淺談物理圖象中斜率迷惑
物理圖象在學科教學和升學考試中的重要性,無須贅言。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,物理圖象中的圖線斜率非常重要,往往有重要的物理量與之對應(yīng),但是很少教師注意到了斜率還有兩種,一種我稱之為切線斜率、一種我稱之為連線斜率(注:極少數(shù)教師注意到了,他們把“連線斜率”稱之為“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,“連線斜率”與“平均斜率”還是有區(qū)別的。)
發(fā)現(xiàn)“兩種斜率”,并能從形式和實質(zhì)上弄清楚它們的區(qū)別,這是非常困難的,對教師如此,于學生而言,更是如此。但是,在教學中,又必須克服這個難點,而不能用“教師都感覺到困難的,就不要在課堂上浪費學生的時間”而放棄這個難點教學。
在教學中,為了突破教學難點,我并不祈求學生“一學就會”,在一輪復(fù)習中,通過典型例題讓同學們見識連線斜率與切線斜率,并從形式上指出了兩者的區(qū)別,也點評了兩種斜率在物理意義上的區(qū)別。
一輪教學效果是:學生從形式上能夠接受兩種斜率并區(qū)別它們,但是物理意義上的理解還是有缺陷。
二輪復(fù)習課件中的一張PPT圖片,再一次復(fù)習了“斜率”的“秘密”,在“實時訓練”中,就常見的物理圖象,學生能夠辨析哪個是看連線斜率,哪個是看切線斜率。效果不錯!
但是,在運用時,哪怕是學習特別優(yōu)秀的學生,也難以克服“思維定勢”的束縛。這不怪學生,是因為教輔資料和課本幾乎沒有注意到上面兩個斜率的`區(qū)別。在我們的教材中常見的物理圖象,關(guān)于連線斜率,也僅僅在電阻的伏安特性曲線中見識過,其它圖象幾乎都是看切線斜率。
物理圖象的教學,我是高度重視的,在三輪復(fù)習中,我又著重提出,其中講到下面例題時,有一個得意門生(物理成績非常不錯,如果不是“馬虎潦草”,我確實相信他能夠次次考取滿分)在解答此題時,提出一個問題!霸谶@里,BC段的斜率表示了功率,那么AC段的圖線斜率為零,是不是此過程牽引的功率為零?如果真是這樣,這不合實際!”
很多同學能夠正確解答此題,而只有思維敏銳者才能發(fā)現(xiàn)深入的問題。
面對學生如此深入的問題,怎么解惑呢?我引導學生回顧斜率的解讀方法,提示兩種斜率的區(qū)別,不僅僅得意門生馬上就朗朗“我明白了”,而且其他學生也頻頻點頭,似乎有所悟!
在這個圖象中,坐標軸物理量都是“狀態(tài)量”,這里的“斜率”要看“連線斜率”,在AB段,(由A向B看)隨著速度的增大,連線斜率增大,即功率增大,在B處,達到最大功率而后保持功率不變,牽引力開始減小,速度繼續(xù)增加,對應(yīng)的正是BC段的物理意義。
從知識角度,考查了機車恒定牽引力啟動問題,然而教學中,我們是否忽略了某些深刻細節(jié)呢?
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