函數圖像在初中物理中的應用

　　摘 要： 物理規律可以用文字來描述，也可以用數學公式來表示，還可以用函數圖像來描述。函數圖像具有形象、直觀、動態變化過程清晰等特點，能使物理問題簡化明了；許多抽象的物理概念用物理圖像表示更加形象化，便于學生理解，更重要的是它能將物理學科與數學、信息技術等其他學科有機地結合起來，增強學生的綜合素質能力。
　　關鍵詞： 函數圖像 初中物理 應用
　　
　　函數圖像是表示物理規律的方法之一，能形象地描述物理規律。在進行抽象思維的同時，利用圖像的視覺感知，有助于對物理名詞的理解和記憶，準確把握物理量之間的定性和定量關系，深刻理解問題的物理意義。應用圖像不僅可以直接求出或讀出某些待求物理量，而且可以用來驗證某些物理規律，測定某些物理量，分析或解決某些復雜的物理過程。
　　一、函數圖像在初中物理中的應用
　　1.圖像可以演示物理變化過程，把握變化規律。
　　用圖像法來描述物理過程則更直觀，可以描述出其變化的動態特征，幫助學生理解物理變化過程，避免一些知識死記硬背，學會從圖像中獲取信息的能力，使一些知識更簡單、明朗。例如：下圖是海波熔化圖像。通過圖像我們可以看出：海波是晶體，此圖像是吸熱圖像，晶體熔化時要吸熱，該晶體的熔點是50℃；BC段是海波熔化過程，熔化過程中溫度不變，熔化經過了4分鐘，熔化后繼續吸熱，溫度繼續升高。物理圖像中隱含了很多信息，準確地找出有用的信息至關重要。
　　2.運用函數圖像可以描述物理量之間的關系。
　　當某個物理量一定時，用圖像可以直接地看出另兩個物理量之間的關系，是成正比或反比。這是數學在物理中的應用，弄清兩個坐標軸各代表什么物理量，以便了解圖像所反映的是哪兩個物理量之間的相互轉化關系。例如在研究電阻不變的情況下，電流與電壓的關系。如果我們把電阻A和電阻B根據實驗數據已經作出了如圖所示的圖像后，從圖中明確了無論電阻A還是電阻B，電壓增大電流也隨著增大，不管怎么變化，電壓與電流的比值始終不變，其比值等于該電阻的阻值。RA＝5Ω，RB＝10Ω，R＝U/I即電阻一定時，電流跟電壓成正比。類似這樣的還有壓強與受力面積、壓力的關系；同種物質質量與體積的關系；路程與時間、速度的關系等，都可以用函數圖像找出相關物理量之間的函數關系。
　　3.通過實驗數據利用函數圖像分析數據得出準確結論。
　　很多時候單憑數據不能得出很準確的結論，通過描點作出圖像，就很輕松了，而且能明確幾個物理之間的關系。如“在探究重力的大小與什么因素有關”時，把質量不同的鉤碼吊在彈簧測力計下面，測量它們所受的重力，把測得的數據記錄在下表中。請在如圖所示的坐標中標明適當的標度（要求合理利用這些坐標格），根據表中的數據在坐標中描點作出重力與質量關系的圖像。
　　分析：這類試題可將表格中每組數據作為點的坐標，在圖像中標出表示這些坐標的點，然后用平滑的直線順次連接這些點，就可得到一個一次函數圖像，如下圖。從本題圖像中可以發現G與m成正比，G/m＝10，在物理中可用表達式G＝mg表示重力。
　　函數圖像已經在物理教科書中明確要求學生會用實驗數據作出函數圖像，進行分析研究內在規律。如：探究質量與體積的關系、重力與質量的關系、電流與電壓、電阻的關系、水的沸騰的特點、海波的熔化等。這些都是中學生必須掌握的，近年來用函數圖像來直觀形象地表示物理量之間的變化規律，已成為中考物理考查的熱點。各地中考、競賽試題中常出現物理圖像信息題，著重考查學生對圖像的識別能力、分析判斷能力，以及用數學知識解決物理問題的能力。
　　二、掌握函數圖像在物理解題中
　　如何讓學生領會并掌握這種行之有效的方法并非復雜，只要在教學中從函數圖像的物理意義、圖像的坐標選取和圖形幾方面加以指導訓練就可以了。
　　1.根據對圖像的物理意義的把握，能自覺自如地處理解決與圖像有關的物理問題。
　　我們必須搞清楚縱軸和橫軸所代表的物理量，明確要描述的是哪兩個物理量之間的關系去構建圖像。最后要從物理意義上去認識圖像。由圖像的形狀應能看出物理過程的特征，通過長期的訓練，使學生能正確利用圖像解決問題，開拓了思路，提高了能力。在物理教學中，應提倡解析法與圖像法的有機結合。教師在平時的教學中要經常地把對物理概念、定義、規律、定律等的教學圖像化，把數學的函數與物理緊密聯系在一起，通過平時教學的潛移默化讓學生對圖像有較扎實、深刻的理解。
　　2.教師在教學分析物理中函數圖像時力求做到講清、講全、講透。
　　清：圖像的物理意義要清，不拖泥帶水。全：一個物理圖像中所隱含的所有物理信息要分析全面，讓學生對整個圖像的物理意義有一個整體的理解。透：講到一個圖像時，應能舉一反三把這個圖像與前面學過的類似的圖像聯系起來，讓學生能對圖像有一個橫向和縱向的把握。
　　3.在平時的教學訓練中，教師要經常收集一些有關圖像的題目讓學生加以訓練。
　　用一些圖像法能一目了然而解析法較難解決的題目來訓練學生，讓學生深刻體會到圖像法解題的妙處，使學生在內心深處渴望用圖像法來解決物理問題。
　　總之，函數圖像在初中物理中已經很明顯地顯示出它自身的重要性。因此，在初中數學中學好函數非常重要的。函數圖像法是解決物理問題的一種重要手段，我們在平時的教學中要善于培養學生識圖、建圖、用圖的能力，努力提高學生的基本素質。運用函數圖像法解物理題的深層意義主要在于可以啟迪學生的創新意識，培養創造能力，鍛煉科學的邏輯思維能力，培養學生嚴謹求實的治學態度。