例談高中物理教學中如何巧妙用圖

楊鑫

【摘 要】 高中物理中，無論是動力學知識，還是實驗觀察，都會涉及多對象、多過程的分析，而利用物理圖就可以實現化繁為簡的處理。本文就高中物理必修內容的直線運動、曲線運動、實驗觀察，及電磁學知識中的一些典型的物理圖的應用，從方法上加以分析提煉，以體現出圖解物理的直觀與簡潔。

【關鍵詞】 物理教學 ?巧妙用圖 ?方法歸納

皮亞杰在發生認識論中提出的圖式，是表象與概念的組合，是形象與抽象的結合。而畫圖思考的過程中，學生用眼睛看，用手去畫，用腦去思考，實現人與外界的間接的相互作用。得出抽象的概念和規律相對應的圖，是一種概括化的，并從客觀世界抽象出典型的物理特征且反映物理規律的圖。這種圖就是一種物理模型，是形象思維與抽象的產物。學生通過對物理模型的掌握，去同化和順應頭腦中原有的圖式，在不斷建立新的平衡的過程中掌握了物理知識，這也是圖解物理的心理學依據。

一、挖掘圖與物理過程的聯系

關于物理中圖的重要性的一個有力佐證就是，翻開高中物理教材，隨便哪一節內容中都有相關的物理圖作為輔助。此外，在生產生活中，建房造橋前都要有相關的工程圖、結構圖。工業制造中也必須有設計研發圖，生產流程圖。所以圖在生產生活中無處不在。那么很自然，對于基礎學科物理的學習中，理應體現出圖的重要地位。

因此，在講解物理過程時教師要培養學生運用圖解的能力，教會學生準確理解相應的物理過程在圖解中的表示方法。例如：物體從起點運動到終點時的位移可以用v-t圖解的面積表示，電源的內阻r可以用U-I圖解的斜率表示等等。

教師還要引導學生認真分析、理解圖解的內涵和外延，使對復雜過程的抽象理解轉化為清晰、直觀的圖解認識，使得學生的思路更加清晰、巧妙、靈活。例如：變力做功、非勻變速運動、求解交流電的有效值等過程我們都可以用圖解法表示出來。

另外，在教學中應注意方法，讓學生更容易理解。比如在講授勻速運動的時間位移圖解時，有些學生由于沒有很好地掌握位移的概念，又不結合實際分析，輕易地把該圖解理解為物體的運動軌跡。也有少數學生讀不懂這類圖解，在數學中這是很簡單的直角坐標和正比例函數關系，在此有必要對比著講解。又如講振動圖解時，也有學生把圖解與振子的軌跡混淆，振子的振動過程分析不清。學習了波形圖后，如果學生自己不理解兩類圖解的含義，要分清楚振動圖解和波形圖并不容易。波動看前，振動看后，這些細節之處看起來不重要，然而這是培養學生分析問題、應用數學手段處理問題的能力和提高思維能力的最佳例子。實際上解決物理問題的關鍵在于構建物理模型，將實物和文字表述用理想模型和圖解表示出來。學生要做到這點，要靠平時多看、多練。同時也要求教師在課堂上多示范。

二、利用圖解物理的方法

圖解物理的過程就是，第一步仔細審題同時劃出關鍵詞;第二步將題目轉變成相應物理圖，注意需在圖上進行詳細的物理量的標注，目的是盡可能完整地展示題目的原意;第三步對應著圖而列出相關的物理關系式并求解;第四步結合題圖進行必要的分析討論。

例如，受力分析圖與運動分析圖相結合，能方便解決動力學問題。高一物理的勻速圓周運動中，處理常規問題的關鍵就在于：1. 從受力分析角度找出物體所受的合外力，即外界對做圓周運動的物體所提供的向心力;2. 從運動學角度分析做勻速圓周運動的物體運動時需要的向心力。再利用圓周運動物體的受力的供需關系進行列式求解即可。

例：球做圓錐擺時細繩長L，與豎直方向成θ角，求小球做勻速圓周運動的角速度ω。

再如：如右圖所示的單擺模型，在圖中C位置時，懸線與豎直方向的夾角為θ，擺長為L，如已知此時線的拉力為T，求小球此時的速度大小。

解析：與上題的圖對比可發現，上題為水平面內的圓周運動，而本題則屬于豎直平面內的圓周運動，因而從圖中可以看出圓心的位置不同，然后根據在圓周運動中指向圓心的合外力提供向心力，就可列出所供向心力的表達式。還有由本圖很容易發現，小球到圓心的距離就是擺長，進而得到半徑。可得：T-G1=Fn 即 T-mgcosθ=mv2/L，解出方程就可。

結合這兩題的求解過程可以發現，所供合外力的正確求解需結合受力圖和圓心的位置圖，而所需的向心力中的半徑的表達式也需結合圓心位置圖。而圖畫好后，則只需看圖列式就可以了。對于較為復雜的圓周運動，如多對象的問題，也只要用上面的分析方法，列出對應的表達式進行求解對比就可以得出答案。

總之，圖解能直觀、形象地簡化物理過程，是快速解題的一種有效方法，但如何讓學生掌握這種行之有效的方法、提高學生運用圖解的能力是教師在教學中應該重視、思考的問題。因此在教學中應提倡解析法與圖解法的有機結合。兩種形式之間是可以相互補充、相互轉化的，數缺形時少直觀;形少數時難入微。應該說利用圖是解決物理問題的一種重要手段，教師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。

參考文獻

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