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都说物理难！尤其是高一的学生一上来就感觉到高中物理学习的压力,为什么呢?笔者认为是学生的物理知识表征能力缺失导致的,尤其是物理图象的建构能力差,无法参透物理概念、规律的本质.本文结合自己教学经验就高一物理图象及其教学策略这一视角进行分析,望能有助于高中物理教学,尤其是帮助刚刚踏入高中的学生顺利完成过渡.

一、对物理图象的认识

1.物理图象外显为图形

高中物理教材中有很多物理图象,图形是其主要外化形式,如我们可以用带有箭头的有限线段来表示力,这样的图象叫“力示意图”,如果要求的比较高的情况下,还可以通过“力的图示”将力的三要素完整的表示出发.再例如,速度、位移、加速度都和力一样属于矢量,我们可以将力的示意图推广到作这些矢量的示意图,如此一来为矢量运算提供了基础.

在物理图象本身来看,物理图形有些是静态的,而有些则是呈现出动态化,就拿物体受力处于动态平衡的情况来看,就可以借助于外化的动态图形反映出物理量之间的关系.

2.物理图象信息量大

对于物理图象而言,是由多个基本元素构成的,折射出来的是“物理模型”,物理图象中反映的各个物理学参量,则反馈着物理模型之间的关系,例如,速度-时间图象,位移时间图象,首先它们反映了两个物理量之间的对应关系,同时除了物理量本身在图象中的反映外,图象切线的斜率、图象和坐标轴的截距、图象和坐标轴围成的面积等等都有其特定的含义.而且这种图象反映出来的动态性变化往往和特定的物理学定理、定律相联系.

例1物体静止在水平桌面上,先在给它施加力,物体以恒定的正向的加速度运动了10s,接着以恒定的速度做直线运动,下面能正确描述这一情况的图象是（）.

点评这个就是图象信息处理的问题,涉及到位移时间图象如何反映匀加速直线和匀速直线运动的规律.

3.物理图象搭建了严密的物理知识结构

物理学是具有很强系统性的学科,可以借助于概念图的形式将物理知识结构反映出来,而且实践经验表明,学生通过概念图的形式自主搭建的知识结构越是有序、丰富,学生画出来的物理图象就越清晰,知识的完整度也自然越高,知识自上而下成为一个严密的系统如图1所示.

二、作受力图对高一物理学习的重要性

高一阶段,尤其是上学期的高中物理,主要就是受力分析,共点力的平衡和牛顿运动定律.这些主要知识都离不开“画图”.我们必须培养学生的作图意识,才能有效提升学生解决物理问题的能力.笔者曾经就一条力学问题做过调研.

例2一个杂技演员表演走钢丝,当其走到终点时,钢丝和水平方向成一个角度θ,已知θ <90°,求此时钢丝上的张力与演员重力的比值.

例2是我校高一期中考试中的一道计算题,笔者抽取了本校不同物理老师教的5个班高一学生（一共286人）的解答情况进行了统计,统计结果如下：

情况有图对有图错无图对无图错没做的

人数百分比9834.3%4716.4%279.4%175.9%9733.9%

统计结果分析从这一道题的解决来看,有97人没有完成该题,将这97人剔除,那么完成了这道题的学生共189人,其中有145人画了力的示意图,占比76.7%,其中画出示意图并且正确解答的有98人,占比达到了51.9%.后来笔者对“无图对”的学生进行了再访,他们都表示在卷子上没有画力的示意图,但是在草稿纸上画了.而“有图错”的比例是16.4%,为什么有图还会错呢?大多数学生是角度上看错了,根本原因在于没有用三角板严格作图,导致了几何关系没有找准.从这个统计结果我们可以看出,如果没有完成该题的97人也归到没有作图来分析的话,那么可以看出没有作图而失分的学生比例要达到39.8%,再加上作图到位的16.4%,可见作受力分析图在解决力学问题上的重要性.

三、基于物理图象的教学策略

既然物理图象承载着如此多的信息,又对理解物理概念、解决物理问题那么重要,那该如何借助于物理图象促进高一物理教学更为有效性呢?

下面以“加速度”教学为例进行简单的分析.梳理教学流程如图2所示：

具体教学环节的设计如下表所示：

教学环节教学设计

情景引入提供文字资料、视频资料,给学生呈现的出于“加速度”学习相关的情景

被定义量引入被定义量的目的在于“描述速度变化的快慢”

确定变量确定两个和定一辆间接相关的物理量：速度和时间

文字定义速度的变化量和发生这一变化所需时间的比值叫做加速度

公式定义a等于ΔvΔt

绘制函数图象用DIS测定沿轨道下滑物体的加速度,并生成速度时间图象.

类比相似图象回过去和学生一起回顾用位移时间图象得出速度概念的方法,利用速度时间图象,讨论加速度的定义