圖象法在高中物理解題中的應用

陳亞星

高中物理教學過程中，會遇到很多需要運用圖象構圖法進行物理問題分析和解答，例如原子物理學，熱、力學等多種信息的復雜物理問題.利用圖象解題法，讓學生在圖象中找到能夠解決物理問題的信息，從而使學生能夠達到快速、高效的解決物理難題.合理恰當的運用圖像解題法，有利于提高高中生感官能力，同時培養學生能夠把圖象信息轉化為文字語言思維的解讀能力，讓學生在繪制正確圖象過程中，理清解題思路，找到解題方法，隨之對其相關問題進行正確解答.

圖象解題法是物理語言的一種，在物理教學實踐中具有多種解題優勢，其主要表現文字形象化、問題直觀化、解題思路簡明化等方面，有助于深入理解物理概念，強化高中生在學習物理過程中解題思維能力及動手能力，培養提高學生物理學習興趣及生活審美情趣.讓圖象解題法成為物理解題的首選必要條件，幫助學生更加清晰的分析物理問題，提高復雜物理問題的解題正確率，讓學生能夠充分理解物理相關特性，有利于學生日后有效的解決好實際生活問題.本文將根據蘇教版高中物理素材教學案例，利用圖象解題法進行案例分析.其主要問題和圖象解題措施如下.

1. 運用圖象解題法解決物理量之間的關系

一般情況下，物理問題中量與量之間都具有相互約束的存在關系，采用傳統解題手段，只會增加學生的不解和困惑感，若構建合理的圖象表，將物理問題中各量、數關系用圖像表繪制出來，同時可根據實際情況將其轉化為三維幾何關系，讓高中生更加直觀的看出問題所在，明確解題思路，促進學生充分吸收消化物理課堂所學知識，提高解題水平，培養學習興趣.

例題一個質量為0.4kg的鐵球，此鐵球以4 m/s的平均速度勻速向左移動，該鐵球在移動過程，突然碰到一堵墻壁被彈回，然后繼續以相同速度向右移動.

問：該鐵球受到撞擊后動量有沒有發生改變，若改變，變量值為多少？

解如圖1所示，取鐵球勻速向左的方向為正方向，碰撞發生前鐵球速度為υ＝4m/s，所以碰撞發生前鐵球的動量是P＝mυ＝0.4×4kg·m/s＝0.8kg·m/s.經過墻壁碰撞后鐵球的速度為υ′＝0.4m/s，碰撞后鋼球的運動量為p′= mυ′＝-0.4×4kg·m/s＝-0.8kg·m/s.Δp＝p′-p＝-0.8kg·m/s-0.8kg·m/s＝-0.16kg·m/s.所以動量變化.

2. 運用圖象解題法解決運動學問題

運動學問題是高中物理教學中必然會遇到的常見問題，與實際生活息息相關.研究一個物體的運動變化情況，首先要選取一個合適的參照物，然后按照其規定解題模式進行逐步運算，過程較為復雜繁瑣.若利用圖象解題法，形象的表示出物體運動規律，直觀繪制出運動過程，利用圖象的斜率、面積、交接點等物理知識點，進行合理的分析和計算，讓運動問題簡明化.

例題據圖2所示，某物體從某一高度在靜止狀態下，沿兩條光滑路徑AB以及ACD同時滑落到高度相同的B點和D點.問：兩條路徑長度相等情況下，物體到達B點和D點的用時關系.

解根據題意繪制出圖3物體運動情況，直線是物體AB間的勻速運動，曲線VfACD說明是逐漸減小的加速運動，圖3同時符合物體最后速度相等，及AB和ACD與時間軸面積相等的兩項要求，根據圖3中所示的速度-時間圖象的特點，可以快速算出AB和ACD與時間軸面積，即位移大小，由此得知AB和ACD位移相等，tACD＜tAB.

3. 運用圖像解題法簡化抽象的物理問題

高中物理教學中，絕大多數物理問題的解決措施都是利用綜合法分析計算得出正確答案.但因其計算步驟太繁雜.圖象解題法是將抽象物理問題簡單化的有效解題手段.

例題一架飛機，在A同學頭頂飛過，A同學看不到飛機機身，但可以聽到聲音同時飛機在與地平線約成60°角的A同學前上方.問：此飛機飛行速度約是聲速的多少倍？

解據圖4所示，先假設飛機飛過A同學頭頂時，與地面距離為h，聲音傳到地面的時間為t，聲速為v0，計算公式為h＝v0t.同時在此t時間內，假設飛機繼續飛出x,飛行速度為υ，則x＝vt，兩公式比較得出v∶v0＝x∶h＝cot60°＝0.58，從而飛機飛行速度大概是聲速的0.58倍.

圖象解題法能夠更形象直觀的表述出復雜繁瑣抽象的物理問題，根據圖象中各種物理意義的數據信息，進行合理的定性分析以及準確的定量計算.是提高高中學生物理學習效率，和學習興趣的有效教學手段，值得在蘇教版高中物理課堂教學中廣泛應用及推廣.

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