物理圖像在高中物理教學應用

王麗娜

摘要：高中物理問題的解決方法有很多，文字法、公式法、圖像法。這幾種不同的方法，在探究同一個物理現象或者規律上相互補充。其中物理圖像法最容易讓人理解，更它比枯燥文字和公式形象具體。本文分析了物理圖像的起源，給出了物理圖像與數學圖像之間對應關系的五要素，即軸、點、線、面（積）、形以及相應的物理實例.

關鍵詞：物理圖像；高中物理；教學方法

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1672-1578（2017）09-0185-01

1.什么是物理圖像

物理圖像就是用感官直接可以感受到的擬合數學表達和實驗的圖像，也就是可以生成可視化的印象。物理圖像起源于數學圖像，其思想來源于數形結合.笛卡爾（R. Descartes）引入了直角坐標系后，代數學從此便有了一個幾何的表述.人們可以用圖形來直觀地描述那些抽象的代數方程，也可以用代數方法來研究幾何問題，這就是解析幾何.在代數學中引入圖像，用數學家的話說就是數形結合.

2.圖像的各個層次的物理意義

圖像的物理意義主要通過"軸"、"點"、"線"、"面"、"形"五個方面來體現，教學中應從這五方面入手，予以明確。

2.1 物理圖像中"軸"的物理意義。"軸"是認識圖像的基礎。，若x軸表示時間，y軸表示位置，則該圖像反映了某質點做勻速直線運動時，位置與時間的關系.若令x軸和y軸分別表示其他的物理量，則該圖像又可以反映在某種情況下相應的物理量之間的關系.

2.2 物理圖像中"點"的物理意義：物理圖像上的"點"代表某一物理狀態，它包含著該物理狀態的特征和特性。從"點"著手分析時應注意從以下幾個特殊"點"入手分析其物理意義 。

⑴截距點。它反映了當一個物理量為零時，另一個物理的值是多少，也就是說明確表明了研究對象的一個狀態。如圖1中，圖像與縱軸的交點反映出當I=0時，U=E即電源的電動勢；而圖像與橫軸的交點反映出電源的短路電流。

⑵交點。即圖線與圖線相交的點，它反映了兩個不同的研究對象此時有相同的物理量。如圖2中的P點表示甲、乙物體相同的時刻具有相同的位置。

⑶極值點。它可表明該點附近物理量的變化趨勢。如圖3中的D點表明當電流等于E/（2r）時，電源有最大的輸出功率。

⑷拐點。通常反映出物理過程在該點發生突變，物理量由量變到質變的轉折點。拐點分明拐點和暗拐點，對明拐點，學生能一眼看出其物理量發生了突變。如圖4中的P點反映了加速度方向發生了變化而不是速度方向發生了變化。而暗拐點，學生往往察覺不到物理量的突變。如圖5中P點看起來是一條直線，實際上在該點速度方向發生了變化。

2.3 物理圖像中"線"的物理意義："線"：主要指圖像的直線或曲線的切線，其斜率通常具有明確的物理意義。物理圖像的斜率代表兩個物理量增量之比值，其大小往往代表另一物理量值.如S-t圖像的斜率為速度，V-t圖像的斜率為加速度、Φ-t圖像的斜率為感應電動勢、U-I圖像的斜率為負載的電阻等。

2.4 物理圖像中"面"的物理意義："面"：是指圖線與坐標軸所圍的面積。有些物理圖像的圖線與橫軸所圍的面積的值常代表另一個物理量的大小.利用求面積的方法，計算有關問題，可使有些物理問題的解答變得簡便，如V-t圖像中所圍面積代表位移，F-S圖像中所圍面積為力做的功，P-V圖像中所圍面積為氣體壓強做的功。S-（1/V）圖像與1/V軸所圍的面積代表時間等。

2.5 物理圖像中"形"的物理意義："形"：指圖像的形狀。由圖線的形狀結合其斜率找出其中隱含的物理意義。例如在V-t圖像中，如果是一條與時間軸平行的直線，說明物體做勻速直線運動；若是一條斜的直線，說明物體做勻變速直線運動；若是一條曲線，則可根據其斜率變化情況，判斷加速度的變化情況。在研究小電珠兩端的電壓U與電流I關系時，通過實驗測出在不同電壓下通過小電珠的電流，作出U-I圖線，得到的是一條曲線，通過對圖線斜率的分析可得出：在實際情況下，小電珠的電阻隨著溫度的變化而發生了變化。

3.圖像法在平時的教學中的應用

圖像法解題有許多優點，但如何讓學生領會并掌握這種行之有效的方法并非簡單，在教學中應著重從圖像物理意義、坐標選取等方面加以指導訓練。首先，根據圖像的物理意義的把握，能自覺的處理解決與圖像有關的物理問題。教師在平時教學時要經常的把物理概念。定義。規律等教學圖像化，這樣通過平時的潛移默化讓學生對圖像有個扎實深刻的理解。教師在教學分析圖像時講清講細講透。在上述的基礎上，引導學生根據實際問題要求，靈活的建立坐標，應用圖像解決實際問題。

總之，通過長期的訓練，使學生能正確利用圖像解決問題。當然在應用在物理教學中應提倡解析法與圖像法的有機結合。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。endprint