1、初中物理作图专题大单元教学设计一、作图题的特点物理是一门一实验为主的操作性很强的学科，许多物理规律都可以通过实验中的现象直观的进行探究。而作图则是研究物理问题的又一个直观形象的方法通过作图，我们能够将隐含在实验数据里的规律观察总结出来，能够将某一个现象发生过程中的每一个细节显示出来，还能够将我们看不到的物理现象变成“可以看到现象，比如光的反射、折射，磁感线等等。从而构建物理模型，把物理现象、物理规律、特点模型化，形象化。正因为如此，我们在大单元教学设计中把作图题作为一个大单元。物理教学中要引导学生学会作图。作图题是中考常见的、基本的题型，一般是根据题目的要求，作出适当的图象、图线。它的特点是能
2、形象、直观地反映出物理过程和物理问题的本来面目，有助于同学们对物理问题的深化理解和认识。因此，作图题不仅能锻炼大家的作图技能，还能培养其严谨认真的科学态度。中考物理试题中的作图题属于对知识运用能力的考核，考查的主要目的是检查同学们作图的基本技能和应用作图技能解决物理问题的能力。如果不理解相关的概念和规律，要想作图正确的图是绝对不可能的。二、作图题的命题趋势作图题既能考查同学们对一些物理概念和规律的理解，又能考查同学们的分析能力、动手能力和形象思维能力，是考查科学素质的重要手段，因而是中考的必考题。特别是像力的示意图、光路图、电路图等与后续知识密切相连，是初中物理作图题的重点。可以预测，在以后的
3、中考中，作图题然仍是一种必不可少的试题类型，并且，会出现一些把物理过程、规律、结论用坐标图像描述出来的图像题，这不仅是一种形象直观的表示抽象问题的方法，还能体现大家运用数学知识知识处理物理问题的综合能力，要引起我们的高度重视。三、作图题的类型及解法作图题涉及的知识面较广，从知识点上可分为光学作图题、力学作图题和电磁学作图题等。现以近年中考题为例加以分析。作图题一般指根据题目的要求，完成相应的作图。作图能力是物理学的基础能力之一，各省市每年中考中均有考察，作图题考查以下内容.光学作图考察内容（1）根据要求作出入射或反射光线（2）根据平面镜成像特点作出物体的像或平面镜的位置（3）根据给定的入射光线
4、和出射光线在虚框内填适当光具。根据出射光线变得解题指导（1）注意“箭头”方向（2）平面镜成像一定要画成“虚线”（3）根据给定的入射光与出射光线在光具同侧或异侧判定面镜或透镜；根据出射光线变得会聚或发散判定凸透镜或凹透镜。力学作图考查内容（1）画重力、浮力、二力平衡时物体受力的示意图（2）画力臂（3）组装滑轮组解题指导（1）注意点：究竟画哪个物体所受力；画物体哪个（些）力；抓住“力的三要素”，规范的作图；（2）三部曲：描出支点；用虚线描画力的作用线；从支点向力的作用线作垂线（3）关键：动滑轮承担的重物的绳子股、段数；绳子起点；绳子自由端方向电学作图考查内容（1）根据实物图画出电路图（2）根据电路
5、图连接实物图（3）设计电路图（4）家庭简单电路模拟安装图解题指导（1）串联简单，并联抓住“分支点”（2）注意“分支点”、“+、-”接线柱、量程以及滑动变阻器的连线（“一上一下和阻值变化）（3）首先判断用电器串、并联，在根据要求把开关装到合适位置（4）此类题主要考查三眼插座及保险丝和螺口灯泡及控制开关与火线，零线和地线的连接.磁学作图考查内容（1）判断N，S极，小磁针受力转动方向（2）标电流方向，电源+，-极（3）判断磁场方向，磁感线方向解题指导（1）同名磁极相互排斥远离，异名磁极相互吸引靠近。（2）利用安培右手定则进行判定（3）小磁针在磁场中静止时北极所指的方向为磁场方向。磁感线从北极出来进入
6、南极。光学作图1 .对应课标要求：2 .3.3探究并了解光的反射定律（第三章第二节）。通过实验，了解光的折射现象及其特点（第三章第四节）。例5探究并了解光束在平面镜上反射时，反射角与入射角的关系。例6通过光束从空气射入水（或玻璃）中的实验，了解光的折射现象及其特点。3 .3.4探究并了解平面镜成像时像与物的关系。知道平面镜成像的特点及应用（第三章第三节）。2 .3.5了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用（第四章第一节）。探究并了解凸透镜成像的规律。了解凸透镜成像规律的应用（第四章第二节）。教学提示（1）教学策略建议渗透科学研究方法，培养学生的科学思维。例如，通过实验引导学生认识光线等
7、物理模型，体会物理模型的重要作用（第三章第四章）。2 .中考历史（1）光折射成像光路图（2016年、2014年）（2）入射光线平行于凸透镜的主光轴，画出通过透镜后的折射光线。（2021年2018年、2012年）（3）从点光源S发出的一条光线射向平面镜，经平面镜反射后过O点的光路图。（2019年）（4）已知两条反射光线确定像的位置、发光点位置（2015）3 .典型题目【详解】过入射点作垂直于界面的法线（1）按要求作图：如图所示，一束光斜射向水面，请画出它的反射光线及折射光线的大致位置.根据反射角等于入射角，在法线右侧的空气中画出反射光线，光从空气斜射向水中，折射光线会向法线偏折，根据折射角小于入
8、射角，在法线右侧的水中画出折射光线。（2）图中AB、CD是由发光点S发出并经平面镜反射的两条光线，在图中画出S和它在平面镜中的像S。“S【详解】先将反射光线AB、CD反向延长交于一点，即为像点，根据像与物关于镜面对称，据此作出S关于平面镜的对称点，即为发光点S，（3）某海洋馆正在表演“美人鱼节目，如图所示，E点是“美人鱼潜水员的眼睛，A点是游客帽子实际位置，B点是潜水员看到的游客帽子像的位置，请完成潜水员看到游客帽子的光路图。B空气【详解】连接BE两点（空气中用虚线，水中用实线）与水面相交，则交点为入射点；连接A点和入射点，再根据光是从空气斜射入水中，用箭头标出光的传播方向，如图所示。（4）在
9、图中完成光路图。【详解】左图中，通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变；右图中，延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴；过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。（5）某同学做平面镜成像实验时，由于实验操作不当，在B处人眼看到烛焰的像的情境如图，A是烛焰上的一点，A是A的像，请画出平面镜的位置及A点发出的一条光线经平面镜反射后进入人眼的光路图。【详解】连接AA，作出AA的垂直平分线，即为平面镜的位置，连接AB交平面镜于点O（即入射点），连接AO，则AO为入射光线，OB为反射光线，如图所示3.2023年中考预测请画出图中AB在平面镜中所
10、成的像AB。【详解】先作出端点A、B关于平面镜的对称点A、B，用虚线连接A、B即为物体AB的像，如图所示：光学作图方法点拨1、要借助直尺、圆规、量角器等工具作图；2、实际光线画实线，实际光线的反向延长线画虚线，特别是虚像一定要用虚线画；3、光线要带箭头，光线与光线之间要连接好，不要断开；4、作光的反射或折射光路图时，应先在入射点作出法线（法线用虚线画），然后根据反射角与入射角或折射角与入射角的关系作出相应的光线：5、当光在玻璃与空气或水与空气两种介质的分界面上发生折射时，处于空气中的那个角较大；对于透镜的作图要记住几条特殊光线。6透镜作图题（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，折射光线会聚于
11、焦点。（2）从凸透镜焦点发出的光线经凸透镜折射后，折射光线平行于主光轴射出。（3）通过凸透镜光心的光线传播方向不改变。（4）平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过虚隹占.；7平面镜成像类作图题平面镜成像时，所有反射光线的反向延长线一定经过镜后的像；力学作图1 .对应课标要求：1.1 .4能用示意图描述力（第六章第一节）。例5分析静止在水平桌面上杯子的受力情况。1.2 .6知道简单机械（第九章第一、二节）。探究并了解杠杆的平衡条件（第九章第一节）。【学业要求】（1）了解机械运动、分子热运动、声和光、电和磁（，了解重力、弹力、摩擦力（第六章第二、三、五节）。2 .中考历史（
12、1）画出施加在杠杆上最小力F的示意图。（2016年）（2）物体所受重力的示意图（2014年、2017年、2018年、2020年）（3）悬挂在细线下来回摆动的小球。请作出小球在细线倾斜时，小球受细线拉力F和重力G的示意图。（2019年）（4）物体所受摩擦力的示意图。（2013年）（5）物体A在水平地面上静止，画出物体A受力的示意图。（2022年）3 .典型题目（1）如图所示，一颗雨点正在空中下落，用力的示意图画出雨点受到的重力【详解】重力的方向是竖直向下的，从雨点重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段，用G表示，即重力G的示意图.（2）请你在下图中画出静止在水中的小球所受力的示意图。【详解】小球在
13、水中处于静止状态，受重力G和浮力F浮，二力是一对平衡力，重力方向竖直向下，浮力方向竖直向上，两力的大小相等，两个力的作用点画在小球的重心。如图所示。方法总结分析物体受力的一般方法：先分析是否受不接触力（重力、磁力、静电作用力）再看与它接触的物体对它的作用力（一垂直于接触面的是支持力、压力平行于接触面的摩擦力）。（3）如图所示，在图中画出动力F的力臂l。【详解】过支点O作动力F的作用线的垂线段，即动力F的力臂l，如图所示：方法总结力臂的画法：一找点（支点）：二画线（力的作用线，用虚线延长力的示意图）；三画垂线段（用直角三角板一条直角边与力的作用线重合，另一条直角边靠近支点，用铅笔画出从支点到力的
14、专用线的线段）；四完善（标出箭头、名称、垂直号）（4）杠杆AOB在如图所示位置保持平衡，动力臂11已经画出，请作出对应的动力F1。【详解】由图可知，杠杆AOB的支点在O点，阻力使杠杆逆时针转动，则动力应使杠杆顺时针转动，其作用点在杠杆上，由于力与力臂垂直，所以过动力臂l1的末端做垂直于杠杆的作用力F1，方向垂直于l1斜向下，如图所示。（5）如图甲所示，为一款压蒜神器，简化的示意图乙中O点为支点，F2为杠杆所受阻力。请在乙图中画出压蒜时，作用在A点的最小动力F1和阻力臂L2。【详解】反向延长F2画出阻力作用线，从支点O作阻力F2作用线的垂线，则支点到垂足的距离为阻力臂L2；由杠杆平衡条件F1L1
15、=F2L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OA作为动力臂最长；在压土豆时，动力的方向应该向下，过点A垂直于OA向下作出最小动力F1的示意图，如图所示。方法总结在杠杆上画最小力的示意图的方法：一找支点：二确定力的作用点（在杠杆上距离支点最远的位置）;三用虚线连两点；四过力的作用点画出两点连线的垂线段标上箭头名称就是最小动力的示意图。（注意：动力方向应与阻力使杠杆转动方向相反）（6）要站在地面上用一个滑轮组提升重物，请在图中作出最省力的绕线方法。【详解】滑轮组有效段数最多时，滑轮组最省力，滑轮组的绕线方法由图示知，要向下拉绳，即拉力向下把重物提升，则绳子
16、应固定在定动滑轮上，逐一绕过各滑轮。4.2023中考预测手机自拍已成一种时尚如图所示是使用自拍杆辅助手机进行自拍时的示意图，将自拍杆看作一个杠杆，请在乙图中画出力F1和F2的力臂l1和l2【详解】当AO之间的连线作为力臂时，力臂是最大的。根据杠杆平衡条件，阻力、阻力臂一定，动力臂最大，此时动力最小；力F2是由重力产生的，故阻力的方向是竖直向下的，从O点作该力的作用线的垂线，即为力臂L2.如图所示电学作图1. 对应课标要求：【内容要求】3.4.4会看、会画简单的电路图（电学十一到十五章）2. 中考历史（1）家庭电路，连接照明灯（2021年）3.典型题目（1）请将图中的插座、灯泡、开关接入家庭电路
17、中，要求开关只控制灯泡（abcd为接线点）。【详解】三孔插座的接法：上孔接地线、左孔接零线、右孔通过保险丝接火线；灯泡的接法：火线首先进入开关，然后接入灯泡顶端的金属点，零线直接接入螺旋套，如图所示。（2）请将图中的“光控开关”、“声控开关”、灯泡用笔画线代替导线正确连入电路，设计出只有在光线很暗且有声音时灯才亮的楼道灯自动控制电路，同时安装一个不受开关控制的三孔插座寻笠力1【解析】当天黑同时有声音时，灯才亮，即声控开关和光控开关要同时闭合灯才亮，所以两个开关应该串联，同时开关应该接在火线上。三孔插座连接要求左零右火上接地。4.2023年中考预测如图所示家庭电路，吊灯L1和L2由开关S控制，墙
18、上有一个固定插座.请把电路连接完整.【解析】家庭电路中的各个用电器是并联连接的，所以电路中的两盏吊灯L1和L2并联，因为吊灯L1和L2由开关S控制，所以，开关接在干路上，且开关应先接在火线上；安装三孔插座的方法：上孔接地线，左孔接零线，右孔接火线。电磁学作图1. 对应课标要求：1.2.2 通过实验，认识磁场。知道地磁场（十六章第一节）。1.2.3 通过实验，了解电流周围存在磁场。探究并了解通电螺线管外部磁场的方向（十六章第二节）。2. 4.4通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，并知道力的方向与哪些因素有关（十六章第四节）。活动建议：（1）利用磁体和缝衣针制作指南针，验证同名磁极相互排
19、斥、异名磁极相互吸引。2.中考历史（1）标出闭合开关后通电螺线管和小磁针的N、S极。（2017年）（2）在通电螺线管的电路中标出螺线管的N极和电源的正极。（2020年、2015年、2013年）（3）根据通电螺线管中的电流方向标出螺线管的S极。（2022年）（4）根据闭合开关后小磁针N极静止时的指向，标出电源的正极，并用箭头标出磁感线的方向。（2012年）3.典型题目（1）根据图中通电螺线管的N极、S极，在导线中标出电流方向，并标出小磁针静止时的N极。【详解】由图可知，通电螺线管的左端为N极，右端为S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的右端为N极；根据安培定则，伸出右手握住通电螺线管，四根手指
20、指向电流方向，大拇指指向N极，由此可知电流从螺线管的右端流入，左端流出，如图所示。（2）如图所示，小磁针静止不动，请在图中标出电源的正、负极。【详解】因同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，所以，根据静止时小磁针的N、S极指向可知，螺线管右侧为S极，左侧为N极；则由右手螺旋定则可知螺线管中电流由右侧流入、左侧流出，则电源右端为正极、左端为负极；如图所示。（3）如图所示，水平地面有一辆小车，上面有一块条形磁铁，小车左端的地面上固定有一个通电螺线管，当闭合开关瞬间，小车开始运动，车上竖直悬挂的小球向左偏转，请在图中画出电源以及通电螺线管右端的磁极名称。【详解】当闭合开关瞬间，小车开始运动，车上竖直悬
21、挂的小球向左偏转，由于小球具有惯性要保持原来的运动状态，所以小车是向右做加速运动，说明小车受到了排斥力的作用，根据同名磁极相互排斥可知，可知螺线管的右端为N极，根据安培定则可知，电流从螺线管的右侧流入，所以电源的右端为正极，如图所示。4.2023年中考预测根据图中通电螺线管的N极，标出磁感线方向、小磁针N极，并在括号内标出电源的正、负极。【详解】螺线管左端为N极，则右端为S极，螺线管外部磁感线从N极出发回到S极，故磁感线从左到右；根据同极相斥、异极相吸可知小磁针的N极在远离螺线管的那一端；根据右手安培定则，四指弯曲方向为电流的方向，大拇指的方向指向螺旋的N，故外部螺旋管的电流是向上的，故左端为电源的负极，右端有电源的正极。如图所示。
