梁國盛
物理坐標曲線圖象,既能準確、直觀地描述物理過程,又能幫助人們發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律。中考試題通過物理坐標圖象,可以考查學生獲取信息能力、邏輯推理能力、分析歸納能力、作圖能力和語言表達能力。坐標圖象題在近年中考試題中出現(xiàn)的頻率非常高,本文將對此類試題進行統(tǒng)計、分析和歸類,并提出相應的備考策略,希望能為教師備課和考生復習提供較全面的參考意見,也懇請同行對本文的不足之處進行指正。
一、中考坐標圖象試題的類型和趨勢
1.中考考查的曲線類型多元化,包括力學、電學和熱學等初中重點內(nèi)容;2.坐標圖象題在近年中考中出現(xiàn)的頻率非常高;3.坐標圖象題雖然不是每年必考,但近年有加強考查的趨勢。
筆者推想:出題者青睞于坐標圖象題,從考題引導教師和學生,注重物理過程的體驗和分析,在知識、方法和能力方面共同提高。坐標曲線圖象,還是初中和高中物理學習、解題綜合能力的重要銜接。
二、中考坐標圖象試題的應對策略
(一)、教師一定要引導學生重視物理規(guī)律的學習、理解和記憶。如果學生對物理規(guī)律的理解不準確,學再多的解題技巧也是枉然。
(二)、教師在進行中考復習指導時,注意讓學生達到四個目標:會認、會讀、會畫和會變。下面筆者分別舉例說明。
1.會認:能從給出的圖象中辨認反映典型物理過程的曲線。
例如:學生易混淆的s-t圖象和v-t圖象。下圖中甲和乙,丙和丁看起來都差不多,但描述的物理過程卻大不相同!圖甲的物體作勻速直線運動,從原點出發(fā),而圖乙的物體作加速直線運動;圖丙的物體以2.0m/s的速度作勻速直線運動,而圖丁物體一直處于靜止狀態(tài),停在正方向離原點2.0m的位置。
因此,利用圖象解題時:首先要辨認坐標軸表示的物理量,判斷出圖象的類型和反映的規(guī)律,再進一步分析和計算。
2.會讀:題目的條件是通過坐標圖象來描述的,解題時能從圖象中獲取對應的解題信息。
根據(jù)獲取信息的難易程度,還可分為三個層次的能力要求。
①能根據(jù)題意,直接找到坐標曲線上的對應點或線,讀出圖象的點、線和斜率等信息(曲線的起點、終點、拐點和斜率往往是解題的關(guān)鍵),通常還可作出與橫、縱坐標平行的輔助線,從坐標上獲取解題信息。例如:
2016廣東6、如題6所示是甲和乙兩種物質(zhì)的質(zhì)量和體積關(guān)系圖象,下列說法正確的是()
A、乙物質(zhì)的密度比水大
B、體積為50cm3的乙物質(zhì)的質(zhì)量為35g
C、質(zhì)量為25g的甲物質(zhì)的體積為30cm3
D、當甲和乙兩物質(zhì)的質(zhì)量相同時,乙物質(zhì)的體積較大
分析與解答:根據(jù)題意,過縱坐標為25g的點作平行于橫坐標的輔助線分別與甲、乙圖象交于a、b兩點,如題6
答圖中l(wèi)1所示,由a、b兩點的坐標可知:當甲和乙兩物質(zhì)的質(zhì)量均為25g時,甲物質(zhì)體積為20cm3,而乙物質(zhì)的體積為30g,乙較大,且乙質(zhì)量和體積之比即密度(曲線的斜率)較小,故C錯誤,D正確;如果再過橫坐標為50cm3的點作平行于縱坐標的輔助線l2,與乙圖象交于c點,從c點的縱坐標可知:體積為50cm3的乙物質(zhì)的質(zhì)量為40g,故B錯誤。
因此,學生需要在看清楚坐標軸所映的物理量的基礎(chǔ)上,根據(jù)題意,迅速找到圖象上的對應點、線和斜率等信息,獲取其代表的物理意義,再結(jié)合物理概念和規(guī)律來解答。
②能根據(jù)題意,找到曲線上的巧合點,獲取解題信息。如:
2012廣東14.有一種亮度可以調(diào)節(jié)的小臺燈,其電路如圖8甲。電源電壓為24Ⅴ,燈泡L的額定電壓為24Ⅴ,通過燈泡L的電流跟其兩端電壓的關(guān)系如圖8乙。當燈泡正常發(fā)光時,燈絲的電阻為Ω。調(diào)節(jié)滑動變阻器R,使燈泡的實際功率為3.6W時,燈泡兩端的電壓是Ⅴ,滑動變阻器R連入電路的阻值是Ω。
分析和解答:第一個空要求學生能根據(jù)題目要求,直接找到圖像上當電壓(橫軸)為24V時曲線上對應的點,可得出此時流過燈泡的電流(縱軸)為0.4A,再結(jié)合歐姆定律求解。這里相當于本文第一層次的要求。
解答第二、三兩個空時,學生就不能直接從題目中找出曲線上相應的點,必須掌握實際功率的計算方法,根據(jù)電功率的公式P=UI,找到曲線上的巧合點,即橫坐標和縱坐標乘積剛好為3.6W的點。然后,學生才能根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律、電流規(guī)律求解第三個空。可見,物理規(guī)律的學習和讀圖能力要求比之前都有所提高。
3.會畫:能根據(jù)實驗數(shù)據(jù),運用數(shù)學手段,畫出坐標圖象,并分析處理實驗數(shù)據(jù)。由于實驗誤差不可避免,所以根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫圖時,應使圖線畫成直線或光滑曲線,讓實驗數(shù)據(jù)點大致均勻分布在圖線附近,對于個別離線較遠的點可以舍去,而不必讓圖線經(jīng)過每個實驗數(shù)據(jù)點。例如
2015廣東18.在“探究水的沸騰”實驗中,如題18-1圖所示?!葡卤硎羌訜徇^程中不同時刻水的溫度記錄,其中有一個記錄錯誤的實驗數(shù)據(jù),請指出該錯誤的數(shù)據(jù)是,這樣判斷的理論依據(jù)是。⑶ ……⑷請根據(jù)表格的正確數(shù)據(jù)在題18-2圖中畫出水加熱直至沸騰時溫度隨時間變化的圖象。
時間/min012345678
溫度/℃909294969898959898
分析:試題要求考生掌握水沸騰時,吸熱但溫度保持不變的特點。從表格中的實驗數(shù)據(jù)可以看到,6min記錄水的溫度是95℃,但該時刻前后水的溫度均為98℃,可見95℃是錯誤的,根據(jù)數(shù)據(jù)畫圖象時應該將該數(shù)據(jù)剔除,畫出直線或光滑曲線如題18答圖所示。
同類型的試題還有:2012年17.(2)。
4.會變:當題目要求根據(jù)實驗數(shù)據(jù),利用坐標圖象分析處理實驗數(shù)據(jù)時,應將物理量之間的反比例關(guān)系轉(zhuǎn)化為正比例關(guān)系進行畫圖。試題中要求作反比例函數(shù)圖像并得出結(jié)論的情況并不多見,這里筆者提出的方法僅供參考,以作試題的拓展延伸。
例如,學生在做“探究通過導體的電流與電壓、電阻的關(guān)系”的實驗時,先保持導體的電阻不變,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的I-U圖像,容易得出通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比關(guān)系;接著又保持導體兩端的電壓不變,測出了多組電流與電阻的關(guān)系后,如何才能通過作圖進行數(shù)據(jù)處理,找出電流與電阻之間的函數(shù)關(guān)系呢?
如果學生直接根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出I-R圖像,曲線所反映的反比關(guān)系就較難判定。此時,學生如果能作出I-1R圖像,由于所畫出的曲線為過原點的直線,就能夠從圖象中非常直觀地得出結(jié)論:導體兩端的電壓一定時,通過導體的電流與導體的電阻成反比。
綜上所述,應對中考物理坐標曲線圖象題的策略可歸納為:
1.首先觀察圖象的橫、縱坐標軸,明確其表示的物理量;
2.認清曲線的變化趨勢或規(guī)律,弄清曲線的起點、終點和拐點、極值點和斜率等所表示的物理意義;
3.結(jié)合題目要求,從圖像中提取相關(guān)信息和數(shù)據(jù)進行解答。有的題目根據(jù)題意即可直接找到圖像中對應的點、線和斜率所表示的意義求解,有的題目則需要找到圖像中對應坐標的巧合點,還有的題目卻要將圖像描述的物理過程具體化,畫出物理情景的草圖,展示出關(guān)鍵的狀態(tài)或位置,才有利于迅速找出各相關(guān)物理量之間的關(guān)系來求解;
4.作圖時,先確定坐標表示的物理量和單位,再描點,后連成光滑曲線,還可將反比例關(guān)系轉(zhuǎn)化為正比例關(guān)系作圖。
為方便記憶,筆者又將應對策略縮簡為:物理規(guī)律駐心中,坐標曲線辨坐標;會認會讀找巧合,曲線拐點是關(guān)鍵;曲線規(guī)律轉(zhuǎn)草圖,作圖反比變正比。
(作者單位:廣東省中山市華僑中學528400)