高中物理教學中圖象法的應用

魯鋒

【摘要】在高中物理學科中有著豐富的圖象內容，要求學生具備較強的讀圖能力，并通過讀圖分析了解圖象中的基本信息，掌握問題解題方法.因此，在高中物理教學中，教師需要轉變教學內容和教學方式，引入具有代表性的題目，對圖象法的應用方法進行總結，有效利用圖象法，提高學生解題能力，加深物理知識的理解和掌握.本文分析圖象法在高中物理教學中的應用策略.

【關鍵詞】圖象法；高中物理；解題

圖象法指的是運用形象、直觀的圖形將各種現象的規律與過程表現出來，是一種較常用的解題方法，廣泛適用與數學、物理與化學等科目.在高中物理解題教學中，教師可以指引學生應用圖象法，借助圖象形象與直觀的優勢，把抽象的、難以理解的物理知識變得容易與簡單，使其形成更為清晰的解題思路，全力提高他們的解題速度與準確度.

1 應用圖象法解決相對位移問題

位移屬于高中物理教學的基礎性內容，同以往路程這一概念相比有著明顯差異，表示物體即質點的位置變化情況，由初位置到末位置的有向線段，大小同路徑無關，方向由起點指向終點.在高中物理解題訓練中，教師可指導學生應用圖象法分析與處理相對位移類型的題目，使其把物體的位置變化通過圖象的方式展示出來[1].

例1 把煤塊放到傳送帶上面可以看作成一個質點，煤塊與傳送帶之間會產生摩擦力，動摩擦因數可以假設成μ，兩者的初始狀態均為靜止，如果煤塊以恒定加速度a0進行加速運動，當速度達到v0后，將會以一定速度做勻速運動，煤塊會在傳送帶上留下一定長度的痕跡，兩者還會在某一位置相對靜止，求此時煤塊留下的痕跡長度是多長.

分析 通過對題目內容的閱讀能夠發現，如果傳送帶加速度大于煤塊，公式為a0=μg，那么可以計算出傳送帶達到勻速狀態花費的時間為v0/a0，煤塊達到與傳送帶相對靜止狀態耗費的時間為v0/μg.學生根據題干信息畫出圖象，如圖1，結合圖象中直線OB和折線OAB即可繪制出圖象的位移，由此可以求出△OAB面積的大小，煤塊和傳送帶的位移自然也能夠求出，這就是煤塊在傳送帶上面留下的痕跡長度L，利用數學知識可以得到L＝1/2（v0/μg－v0/a0）v0，整理后得到L＝v20（a0—μg）/2a0μg.

2 應用圖象法解決變力做功問題

變力做功是高中物理較常見的一種題型，通常用到動能定理、機械能守恒定律、等效代替思想、轉換成恒力做功、用平均值和微元法等知識及方法，當然也可用到圖象法，圖象法的主要優勢是把文字敘述的題意準確的用圖象表現出來.高中物理教師可以指導學生應用圖象法解決變力做功類的問題，為他們思考與解答物理試題提供正確、有效的方式.

例2 當鐵釘進入到木板時將會遇到阻力，經過研究發現，鐵釘進入木板的深度與遇到的阻力呈正比關系，現在有一枚鐵釘進入木板深度的1厘米處，如果繼續使用鐵錘敲擊這枚鐵釘，并同第一次做的功相同，完成第二次敲擊后，鐵釘將會進入多少深度？

分析 通過對題干信息的閱讀與分析后畫出相應的圖象，設鐵釘進入木板所受到的阻力是F=kx，畫圖時將F作為縱坐標，F方向上的位移x為橫坐標，從而獲得F—x圖象，如圖2，函數線與x軸之間的陰影部分面積即為鐵釘對木板做的功，由于兩次鐵釘做的功一樣，所以能夠得到S1=S2（面積），即為1/2kx21＝1/2k（x2+x1）（x2－x1），Δx=x2－x1≈0.41cm，也就是說經過第二次打擊后，鐵釘進入木板的深度是0.41厘米.

3 應用圖象法解決追擊碰撞問題

追擊碰撞問題在高中物理解題中十分常見，追擊問題的主要條件是物體的位移與時間之間的關系，碰撞問題則是兩個物體在同一時刻到達同一位置，此時速度相等，后面物體的速度要大于前面物體.處理高中物理中的追擊碰撞問題時，教師可引導學生畫出運動示意圖，利用圖象法發掘題目中的隱性條件，使其找準速度相等的臨界狀態，這是解題的切入點[2].

例3 有兩輛相同的汽車，在水平直路上前后勻速行駛，速度都是v0，若前車突然以恒定加速度進行剎車，當前車停車的瞬間，后車也以前車剎車速度做加速度剎車，前車行駛的路程是S，要想確保這兩輛汽車不會發生相撞現象，那么這兩輛汽車在勻速行駛過程中所需要保持的車間距是多少？

分析 學生通過對題干內容的閱讀與研究后畫出這兩輛汽車的v-t圖象，表示速度與時間之間的關系，如圖3，線①表示的為前車進行剎車時做的勻減速運動，耗費的時間為t；線②表示的為后車先進行勻速運動，t時刻后進行剎車；線③表示的為后車采用相同的加速度進行勻減速運動，結合圖象能夠求出兩輛汽車在行駛中應當保持的安全車距.通過對圖3中圖象物理意義的階段，能夠發現前車行駛的位移就是△OAt的面積，即為s，后車行駛的位移是梯形OADC的面積，而平行四邊形AtCD的面積即為兩車應當保持的安全距離，通過計算大小剛好為2s.

4 應用圖象法解決電學方面問題

在具體的高中物理解題教學實踐中，電學類問題對于學生來說極為抽象，教師可以指導學生應用圖象法來解答電學方面的問題，認真仔細觀察圖象中出現的交點、拐點等關鍵點，使其把握好這些特殊點，并深入分析這些交點、拐點所代表的實際含義和物理量，據此找到解題的切入點，最終助推他們快速、準確的處理高中物理中電學方面的試題.

例4 如圖4，直線Ⅰ和Ⅱ分別代表的是電源1和2路端電壓隨輸出電流變化形成的特性曲線，曲線Ⅲ為某小燈泡的伏安特性曲線，如果將電源1與2分別同這一個小燈泡連接到一起，請判斷出在這兩種連接狀態下小燈泡自身消耗功率之比是什么？

分析 教師提示學生審題時注意圖象中的交點，使其通過對這三曲線之間存在的的交點發現，在這兩種不同的連接情況下的R1與R2阻值分別是3/5Ω與5/6Ω，由此得出小燈泡的電阻值之比R1/R2＝18/25，讓他們據此快速得到在這兩種連接狀態下小燈泡自身消耗功率之比P1/P2＝1/2.如此，學生重點關注圖象中的交點，借此提取出關鍵信息，為解題提供更多已知條件，使其簡化解題過程，提高他們的解題能力.

5 結語

總而言之，圖象法作為高中階段在物理解題中比較常用的一種輔助性方法，能把物理問題信息內容以更為形象和直觀的方式呈現出來，教師應指引學生掌握圖象法的應用技巧，促使他們在最短時間內確定準確的解題思路與流程，使其通過分析與計算求出正確的答案.

參考文獻：

[1]張鑫.論圖象法在高中物理教學中的應用[J].文學少年，2020（04）：1.

[2]杜鵬.論圖象法在高中物理教學中的應用[J].家長（上半月），2021（01）：131-132.