高中物理圖像問題的處理方案探討

白雪

【摘 要】物理圖像問題在高中物理中的占比相當(dāng)高，物理圖像通過描述物理過程，展現(xiàn)一定的規(guī)律，深入解釋物理題目的某些定義。物理圖像具有形象、直觀的特點(diǎn)，能從整體上讓讀者或者做題者從圖像中了解到多個物理量之間的定義或者關(guān)系。物理圖像有多種多樣的類型，如函數(shù)圖像、模型圖、受力分析圖等等，在高中物理解題中，如果可以有效地、合理地使用物理圖像來解答往年題目，有利于進(jìn)一步牢記物理概念和規(guī)律，塑造自身數(shù)形結(jié)合解答物理問題、處理物理難題的能力。

【關(guān)鍵詞】高中物理；圖像；處理

物理圖像在解答物理題的時候起到了輔助的作用，甚至直接作用，讓答題者可以理解出題意圖。物理圖像可以形象地表達(dá)一定的規(guī)律，是一種圖文的數(shù)學(xué)語言，使用物理圖像可以把深奧的題目或問題簡單化，模糊的題型具體化、清晰化，物理圖像可以把物理量之間的關(guān)系用函數(shù)的形式表現(xiàn)出來，避免不必要的復(fù)雜運(yùn)算，優(yōu)化解題的過程及思路，有利于自身的數(shù)形思想的培養(yǎng)，從而提高自身分析及解決問題的能力。

一、高中物理圖像的重要性

回歸到《考試大綱》中，注意到有這樣的一段表達(dá)：“物理規(guī)律常用數(shù)學(xué)公式和圖像來表示，要引導(dǎo)學(xué)生理解公式和圖像的物理意義。”《高考考試說明》中，在論述應(yīng)用圖像表示及處理物理問題的能力方面時強(qiáng)調(diào)：“必要時能運(yùn)用幾何圖形、函數(shù)圖像進(jìn)行表達(dá)和分析”。

近幾年的全國高考物理試題，已經(jīng)漸漸地明晰一個規(guī)律，那就是每年都有對物理圖像的考查題型，而且占比開始不斷增加。從2007年開始占比約15%到2017年占比達(dá)到約18%可以看出，考查的知識點(diǎn)對物理圖像的使用和出現(xiàn)頻率越來越高，值得在學(xué)習(xí)時候?qū)@方面加強(qiáng)注意。

二、物理圖像所具有的特點(diǎn)

（一）具有直觀感

直觀的物理圖像可以將抽像概念具體化、形象化，讓物理量之間的關(guān)系變得清晰，有助于理清思路，優(yōu)化解題過程。

（二）具有便捷化

借助圖像可以觀察出整個物理過程，有利于理解、內(nèi)化物理規(guī)律。

（三）具有嚴(yán)謹(jǐn)性

分析物理數(shù)據(jù)時，圖像法具有準(zhǔn)確特點(diǎn)。如在驗證牛頓第二定律的實驗，對a-F圖像沒有過原點(diǎn)進(jìn)行分析，可能由于沒有平衡摩擦力等情況造成。

三、高中物理圖像問題的處理方案

（一）選擇坐標(biāo)軸所表示的意義

如下面這道2011年高考全國卷Ⅰ里的一道題：一列簡諧橫波沿x軸傳播，波長為1.2m，振幅為A。當(dāng)坐標(biāo)為x=0m處質(zhì)元向y軸負(fù)方向運(yùn)動時，坐標(biāo)為x=0.4m處質(zhì)元的位移為■A。當(dāng)坐標(biāo)為x=0.2m處的質(zhì)元位于平衡位置且向y軸正方向運(yùn)動時，x=0.4m處質(zhì)元的位移和運(yùn)動方向分別為多少。

在解析這道題的時候，我們就可以借助圖像來觀察。依題意可畫出如下大致圖形。可以看到，此時x=0.2m處的質(zhì)元正在平衡位置向下運(yùn)動。再經(jīng)過半個周期，x=0.2m處的質(zhì)元回到平衡位置向上運(yùn)動，在這半個周期當(dāng)中，x=0.4m處的質(zhì)元已經(jīng)過了波谷正在向著平衡位置運(yùn)動，根據(jù)簡諧運(yùn)動的對稱性，此時的位移與半個周期之前的位移大小相等。所以質(zhì)元的位移為-■A，運(yùn)動方向向上。

（二）挖掘圖像交點(diǎn)的意義

如圖所示，直線A為電源的一圖像，直線B為電阻的一圖像，用該電源與電阻組成閉合電路時，下列說法中正確的是（ ）

A.電阻R的阻值為3Ω

B.電源的內(nèi)阻為1.5Ω

C.電源兩端的電壓為6V

D.電源消耗的總功率為144W

解析：由直線A可以解得E=9V，r=1.5Ω。由直線B可解得電阻R=3Ω。直線A、B的交點(diǎn)表示用該電源與電阻串聯(lián)組成閉合電路時的電流和電壓，所以路端電壓為6V。而電源消耗的總功率為E·I=9×2W=18W。此中交點(diǎn)是工作點(diǎn)。故選A、B、C。

（三）注重斜率的使用

如圖所示，兩質(zhì)量相等的木塊A、B，通過一輕質(zhì)彈簧連接，B足夠長放置在水平面上，所有接觸面均光滑，彈簧開始時處于原長，運(yùn)動過程中，始終處在彈性限度內(nèi)，在物塊A上施加一個水平恒力，A、B從靜止開始運(yùn)動到第一次速度相等的過程中，下列說法中正確的有（ ），

A.當(dāng)A、B加速度相等時，系統(tǒng)的機(jī)械能最大

B.當(dāng)A、B加速度相等時，A、B的速度差最大

C.當(dāng)A、B的速度相等時，A的速度達(dá)到最大

D.當(dāng)A、B的速度相等時，彈簧彈性勢能最大

這道題中，解題的突破口在于對物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動過程分析，借助v-t圖像簡化問題。通過受力分析可知，隨時間的增大，A物體的加速度逐漸變小，B物體的加速度逐漸變大，而v-t圖像的斜率表示加速度，做出如圖中所示的圖像，當(dāng)A、B加速度相等時，由圖可知A、B的速度差，所以正確答案是B。

四、總結(jié)

物理圖像在解決高中物理題目中有多方面的作用。不管是解答原有圖像的問題還是需要通過自己畫圖來明晰物理量的題目等等，只要自己深入分析問題，知道其中題目考查的知識點(diǎn)，再把文字轉(zhuǎn)化為圖像進(jìn)行表述，這樣就可以更快的得出結(jié)論和結(jié)果。可見，善于運(yùn)用圖像和熟練解答高中物理圖像問題對于培養(yǎng)識別圖形、建構(gòu)圖形的能力都有很大的作用。

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