高中物理教學中圖的價值與應用研究お

車偉

縱觀近幾年的高考物理試卷，圖形、圖象在解決物理問題時起著非常重要的作用，并且，物理圖形、圖象的題目也越來越多，所占的分數比值也越來越大.因此，高中物理圖的價值和應用的研究意義非凡.本文結合自身的教學實踐和教學案例，具體從圖的類型、教育學心理學的角度出發，論述高中物理教學中圖的應用的理論依據、教育價值以及主要策略.

1物理教學中圖的應用價值

1.1圖象在高中物理教學中的應用

高中物理新課程標準以及高考的考綱都明確規定：根據物理問題，能借助于幾何圖形、函數圖象等方法，通過作圖、析圖、解圖等找到物理所要解決的問題.尤其是實驗中，用“圖”的情形更多，在物理實驗中，用圖象分析、處理數據.如高中物理運動學中，圖象就有勻變速直線運動、自由落體運動、豎直上拋運動、平拋運動時，都用到圖象.

如勻加速直線運動的s-t圖象和v-t圖象.

如圖1中①表示物體做勻速直線運動.（斜率表示速度v）；②③表示物體靜止；④物體向反方向做勻速直線運動；⑥t1時刻物體位移為x1.

物理中，用圖形、圖象解決的問題很多，運動學、力學、電學、光學、電磁學等方面的習題，都與圖象、圖形有千絲萬縷的聯系，應用很普遍.再如電學中的電源的伏安特性曲線、力學中的單擺的T-L曲線等，在物理教學中，圖形和圖象是物理學、物理教學中的重要元素.

1.2高中物理教學中，概念圖的應用價值

物理教學中，圖的運用教師們多會關注圖象的運用，而忽略了概念圖的作用.而概念圖在物理教學中，同樣意義非凡.

（1）先行組織者的策略.

所謂先行組織者，指的是學生所要學的新知識和已經掌握的知識間架起的一座橋梁，這個橋梁就是“概念圖”.概念圖能激起學生對所學過的知識的回憶和對新知識的探討的欲望.概念圖在每一個章節的學習中都有用場.如學習《摩擦力》這一節內容時，新課程標準要求兩課時完成，分別是靜摩擦力和滑動摩擦力的產生條件、方向判斷以及大小的計算.學習滑動摩擦力之前，就可以用概念圖的形式復習已經學過的靜摩擦力的知識而過渡到滑動摩擦力的學習上.此時概念圖，不僅“溫故而知新”，更重要的是為學習新知識做好了方法上的準備，因為滑動摩擦和靜摩擦的知識結構完全相同，并且知識間也有關聯性.

在《力的相互作用》中，彈力和摩擦力的學習時，都可以使用“力的概念圖”——作用點、大小和方向等復習相關的“力”的知識和概念，使學習摩擦力和彈力更省時省力.

（2）課堂小結策略

80%以上的老師在課堂小結時，都會使用圖表、圖例等形式讓學生回顧一節課的所學知識，這里的圖表、圖例等就是“概念圖”.如學習“平拋運動”等時，概念圖就是行之有效的課堂小結方式.如表1.

高中物理復習課旨在系統復習所學的物理知識，用所學的知識提高解題能力.在復習時，多數教師習慣于先將知識串講一遍，再進行針對性的訓練.而概念圖的使用可以使學生對所要學習的知識一目了然.如復習《平拋運動》時，可以使用概念圖如圖3所示.

顯然，這個概念圖不僅有效復習了所學的知識，更為應用做了鋪墊和準備.

2物理教學中的“圖”的意義

2.1圖使解決問題簡單化

物理學習離不開實驗，而對于實驗的現象的觀察、數據的分析，往往借助于圖象，通過圖象進行數據分析和處理，不僅直觀、形象，還可以減少誤差，并分析誤差的成因.如a-F的圖象，根據圖象和F軸相交于A，與a軸相交于B，那么，可以斷定，截距OA，表示平衡摩擦力，截距OB，表示過度平衡摩擦力.

2.2圖是探究物理的基本方法.

研究物理方法有觀察法、實驗法等，但是都離不開圖象，圖象是觀察、實驗的基礎，同時，反過來，圖象也利于觀察和實驗，更方便實驗現象的分析和數據的分析，因此，圖象法是探究物理的基本方法之一.

物理中的圖象，反映物理量之間的關系.如力學中的a-F圖象，反應的是加速度a與力F之間的關系：F=ma，從公式中可以看出，物體所受的力越大，加速度就越大，反之，力越小，加速度就越小.那么，從圖象上更可以直接看出加速度a和力F之間的關系，因為a-F圖象是一條斜向上的直線，不難看出a與F是正比例函數，因為，正比例函數的圖象是直線.

再如，“一定量的氣體在溫度t不變的前提下，壓強p與體積V的關系”的實驗時，通過p-V圖象和p-1/V的比較和擬合，發現p與V成反比，因為，圖象是雙曲線.同時，根據雙曲線的性質，更直接判斷p與V成反比的結論.

3圖象的物理意義

3.1“點”的意義

物理學中的“點”有很多，如截距點、交點、極值點、拐點等等.這些點的物理意義基本和數學中的點的意義相通.如“截距點”，數學上的“截距”是直線、曲線與縱軸和橫軸相交的交點到原點O的距離，而物理中的“截距點”是一個物理量為零時，另一個物理量是多少，反應的是物體的一個狀態.

同樣，交點、極值點等也與數學的交點、最大值、最小值有聯系，且意義相同.如物理中的“極值點”指的是該點附近的物理量的變化趨勢，那個點表示的是最大值.物理中的“拐點”指的是物體在運動過程中，在該點處發生了突變.

物理中的這些特殊點，利于我們分析物理現象或者分析數據等時的應該密切關注的地方，也是物理圖形、圖象的基礎.

3.2“線”的意義

物理學中的“線”指的是圖形、圖象的直線和曲線的切線，通常情況下，物理中用得最多的是斜率的概念.斜率一般表示兩個物理量的比值，如s-t的圖象的斜率是v.

物理中，根據圖象、圖形計算、求解的例題很多，如：根據F-t圖象求最大速度.分析：因為a=F/m，v=v0+at=v0+Ft/m，所以Ft積最大的時候速度最大.

物理中的圖形、圖象使物理問題簡單化、直觀化、形象化，[LL]給問題的解決提供了快捷和便利.

3.3“面”的意義

物理中有一些圖象的圖線與橫軸所圍的面積的值，它通常表示一個物理量.如圖4的陰影部分分別是F-s、F-t表示的是“沖量”和“功”.

3.4圖在物理中的運用

總起來說，圖在物理中的運用，除了作圖題，用圖解決問題的形式也很多，如求截距.

再如：在xy平面內有一列沿x軸正向傳播的簡諧橫波，波速為3.0 m/s，頻率為2.5 Hz，振幅為8.0×10-2 m，已知t=0時，P的位移為y=4.0×10-2 m，速度沿y軸正向，Q點在P點的右方9.0×10-1 m處，對于Q點來說：

A.在t=0時，位移為y=-4.0×10-2 m

B.在t=0時，速度沿y軸負方向

C.在t=0.1 s時，位移為y=-4.0×10-2 m

D.在t=0.1 s時，速度沿y軸正方向

解λ=1.2 m， T=0.4 s.

[TP1GW172.TIF，Y#]

即PQ相距四分之三波長.

再者，利用圖象求斜率、求極值以及分析運動情境等，但在運用圖象解決實際問題時，務必注意物理量之間的關系，應學會看圖、分析圖.

總之，“圖”在高中物理教學和學習中，居重中之重地位，圖象、圖形的運用在高考的試卷上已經彰顯其重要性，要提高教學質量和學習效率，“圖”不可忽視，在解決實際問題時，圖使問題簡單明了、生動直觀.在教學中，應充分培養學生的識圖、作圖、解圖能力，努力提高解題能力和物理素養.