物理圖像功能在高中物理實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用研究

徐寧

物理圖像能直觀、形象地反映物理公式、定理以及物理規(guī)律，在高中物理習(xí)題解答、物理知識(shí)識(shí)記方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

一、物理圖像功能在高中物理實(shí)踐教學(xué)中的意義

高中物理是一門具有公理化邏輯體系的學(xué)科，對(duì)學(xué)生的抽象思維能力要求相對(duì)較高，因此在教學(xué)過程中合理運(yùn)用物理圖像功能會(huì)使物理教學(xué)變得直觀形象并能顯現(xiàn)出物理過程的動(dòng)態(tài)變化，將物理知識(shí)的抽象性變成具體的物理情境。物理圖像能從整體上反映了2個(gè)或者3個(gè)物理量間的定量以及定性的關(guān)系，從而強(qiáng)化學(xué)生物理圖像意識(shí)，提升學(xué)生數(shù)理融合能力，有助于拓展學(xué)生分析和解決物理問題的思路。這包括高中生完成物理相關(guān)實(shí)驗(yàn)，解決物理習(xí)題，理解物理規(guī)律，掌握解決物理問題的技能。因此，物理圖像功能在高中物理實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用具有重要意義。

二、高中物理教學(xué)中物理圖像的應(yīng)用研究

作為一門具有公理化邏輯體系的學(xué)科，物理枯燥的公式、定理以及文字表述，是很難有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過程中都會(huì)出現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)理解上的困難，而物理圖像恰能將抽象知識(shí)具體化，相比文字、圖像以及物理公式，能更加生動(dòng)直觀地體現(xiàn)物理過程。高中物理實(shí)踐教學(xué)中，物理圖像功能運(yùn)用的方式類型包括演繹推理、歸納推理以及靈活解答習(xí)題功能。

1.物理圖像的演繹推理功能

物理圖像演繹功能主要內(nèi)容是從一般結(jié)論推理出個(gè)別結(jié)論，從已經(jīng)學(xué)過的物理定理、公式或者概念法則出發(fā)，利用相關(guān)的條件和范圍，進(jìn)行仔細(xì)分析，推理出新的物理規(guī)律或者結(jié)論。演繹推理主要是在數(shù)學(xué)推導(dǎo)方式的應(yīng)用條件下，得出分析推理結(jié)論，包括定量分析推理以及定性的分析推理。高中物理教學(xué)中物理圖像的演繹推理功能主要體現(xiàn)在通過相應(yīng)的物理過程，將物理知識(shí)以及規(guī)律以最為直觀的形式進(jìn)行呈現(xiàn)。例如某省高考2010年物理考卷中有一道題，要求在試卷中的電路圖里，將規(guī)格一樣的燈泡Ll、L2與活動(dòng)的變阻器R、鐵芯電線圈M均保持串聯(lián)形式，在完成開關(guān)的閉合之后，對(duì)變阻器進(jìn)行調(diào)整，保持Ll、L2的發(fā)光亮度，確定通過燈泡的電流I在斷開開關(guān)的情況下，在某一時(shí)刻保持開關(guān)的閉合，在固定時(shí)段內(nèi)前后的時(shí)間，準(zhǔn)確得出流過Ll、L2的電流Il、I2。

該題中物理圖像為并聯(lián)電路，M產(chǎn)生暫態(tài)過程時(shí)與楞次定律相符合，一旦通電，電流會(huì)保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值范圍內(nèi)，而電阻R會(huì)直接確定在相對(duì)穩(wěn)定的取值范圍內(nèi)，通過物理圖像能快速將這一結(jié)論揭示出來，所以該題的答案應(yīng)該選擇A選項(xiàng)。

2.高中物理教學(xué)圖像的歸納推理功能

所謂歸納推理是從物理個(gè)別結(jié)論出發(fā)，經(jīng)過嚴(yán)格驗(yàn)證之后推理出來的一般性的物理規(guī)律，歸納的過程就是利用物理實(shí)驗(yàn)或者平時(shí)觀察得出個(gè)別知識(shí)，再通過分析以及概括推理出規(guī)律。物理圖像演繹推理功能主要是通過物理圖像取得物理實(shí)驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)圖像進(jìn)行分析，選擇其中蘊(yùn)含物理規(guī)律的多種數(shù)據(jù)，利用坐標(biāo)軸畫出曲線圖像，繪制出物理數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的圖像模型。如三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)等數(shù)學(xué)圖像，以這些圖像和模型為基礎(chǔ)，與常見的物理?xiàng)l件或者物理現(xiàn)象結(jié)合，對(duì)物理知識(shí)成立的先決條件進(jìn)行分析，總結(jié)出高中物理知識(shí)的相關(guān)規(guī)律等。

3.運(yùn)用物理圖像解答高中物理習(xí)題

高中物理習(xí)題求解過程中，恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用物理圖像思想，能更好地對(duì)物理題意進(jìn)行理解分析。學(xué)生容易對(duì)習(xí)題的要求以及解題步驟方法有直觀理解，運(yùn)用巧妙方法在短時(shí)間完成習(xí)題的解答。

如例題：螞蟻沿著直線行走，行走速度與離蟻穴距離成反比關(guān)系，當(dāng)螞蟻?zhàn)叩诫x蟻穴距離1m位置B處時(shí)，速度為v=2cm/s，如果螞蟻從B處到達(dá)離蟻穴距離為2m的C處，問需要多長(zhǎng)時(shí)間。

在解題過程中，常規(guī)方法是先無限分割BC，分割的每一等分均為勻速直線運(yùn)動(dòng)，然后求和。這種解題方法較為復(fù)雜，存在計(jì)算難度。但如果運(yùn)用物理圖像功能，充分利用已知的反比條件，畫出的物理圖像，則可以得到一條通過原點(diǎn)的直線，利用圖像的面積，再通過對(duì)坐標(biāo)軸所代表的對(duì)應(yīng)物理量，最終獲得螞蟻行走的時(shí)間。該題反映出解決物理習(xí)題的過程中，應(yīng)用物理圖像的重點(diǎn)在于對(duì)坐標(biāo)軸表示的物理量進(jìn)行合理的選擇。

4.物理圖像功能在高中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用情況

利用物理圖像可以有效探究高中階段所學(xué)的物理規(guī)律。如利用線性關(guān)系圖研究不同物理量間的聯(lián)系，具體操作步驟為：在得出物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的前提下，繪制出對(duì)應(yīng)的物理圖像，若這一圖像中穿過了原點(diǎn)，則橫、縱軸上的物理量呈現(xiàn)出的是正比例關(guān)系。我們可以看出，圖像法應(yīng)用起來比較簡(jiǎn)單和直觀。

物理圖像的使用還能有效地對(duì)物理實(shí)驗(yàn)誤差情況進(jìn)行檢測(cè)。例如電學(xué)中用伏安法測(cè)量未知電阻的阻值，實(shí)驗(yàn)方法包括了電流表的內(nèi)、外兩種接法。為了減少該實(shí)驗(yàn)誤差，利用物理圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在改變滑動(dòng)變阻器阻值的情況下獲得安培表、伏特表的電流值以及電壓值，根據(jù)獲得的電流值以及電壓值畫出對(duì)應(yīng)圖像，再利用歐姆定律推理出電壓為電流的一次函數(shù)，該實(shí)驗(yàn)的圖像為直線。利用實(shí)驗(yàn)獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)繪制出一條直線，這一直線表示的就是電流與電壓的實(shí)際關(guān)系。另外，在正確繪制物理圖像的前提下，從物理圖像的面積、曲線交叉點(diǎn)以及該圖像的斜率也能快速獲得解題方法。

三、結(jié)語

物理圖像的合理運(yùn)用，能在高中物理教學(xué)中幫助學(xué)生將抽象的物理知識(shí)變得盡量形象化，為學(xué)生理解掌握物理知識(shí)和物理規(guī)律，掌握物理實(shí)驗(yàn)方法打下基礎(chǔ)，是非常實(shí)用的一種理解性解題方法。

（作者單位：安徽省固鎮(zhèn)縣石湖中學(xué)）