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淺談物理圖象中斜率迷惑
物理圖象在學(xué)科教學(xué)和升學(xué)考試中的重要性,無(wú)須贅言。盡管如此,就教師而言,對物理圖象具有深刻認識的不多,正所謂教師自己也只有半桶水。例如,所有物理教師都明白,物理圖象中的圖線(xiàn)斜率非常重要,往往有重要的物理量與之對應,但是很少教師注意到了斜率還有兩種,一種我稱(chēng)之為切線(xiàn)斜率、一種我稱(chēng)之為連線(xiàn)斜率(注:極少數教師注意到了,他們把“連線(xiàn)斜率”稱(chēng)之為“平均斜率”。從“變化率”意義而言,“平均斜率”是有意義的,表示了平均變化率;但是并不是所有圖線(xiàn)斜率都表示“變化率”,而是反映了研究對象某種固有屬性。由此可見(jiàn),“連線(xiàn)斜率”與“平均斜率”還是有區別的。)
發(fā)現“兩種斜率”,并能從形式和實(shí)質(zhì)上弄清楚它們的區別,這是非常困難的,對教師如此,于學(xué)生而言,更是如此。但是,在教學(xué)中,又必須克服這個(gè)難點(diǎn),而不能用“教師都感覺(jué)到困難的,就不要在課堂上浪費學(xué)生的時(shí)間”而放棄這個(gè)難點(diǎn)教學(xué)。
在教學(xué)中,為了突破教學(xué)難點(diǎn),我并不祈求學(xué)生“一學(xué)就會(huì )”,在一輪復習中,通過(guò)典型例題讓同學(xué)們見(jiàn)識連線(xiàn)斜率與切線(xiàn)斜率,并從形式上指出了兩者的區別,也點(diǎn)評了兩種斜率在物理意義上的區別。
一輪教學(xué)效果是:學(xué)生從形式上能夠接受兩種斜率并區別它們,但是物理意義上的理解還是有缺陷。
二輪復習課件中的一張PPT圖片,再一次復習了“斜率”的“秘密”,在“實(shí)時(shí)訓練”中,就常見(jiàn)的物理圖象,學(xué)生能夠辨析哪個(gè)是看連線(xiàn)斜率,哪個(gè)是看切線(xiàn)斜率。效果不錯!
但是,在運用時(shí),哪怕是學(xué)習特別優(yōu)秀的學(xué)生,也難以克服“思維定勢”的束縛。這不怪學(xué)生,是因為教輔資料和課本幾乎沒(méi)有注意到上面兩個(gè)斜率的區別。在我們的教材中常見(jiàn)的物理圖象,關(guān)于連線(xiàn)斜率,也僅僅在電阻的伏安特性曲線(xiàn)中見(jiàn)識過(guò),其它圖象幾乎都是看切線(xiàn)斜率。
物理圖象的教學(xué),我是高度重視的,在三輪復習中,我又著(zhù)重提出,其中講到下面例題時(shí),有一個(gè)得意門(mén)生(物理成績(jì)非常不錯,如果不是“馬虎潦草”,我確實(shí)相信他能夠次次考取滿(mǎn)分)在解答此題時(shí),提出一個(gè)問(wèn)題!霸谶@里,BC段的斜率表示了功率,那么AC段的圖線(xiàn)斜率為零,是不是此過(guò)程牽引的功率為零?如果真是這樣,這不合實(shí)際!”
很多同學(xué)能夠正確解答此題,而只有思維敏銳者才能發(fā)現深入的問(wèn)題。
面對學(xué)生如此深入的問(wèn)題,怎么解惑呢?我引導學(xué)生回顧斜率的解讀方法,提示兩種斜率的區別,不僅僅得意門(mén)生馬上就朗朗“我明白了”,而且其他學(xué)生也頻頻點(diǎn)頭,似乎有所悟!
在這個(gè)圖象中,坐標軸物理量都是“狀態(tài)量”,這里的“斜率”要看“連線(xiàn)斜率”,在A(yíng)B段,(由A向B看)隨著(zhù)速度的增大,連線(xiàn)斜率增大,即功率增大,在B處,達到最大功率而后保持功率不變,牽引力開(kāi)始減小,速度繼續增加,對應的正是BC段的物理意義。
從知識角度,考查了機車(chē)恒定牽引力啟動(dòng)問(wèn)題,然而教學(xué)中,我們是否忽略了某些深刻細節呢?
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