淺談圖像法在物理教學中的應用

摘 要：圖像這種特殊“語言”，包含的信息內容豐富，對培養學生的“數形結合”能力和提取“信息”能力，都有較好的促進作用，也能使物理學科與數學及其他學科有機地結合起來，提高學生的綜合素質。

關鍵詞：圖像法；斜率；數據處理

物理規律和解決物理問題的方法可以用語言來描述，也可以用數學函數式來表示，還可以用圖像來描述。利用圖像描述物理規律、解決物理問題的方法稱之為圖像法。圖像包含的信息內容非常豐富，對培養學生的“數形結合”能力和提取“信息”的能力有較好的促進作用，還具有形象、直觀、動態變化過程清晰等特點，能使物理問題簡化明了。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，提高學生的綜合素質。

一、圖像在物理教學中的作用

圖像這種特殊“語言”，包含的信息內容豐富，對培養學生的“數形結合”能力和提取“信息”的能力，都有較好的促進作用，也能使物理學科與數學及其他學科有機地結合起來，提高學生的綜合素質。

1.形象直觀、起到簡化解題過程的作用：圖像解法不僅思路清晰，而且直觀、形象，可使解題過程得到大大的簡化，比解析法更巧妙、更靈活。例如，在比較勻變速直線運動中的中間位置和中間時刻的速度的大小關系時，用v-t圖像解題可以一目了然。

2.用圖像演示物理變化過程，可以把握好物理變化規律：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，幫助學生理解物理過程。例如，對于機車等交通工具問題，結合P=Fv可知機車啟動問題，可分為兩種運動類型，即恒功率啟動和恒加速度（恒力）啟動，利用v-t圖像可以清晰地表現機車的運動特點，前者先做加速度逐漸減小的加速運動，最后做勻速直線運動，從v-t圖像上看，開始是向下傾斜的曲線，然后是平行于t軸的直線；后者先做勻加速直線運動，接著做加速度逐漸減小的加速運動，最后做勻速直線運動，從v-t圖像看先是傾斜的直線，然后是向下傾斜的曲線，最后是平行于t軸的直線。

3.把圖像應用到物理實驗中，可以簡化實驗數據處理的方法：在物理實驗教學中應用圖像進行數據處理，不僅具有簡單明了、形象直觀的特點，同時還可以減小誤差，更有利于分析誤差的形成原因。例如，“利用伏安法（電流表相對電源外接，滑動變阻器起限流作用）測量電源電動勢及內阻”，此實驗可以用圖像法求電動勢和內阻：具體方法，建立直角坐標系，根據實驗數據作出U-I圖像，為了減小誤差可以從圖線上任取兩點求圖線的斜率，斜率，而圖線的縱截距為電動勢E，這種方法比較實用，且能減小偶然誤差。而在探究加速度與力、質量的關系時，對a-F圖像進行分析就可以得到實驗的誤差形成的原因，該圖線應該是過原點的傾斜的直線，如果與橫軸有截距表示沒有平衡摩擦力，與縱軸有截距表示過度平衡摩擦力。

4.圖像法是一種物理科學探究的基本方法：圖像法在探究性的學習中也有重要應用，通過圖像可以確定物理量之間的關系。例如探究彈簧的彈性勢能與彈簧的勁度系數和彈簧的形變量的關系時，可以通過實驗測量彈簧彈力和彈簧的形變量數據若干，作出F-x圖像，則F和x圍成的三角形面積，就可以表示拉力在整個過程中所做的功，結合胡克定律分析出勻變力做功的公式，根據功和能的關系，外界對彈簧做了多少功，彈簧的彈性勢能就增加了多少，故彈簧的長度在變化了x時的彈性勢能就可表示出其定量表達式，進而探究得知探究彈簧的彈性勢能與彈簧的勁度系數和彈簧的形變量的關系。總之，運用圖像法的深層意義在于可以啟迪學生的創新意識，培養創新能力，提高學生的綜合能力和培養學生嚴謹求實的學習態度。

二、物理圖像的應用注意事項

為了使學生能夠正確理解圖像法在物理中的應用，圖像教學過程中應注意以下幾點：

1.要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。如，運動學中位移與時間圖像和速度與時間圖像，就是根據縱坐標軸所表示的物理量不同進行區別的。

2.要認識圖線并不表示物體實際運動的軌跡。如，勻速直線運動的x-t圖像是一條斜向上的直線，但物體實際運動的軌跡可能是水平的，并不是向上爬坡。

3.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，特別要關注“軸、點、線、面、截、斜”六個方面。

這樣，通過長期訓練，可以讓學生能夠正確利用圖像解決實際物理問題，開闊思路，提高分析問題、解決問題的實際能力。如果在應用圖像法解決物理問題的過程中，適當地使圖像法與解析法有機結合，讓“數”與“形”這兩種反映事物間關系的兩種不同的形式統一起來，共同描述物理變化規律，兩種形式之間相互補充、相互轉化，“形”補充“數”的直觀性，“數”補充“形”的微妙感，更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，提高學生的綜合素質。總之，圖像法是解決物理問題的一種重要手段，在平時的教學中要善于培養學生識圖、用圖和解圖的能力。

（作者單位 遼寧省建平縣職教中心）

編輯 馬燕萍