摘 要：物理圖像主要用于對(duì)兩個(gè)量或多個(gè)量之間的相互關(guān)系進(jìn)行表示，呈現(xiàn)物理過(guò)程或規(guī)律，多次出現(xiàn)在中考試題當(dāng)中.因物理圖像具有一定的抽象性、邏輯性，增加了初中生理解的難度，為幫助初中生更好地突破這一學(xué)習(xí)難點(diǎn)，文章通過(guò)例題，從點(diǎn)段分析、再現(xiàn)情境、數(shù)理結(jié)合、圖像串燒、趨勢(shì)分析、預(yù)測(cè)結(jié)果等方面入手，提出破解圖像問(wèn)題的具體方法，以供初中物理教師及學(xué)生借鑒和參考.

關(guān)鍵詞：初中物理；圖像；解題

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）29-0080-03

收稿日期：2023-07-15

作者簡(jiǎn)介：楊鏈（1988.4-），男，新疆人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，從事物理教學(xué)研究.

基金項(xiàng)目：本文系烏魯木齊市教育科研規(guī)劃，課題名稱“深度學(xué)習(xí)對(duì)改變初中生學(xué)習(xí)物理困難的研究”（課題編號(hào)：SJKYX2021ZWu020）

物理作為一門(mén)重要學(xué)科，其研究?jī)?nèi)容主要以“兩個(gè)量、多個(gè)量相互關(guān)系”為主，而圖表法、圖像法等手段的運(yùn)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些關(guān)系的有效表示^[1].為幫助初中生更好地理解和應(yīng)用物理圖像，提高物理圖像問(wèn)題的解題效率，突破物理圖像的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，文章將通過(guò)典型例題分析圖像問(wèn)題的解題策略.

1 點(diǎn)段分析，再現(xiàn)情境

點(diǎn)段分析主要是指逐個(gè)分析圖像關(guān)鍵點(diǎn)、關(guān)鍵段，從而獲得有用的物理信息.再現(xiàn)情境主要是指學(xué)生通過(guò)運(yùn)用擬人的方式，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)中的物體進(jìn)行有效模擬，然后，采用串聯(lián)物理信息的方式，達(dá)到再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)情境的目的，為后期解決物理問(wèn)題提供重要的依據(jù)和參考^[2].

例1 小紅同學(xué)加熱冰塊，將冰塊融化為水，水加熱后沸騰過(guò)程繪制成如圖1所示的溫度隨時(shí)間變化的圖像.下列說(shuō)法正確的是（ ）

A.水沸騰后，水溫度一直維持100 ℃，這表明處于沸騰狀態(tài)的水不會(huì)出現(xiàn)吸熱現(xiàn)象

B.冰在整個(gè)融化過(guò)程，溫度始終保持不變

C.與水相比，冰的升溫比較快，這表明冰的比熱容相對(duì)較小

D.圖中DE段主要代表冰的熔化過(guò)程

在求解這道物理圖像題時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析四個(gè)關(guān)鍵段所傳遞的重要信息.學(xué)生經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)：AB段，隨著加熱時(shí)間不斷推移，在冰塊吸熱狀態(tài)下，溫度始終保持不變，冰塊開(kāi)始出現(xiàn)熔化現(xiàn)象，此時(shí)，固液態(tài)共存，整個(gè)熔化過(guò)程所花費(fèi)時(shí)間為6 min，熔點(diǎn)為0 ℃，最終呈現(xiàn)為液態(tài)；CD段，隨著加熱時(shí)間不斷推移，水會(huì)吸走大量的熱量，此時(shí)溫度呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢(shì)；DE段，隨著加熱時(shí)間不斷推移，水會(huì)吸走大量的熱量，并進(jìn)入沸騰狀態(tài)，溫度始終保持不變，并呈現(xiàn)出液態(tài)，整個(gè)沸騰過(guò)程花費(fèi)6 min，沸點(diǎn)達(dá)到100 ℃.學(xué)生通過(guò)分析關(guān)鍵點(diǎn)、關(guān)鍵段，采用擬人化方式，串聯(lián)整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程，然后，采用排除法，得到最終正確答案為C.

最后，引導(dǎo)學(xué)生思考C答案正確原因，學(xué)生經(jīng)過(guò)思考后，做出以下解釋：加熱冰升高40 ℃，用了2 min，這表明，每分鐘可以升高20 ℃；水從0 ℃變成沸騰狀態(tài)用了6 min，這表明每分鐘升高16 ℃，所以，冰與水相比，冰的升溫速度相對(duì)較快，因此，冰的比熱容相對(duì)較小.

2 數(shù)理結(jié)合，圖像串燒

初中生已經(jīng)重點(diǎn)學(xué)習(xí)和掌握函數(shù)正比例、反比例、二次函數(shù)等數(shù)學(xué)知識(shí)，因此，物理教師要引導(dǎo)學(xué)生利用初中數(shù)學(xué)知識(shí)解答物理圖像題，培養(yǎng)學(xué)生熟練運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力^[3].

例2 將甲、乙兩種不同物質(zhì)的質(zhì)量（m）與體積（V）關(guān)系圖像表示為如圖2所示，下列說(shuō)法正確的是（）.

A.當(dāng)兩種物質(zhì)的體積相同時(shí)，甲物質(zhì)的質(zhì)量相對(duì)較大

B.當(dāng)兩種物質(zhì)的質(zhì)量相同時(shí)，乙物質(zhì)的體積相對(duì)較大

C.與乙物質(zhì)相比，甲物質(zhì)的密度相對(duì)較大

D.乙物質(zhì)的密度為1.25×10³kg/m³

在求解這道物理圖像題時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生回憶同一物質(zhì)質(zhì)量與體積之間的關(guān)系，然后，提出問(wèn)題：哪個(gè)學(xué)生可以站起來(lái)解釋這四個(gè)選項(xiàng)的對(duì)錯(cuò)？在教師的鼓勵(lì)下，學(xué)生回答：首先，采用垂線法，向橫軸引出一條垂線，通過(guò)圖像截取并確保兩種物質(zhì)的體積相同；然后，對(duì)比甲乙質(zhì)量值，經(jīng)過(guò)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)甲物質(zhì)的質(zhì)量小，說(shuō)明選項(xiàng)A錯(cuò)誤.同理，使用相同方法，向縱軸引出一條垂線，通過(guò)圖像截取并確保甲乙兩種物質(zhì)的質(zhì)量相同，對(duì)比甲乙兩種物質(zhì)的體積值，經(jīng)過(guò)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)乙物質(zhì)體積小，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤.接著，在前兩項(xiàng)分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用密度計(jì)算公式，可以得出甲物質(zhì)的密度較小，所以，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.最后，在乙圖像上，選取某一交叉點(diǎn)，該交叉點(diǎn)的縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的比值就是乙物質(zhì)的密度值，并對(duì)最終結(jié)果進(jìn)行單位換算，得出D選項(xiàng)正確.本題當(dāng)中，甲乙兩物質(zhì)的質(zhì)量與體積的圖像實(shí)際就是數(shù)學(xué)當(dāng)中的正比例函數(shù)圖像，數(shù)學(xué)當(dāng)中的斜率即與物質(zhì)的密度相對(duì)應(yīng)，所以通過(guò)比較圖像的斜率也可快速得出兩種物質(zhì)密度的大小關(guān)系.

3 趨勢(shì)分析，預(yù)測(cè)結(jié)果

目前，物理圖像題除了涉及到定量計(jì)算題外，還涉及到定性表述題，定性表述題需要學(xué)生學(xué)會(huì)分析圖像趨勢(shì)^[4].但是，大部分學(xué)生在求解這種類型物理圖像題時(shí)，往往比較困難，這是由于部分選型表述類似，并無(wú)明顯區(qū)別，一不小心就會(huì)落入命題者的陷阱之中.

例3 一小石塊從某一位置自由下落，如果忽視空氣阻力，小石塊整個(gè)落地過(guò)程所對(duì)應(yīng)的勢(shì)能（E_p）隨著時(shí)間（t）變化圖像可能是圖3中的哪一個(gè)圖像.

教師引導(dǎo)學(xué)生回憶重力勢(shì)能的影響因素，考慮到小石頭自由下落，如果忽視空氣阻力，會(huì)產(chǎn)生怎樣的運(yùn)動(dòng)形式.學(xué)生經(jīng)過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)在相同時(shí)間內(nèi)，小石頭下落的高度呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，所以重力勢(shì)能隨著時(shí)間的推移不斷減小，而且減小的越來(lái)越快，選項(xiàng)C正確.這道題分析的關(guān)鍵是要清楚小石頭下落時(shí)，速度越來(lái)越大，相同時(shí)間內(nèi)下落的高度越來(lái)越大，進(jìn)而得出重力勢(shì)能隨著時(shí)間的變化趨勢(shì).

4 尋找關(guān)聯(lián)量，破解選拔性試題

為培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立自主學(xué)習(xí)能力，教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)構(gòu)建相應(yīng)的知識(shí)體系.而這一目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)，需要教師引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)自身的認(rèn)知，發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用新知識(shí).對(duì)于這類復(fù)雜的圖像問(wèn)題，需要通過(guò)尋找圖像中的關(guān)聯(lián)量，進(jìn)而破解選拔性試題.

例4 在電磁鐵外軸線中，為研究影響其磁感應(yīng)強(qiáng)度值的因素，某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖4所示的電路圖.

圖甲所用到的電源電壓值為 6 V，磁感應(yīng)電阻用R表示，磁感應(yīng)電阻在不同磁感應(yīng)強(qiáng)度下阻值的變化曲線如圖5所示 .此時(shí)，斷開(kāi)圖乙的S₂開(kāi)關(guān)，閉合圖甲的S₁開(kāi)關(guān)，電流表讀數(shù)為多少mA.

教師引導(dǎo)學(xué)生審題，找到“磁感應(yīng)強(qiáng)度”這一新物理量，盡管學(xué)生對(duì)該新物理量比較陌生，但是，通過(guò)分析圖像，不難發(fā)現(xiàn)磁感應(yīng)強(qiáng)度這一新物理量會(huì)影響磁感應(yīng)電阻的阻值，它們存在關(guān)聯(lián).學(xué)生在求解該題目時(shí)，說(shuō)出以下求解思路：首先，要想求出電流表的讀數(shù)，應(yīng)計(jì)算出電壓、電阻值，已知電壓為6 V，此時(shí)，需要求解出電阻值，經(jīng)過(guò)審題后，發(fā)現(xiàn)S₂開(kāi)關(guān)是斷開(kāi)的，接著通過(guò)觀察圖4，不難發(fā)現(xiàn)電磁鐵不存在磁性，這說(shuō)明磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，通過(guò)讀圖發(fā)現(xiàn)，磁感應(yīng)電阻阻值為100 Ω，所以，最終答案為60 mA.

綜上所述，為提高初中物理圖像問(wèn)題的教學(xué)水平，教師要在全面分析圖線的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)初中生學(xué)會(huì)分析和觀察圖線特點(diǎn)，并從圖像題中提取關(guān)鍵信息，培養(yǎng)抽象思維能力，提高靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題能力，同時(shí)提高物理圖像問(wèn)題的解題效率.

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉琬.關(guān)于初中物理圖像題教學(xué)的思考[J].數(shù)理化解題研究，2022（23）：98-100.

[2] 史景楠.“雛形教學(xué)”理念下初中物理運(yùn)動(dòng)圖像的問(wèn)題分析[J].中外交流，2019（52）：354-360.

[3] 楊小春，朱超穎.初中物理圖像類問(wèn)題的教學(xué)難點(diǎn)與策略分析[J].教學(xué)與管理（中學(xué)版），2021（6）：71-73.

[4] 馮順蘭.圖像法在初中物理教學(xué)中的運(yùn)用：以透鏡成像為例[J].科教導(dǎo)刊-電子版（中旬），2021（6）：122-123.

[責(zé)任編輯：李 璟]