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对初中同学而言,在物理学习中善于把抽象的文字语言转化成直观的图像语言,能更好地理解知识内在的联系,能有效地提升记忆的效率,提高思维的速度和质量.本文以“滑轮组”和“机械能”知识点来说明知识图像化的策略.
1绘制图像,理清各物理量间数量关系
滑轮组是初中物理教学中的一个难点,其涉及十二个独立的物理量,学生常犯的错误是:找不准物理量之间的对应关系,在计算中因张冠李戴而发生计算错误,怎么解决这个问题呢?对这类问题我们可以分三步来解决.
第一,梳理滑轮组有关物理量间关系,并进行归类.
涉及滑轮组的物理量大概有12个,我们可以把这12个有关物理量“按对应关系”进行归类.它们可以分成三类:一类是与绳头有关的物理量,包括F、S、V绳、P总、W总;第二类是与重物有关的物理量,包括G、h、V物、P有、W总;第三类是与动滑轮有关的物理量,包括G′、W额.我们可以用图1表示,甲、乙、丙三个线框内的物理量都是相关的,与其它圈内的物理量间就需要通过绳子的股数关系进行推导.
第二,要找出各圈内、外物理量之间的关系.
当我们把表1中的各量间内在关系都能理清楚并记住的时候,我们就突破了滑轮组问题的难点,真正理解了滑轮组知识.
第三,渐进式训练,提高反应速度和准确度.
首先,由教师提供一组仅涉及某个圈内物理量计算的题目(如仅是丙圈内),通过老师范例讲解,然后让学生进行现场训练.当大部分学生对三个圈内物理量的计算都过关后,教师出示第二组题目,本组题目涉及两个圈间的计算.让学生把题目中的相关已知物理量,全部规范地标注到图上,形成与上图类似的图,此时再由学生回顾圈间量的关系,把图中的数据代入,求得答案.如此训练后,90%以上学生都能掌握滑轮组问题的解决方法,从而真正突破教学难点.
2借助图像,理清各物理量内在的逻辑关系
能量是初中物理三大知识版块之一,是物质世界运动的动力来源.当机械能和内能综合在一起时,很多学生就会概念混淆,从而判断失误,怎么解决呢?
第一,要求学生自已画出能量知识图.
学生通过自己画图梳理知识,并在课堂上由教师组织讨论点评,找出最准确反应各能量间关系的图像,如图2.
第二,明确机械能是宏观能量,内能是微观能量.
从宏观角度看,机械能分为动能和势能,势能又分为重力势能和弹性势能.这类能量是宏观物体由于运动、被举高、发生弹性形变而具体的能.动能影响因素是物体质量和速度;重力势能影响因素是物体质量和被举高度;弹性势能的影响因素是物体弹性形变量的大小.
从微观角度看,内能是物体内部分子具有的能量,是人眼看不见的,那么,我们怎么观察呢?通常情况下,我们是通过外显的温度变化,来间接判断内能的变化,当物体温度升高时,分子动能增大,分子内能也就增大.因此,温度是物体内能改变的一个宏观量度.
第三,明确能量间的转化规律.
能量转化的判断方法是:甲能量减少了,乙能量增多了,这种情况下我们才可以说甲能量转化成了乙能量.如苹果在空气中下落,我们知道苹果的重力势能在减少,而动能在增加,此时增加的动能是由重力势能转化来的.机械能在转化过程中,如果没有摩擦阻力存在,那么总机械能是守恒的.
机械能和内能的转化问题对同学们有一定的压力,这种转化也必然涉及两种能量的变化判断,当机械能转化为内能时,机械能必然要减小,内能必然要增加;反之,内能转化成机械能时,内能必然要减少,机械能必然要增加.这其中的一减一增,就是我们所说的转化.如匀速下降的雨滴的能量转化问题,在这个情景中,同学们常会认为:重力势能转化为动能再转化为内能.有这种错误认识是没有真正理解转化的必要前提是:一减一增.这过程中动能未变,所以不存在转化为动能的过程.此过程是重力势能直接转化成内能.
学生通过绘制图像对知识进行深加工的过程,理清了知识内在关系,实现了物理语言和图像语言的转化.图像化的结识结构能有效提高学生记忆的效率,防止概念混淆,从而提高了物理思维的准确性,提高了思维的质量.
1绘制图像,理清各物理量间数量关系
滑轮组是初中物理教学中的一个难点,其涉及十二个独立的物理量,学生常犯的错误是:找不准物理量之间的对应关系,在计算中因张冠李戴而发生计算错误,怎么解决这个问题呢?对这类问题我们可以分三步来解决.
第一,梳理滑轮组有关物理量间关系,并进行归类.
涉及滑轮组的物理量大概有12个,我们可以把这12个有关物理量“按对应关系”进行归类.它们可以分成三类:一类是与绳头有关的物理量,包括F、S、V绳、P总、W总;第二类是与重物有关的物理量,包括G、h、V物、P有、W总;第三类是与动滑轮有关的物理量,包括G′、W额.我们可以用图1表示,甲、乙、丙三个线框内的物理量都是相关的,与其它圈内的物理量间就需要通过绳子的股数关系进行推导.
第二,要找出各圈内、外物理量之间的关系.
当我们把表1中的各量间内在关系都能理清楚并记住的时候,我们就突破了滑轮组问题的难点,真正理解了滑轮组知识.
第三,渐进式训练,提高反应速度和准确度.
首先,由教师提供一组仅涉及某个圈内物理量计算的题目(如仅是丙圈内),通过老师范例讲解,然后让学生进行现场训练.当大部分学生对三个圈内物理量的计算都过关后,教师出示第二组题目,本组题目涉及两个圈间的计算.让学生把题目中的相关已知物理量,全部规范地标注到图上,形成与上图类似的图,此时再由学生回顾圈间量的关系,把图中的数据代入,求得答案.如此训练后,90%以上学生都能掌握滑轮组问题的解决方法,从而真正突破教学难点.
2借助图像,理清各物理量内在的逻辑关系
能量是初中物理三大知识版块之一,是物质世界运动的动力来源.当机械能和内能综合在一起时,很多学生就会概念混淆,从而判断失误,怎么解决呢?
第一,要求学生自已画出能量知识图.
学生通过自己画图梳理知识,并在课堂上由教师组织讨论点评,找出最准确反应各能量间关系的图像,如图2.
第二,明确机械能是宏观能量,内能是微观能量.
从宏观角度看,机械能分为动能和势能,势能又分为重力势能和弹性势能.这类能量是宏观物体由于运动、被举高、发生弹性形变而具体的能.动能影响因素是物体质量和速度;重力势能影响因素是物体质量和被举高度;弹性势能的影响因素是物体弹性形变量的大小.
从微观角度看,内能是物体内部分子具有的能量,是人眼看不见的,那么,我们怎么观察呢?通常情况下,我们是通过外显的温度变化,来间接判断内能的变化,当物体温度升高时,分子动能增大,分子内能也就增大.因此,温度是物体内能改变的一个宏观量度.
第三,明确能量间的转化规律.
能量转化的判断方法是:甲能量减少了,乙能量增多了,这种情况下我们才可以说甲能量转化成了乙能量.如苹果在空气中下落,我们知道苹果的重力势能在减少,而动能在增加,此时增加的动能是由重力势能转化来的.机械能在转化过程中,如果没有摩擦阻力存在,那么总机械能是守恒的.
机械能和内能的转化问题对同学们有一定的压力,这种转化也必然涉及两种能量的变化判断,当机械能转化为内能时,机械能必然要减小,内能必然要增加;反之,内能转化成机械能时,内能必然要减少,机械能必然要增加.这其中的一减一增,就是我们所说的转化.如匀速下降的雨滴的能量转化问题,在这个情景中,同学们常会认为:重力势能转化为动能再转化为内能.有这种错误认识是没有真正理解转化的必要前提是:一减一增.这过程中动能未变,所以不存在转化为动能的过程.此过程是重力势能直接转化成内能.
学生通过绘制图像对知识进行深加工的过程,理清了知识内在关系,实现了物理语言和图像语言的转化.图像化的结识结构能有效提高学生记忆的效率,防止概念混淆,从而提高了物理思维的准确性,提高了思维的质量.