐標(biāo)軸代表的物理量之間也沒有直接的物理公式聯(lián)結(jié)，會(huì)造成學(xué)生的思維閉塞，導(dǎo)致對(duì)題目無(wú)從下手。教學(xué)片段：?jiǎn)栴}1：我們?cè)趯W(xué)習(xí)過關(guān)于能量的知識(shí)后，能否畫出能量與時(shí)間的關(guān)系圖？看例題，題中動(dòng)能與時(shí)間的關(guān)系圖是哪個(gè)？從地面豎直向上運(yùn)動(dòng)拋出一只小球，小球運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后落回到地面。忽略空氣阻力，在圖2中選出該過程的小球的動(dòng)能Ek與時(shí)間t的關(guān)系圖像。教師與學(xué)生對(duì)物理圖像進(jìn)行分析。圖像屬于非線性的圖像類型，動(dòng)能Ek與時(shí)間t兩物理量搭配構(gòu)成的物理圖像不常見。教師需要引導(dǎo)學(xué)生把解決問題的思路從物理圖像移開，通過分析題目中所給的條件尋找相應(yīng)的物理模型，屬于運(yùn)動(dòng)學(xué)中的豎直上拋運(yùn)動(dòng)。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式與動(dòng)能定理公式推導(dǎo)把兩個(gè)物理量相聯(lián)結(jié)，從動(dòng)能Ek與時(shí)間t兩物理量關(guān)系式出發(fā)分析它們的函數(shù)關(guān)系，定性給出對(duì)應(yīng)物理圖像的特點(diǎn)，包括單調(diào)性、開口方向、轉(zhuǎn)折點(diǎn)等，根據(jù)這些特點(diǎn)尋找相匹配的圖像。說明：結(jié)合例題，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)解決不常見物理圖像問題的核心———抓住物理圖像與物理公式的聯(lián)系。從物理圖像出發(fā)，尋找與之匹配的物理模型，通過物理公式聯(lián)結(jié)圖像坐標(biāo)物理量，推導(dǎo)物理圖像的函數(shù)表達(dá)式，再?gòu)谋磉_(dá)式出發(fā)分析物理圖像，找出對(duì)應(yīng)的物理模型，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法描述物理圖像的特性，解決這種類型的圖像問題。

3總結(jié)

教師在進(jìn)行物理圖像教學(xué)時(shí)，不但要講透各類物理圖像的內(nèi)涵與外延，更需要從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，分析學(xué)習(xí)物理圖像的思維錯(cuò)誤，以進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭其豐.基于學(xué)情分析的教學(xué)改進(jìn)———以物理圖像問題的復(fù)習(xí)為例[J].物理教師,2018,39(3):86-90.

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[5]馮少安,易繼東.利用圖像解決物理問題應(yīng)掌握三種技能[J].物理之友,2014,30(7):19-21.

作者:谷春暉 姜玉梅 單位:揚(yáng)州大學(xué)瘦西湖校區(qū)