于數(shù)學(xué)圖象在數(shù)與代數(shù)、圖形與幾何、統(tǒng)計與概率等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,因此圖象分析題成為小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)業(yè)水平質(zhì)量監(jiān)測的常見題型。其中,指向函數(shù)關(guān)系的折線圖象是圖象分析題的重要類型,也是小學(xué)畢業(yè)專題復(fù)習(xí)的難點內(nèi)容。
函數(shù)關(guān)系折線圖象分析題,是緊密聯(lián)系學(xué)生生活、知識整合度高、信息多元化的綜合性問題解決的一類題型。問題解決評價指標(biāo)主要指向信息獲取與梳理、關(guān)系分析與表征兩個維度,包括解讀圖象獲取數(shù)學(xué)信息、選擇有效信息,理解圖象中數(shù)學(xué)信息之間的聯(lián)系提出數(shù)學(xué)問題,能基于圖象將正比例關(guān)系加以分析和表達。問題情境一般有生活情境和數(shù)學(xué)情境兩類,生活情境主要包括行程問題、工程問題和容器注水問題等,數(shù)學(xué)情境主要包括平面圖形勻速運動涉及的面積問題等。盡管函數(shù)關(guān)系折線圖象問題的素材不一,表現(xiàn)形式也多變,但都以正比例函數(shù)關(guān)系為基礎(chǔ)。
實際教學(xué)顯示,學(xué)生學(xué)習(xí)函數(shù)關(guān)系折線圖象時主要存在三方面的困難:一是對正比例函數(shù)圖象的傾斜度含義不清晰,影響對線和點的認識;二是無法分析具體情境中特殊點的位置變化和數(shù)量關(guān)系;三是在多個圖象之間的內(nèi)部聯(lián)系和不同類別的圖象表征轉(zhuǎn)換方面存在困難。相應(yīng)地,專項復(fù)習(xí)進階可以劃分為三階:讀懂圖象中的基本信息和問題,梳理相關(guān)問題的核心元素,明確圖象中線和點的實際含義,能關(guān)注線的傾斜程度以及數(shù)量關(guān)系;能尋找圖象中的特殊點,如起點、交點、轉(zhuǎn)折點、終點、對應(yīng)點,根據(jù)點的運動路線和位置變化分析相關(guān)數(shù)量關(guān)系;能讀懂各種圖象之間的內(nèi)在聯(lián)系,結(jié)合各類實際情境,綜合運用各種數(shù)量關(guān)系解決問題。根據(jù)學(xué)情,這類內(nèi)容的專項復(fù)習(xí)建議用2~3課時完成。
一、傾斜度:感悟正比例函數(shù)圖象中“k”的定性與定量
函數(shù)關(guān)系折線圖象研究的是兩種相關(guān)聯(lián)的量,一種量變化,另一種量也隨著變化。其表現(xiàn)形式類似于折線統(tǒng)計圖,但其本質(zhì)是一段一段正比例函數(shù)圖象的組合體。圖象中的每一段都對應(yīng)相應(yīng)的數(shù)量關(guān)系,具體到圖象就是每一段圖象的傾斜度。因此,理解正比例函數(shù)圖象的傾斜度是學(xué)生理解圖象分析題目的關(guān)鍵之一。
(一)單幅正比例函數(shù)圖象的傾斜度。
1.解讀信息:一輛汽車在公路上行駛,行駛時間和路程如表1所示。
2.猜想:觀察表1,如果用手勢表示這幾組數(shù)據(jù)的變化趨勢,會是怎樣的圖象?
3.畫圖:在給出的方格練習(xí)紙(圖略)上描出表格里各組數(shù)據(jù)對應(yīng)的點,并連點成線。
4.討論:每個點對應(yīng)哪兩個量?這樣的點有多少個?這些點所表示的路程和時間是怎樣變化的?什么是不變的?你是怎么看出來的?
5.小結(jié):直線上每個點所對應(yīng)的路程和時間的比值是一定的,都是80,所以這條直線的傾斜度就表示速度,速度是一定的。
6.鞏固練習(xí)。
(1)判斷圖1中的圖象是否表示路程和時間成正比例關(guān)系;圖1右圖中,表示路程和時間成正比例關(guān)系的線段,每一段的速度是多少?
(2)判斷圖2中A車和B車的速度哪個快,你是怎么看出來的?C車的速度比A車快、比B車慢,圖象可能是什么樣的?
(二)多幅正比例函數(shù)圖象的傾斜度。
提出要求:先填表(如圖3),然后在同一張方格練習(xí)紙上分別畫出對應(yīng)的圖象。畫完之后,觀察這些圖象,你有什么發(fā)現(xiàn)?
組織觀察:這些直線有什么變化?你覺得與什么有關(guān)?
學(xué)生發(fā)現(xiàn)直線的傾斜程度與比值有關(guān)。教師引導(dǎo)學(xué)生聚焦直線的傾斜程度:傾斜程度是從哪里看出來的?比值與直線和橫軸的夾角有什么樣的關(guān)系呢?
在上述教學(xué)中,一方面,幫助學(xué)生進一步理解正比例函數(shù)的圖象是一條直線,數(shù)量關(guān)系中有一個量是保持不變的,如速度不變;另一方面,幫助學(xué)生體驗正比例函數(shù)圖象中直線的傾斜程度代表不變量的快慢或者多少,如速度越快,直線越陡;速度越慢,直線越緩。同時,通過單幅正比例函數(shù)圖象的“折線”圖,認識了分段路程和不同時段速度變化的表征形式;并通過單幅正比例函數(shù)圖象中A、B、C車速的比較,對直線的傾斜度決定速度快慢有了定性認識,而在多幅正比例函數(shù)圖象中,通過對傾斜度和比值的比較,幫助學(xué)生對“k”產(chǎn)生了定量意識。
二、關(guān)鍵點:把握圖象讀取中五種特殊點的信息
由于函數(shù)關(guān)系折線圖象包含了分段函數(shù)圖像,所以需要幫助學(xué)生從線走向點。圖象中的五種特殊點分別是圖象的起點、交點、轉(zhuǎn)折點、終點、對應(yīng)點,這些點對應(yīng)著相關(guān)運動的變化、位置變化等。通過對關(guān)鍵點的分析,可以進一步理解運動的全過程,進一步梳理數(shù)量關(guān)系,嘗試解決問題。
(一)在對比讀圖中明確關(guān)注要素。
1.如圖4,根據(jù)信息描述選擇圖象。
2.討論:在閱讀圖象時,要關(guān)注什么?
3.小結(jié):(1)關(guān)注兩軸——橫軸(自變量)、縱軸(因變量),明晰變量之間的關(guān)系;(2)關(guān)注起點、交點、終點、轉(zhuǎn)折點、對應(yīng)點;(3)關(guān)注分段圖象的變化,了解每段圖象中蘊含的信息。
(二)動態(tài)圖象中感悟點、線、面之間的關(guān)系。
如圖5,在長方形ABCD中,點E從點A開始,以每秒3厘米的速度沿長方形的邊AB、BC、CD勻速移動。隨著點E的移動,三角形ADE的面積會不斷發(fā)生變化。它的面積變化情況如圖6所示。
1.點E從點A開始移動,( )秒后到達點B。
2.圖6中3秒到8秒表示點E在長方形的邊( )上移動。
3.長方形ABCD的面積是多少?
在讀圖時,可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)以下三個關(guān)注點分析圖象。
1.關(guān)注兩軸(橫軸、縱軸),判斷數(shù)量關(guān)系:面積和時間。
2.關(guān)注起點、兩個轉(zhuǎn)折點、終點的含義:起點對應(yīng)點A、第一個轉(zhuǎn)折點對應(yīng)點B、第二個轉(zhuǎn)折點對應(yīng)點C、終點對應(yīng)點D。
3.關(guān)注分段變化的信息含義:第一段表示點E在線段AB上,三角形ADE的面積越來越大;第二段表示點E在線段BC上,三角形ADE的面積不變;第三段表示點E在線段CD上,三角形ADE的面積越來越小。
在上述情境中,學(xué)生經(jīng)歷閱讀圖象的全過程,明確關(guān)鍵點的作用,掌握閱讀函數(shù)圖象的一般方法。這樣,可以幫助學(xué)生把分段函數(shù)圖象與實際情境對應(yīng)起來,重點關(guān)注分段后各關(guān)鍵點表示的含義;在數(shù)學(xué)情境中兼顧了動態(tài)圖的變化,幫助學(xué)生感悟點、線、面之間的關(guān)系。
三、聯(lián)系圖:調(diào)用生活經(jīng)驗和數(shù)學(xué)經(jīng)驗
教學(xué)中,要善于把生活情境、科學(xué)情境和數(shù)學(xué)情境結(jié)合起來,綜合調(diào)用分析。通過生活情境激活經(jīng)驗常識,通過科學(xué)情境調(diào)取科學(xué)原理,通過數(shù)學(xué)情境表征綜合圖象,加強各類圖象的交互聯(lián)結(jié),尋找解決問題的突破口。
有兩個相同的長方體鐵塊,它們有兩個面為正方形。把鐵塊分別放入與它們等高的兩個相同的空圓柱體容器內(nèi)。如圖7所示,鐵塊分別按照兩種方向放置?,F(xiàn)在以v立方厘米/秒的速度向容器中勻速注水,直至容器剛好注滿水。容器中水深h(厘米)與注水的時間t(秒)的變化記錄如圖8所示。
1.圖7中的兩種放置方式分別對應(yīng)圖8中的哪幅折線關(guān)系圖?請選擇,并解釋你的想法。
2.請根據(jù)相關(guān)信息計算出鐵塊的體積。
學(xué)生通過對圖7①的解讀,不僅要得出“長方體與圓柱體等高”的信息,而且要聯(lián)系科學(xué)常識、生活經(jīng)驗,知道等高條件下所注水的體積是勻速變化的,這樣就能和圖8中的B建立聯(lián)系,得出長方體的高為10厘米。同理,通過對圖7②的解讀,可以與圖8中的A建立聯(lián)系,得出長方體底面(如圖7①所示放置時)的長和寬為6厘米,再用長方體體積計算公式解決鐵塊體積的問題。其間,需要學(xué)生調(diào)動空間想象、推理論證、數(shù)據(jù)處理等綜合分析能力。
(作者單位:浙江寧波市奉化區(qū)教師進修學(xué)校,寧波市奉化區(qū)莼湖街道爾儀小學(xué))