圖像法在高中物理解題中的應用

鄧 敏

(福建省順昌縣第一中學,福建 南平 353200)

圖像法在高中物理解題中有著極大幫助,能夠把抽象的理論知識通過具象化的形式展示出來,將題目內容變得清晰易懂,促進更快、更好解題效果的實現.在高中物理解題教學中應用圖像法,不僅可以將物理概念變得直觀、形象,清晰展示物理量之間的關系,還能夠準確呈現無法運用語言清晰描述的內容.教師應指引學生根據實際情況應用圖像法進行解題,降低解題的難度,將多變復雜的解題過程變得更為簡便,以此培養他們的物理解題能力.

1 高中物理解題中應用圖像法的特點

在高中物理解題中應用圖像法,就是借助圖像更為形象、直觀地描述和分析題目內容,把文字敘述的題意通過圖像準確地表示出來,有助于學生形成更為清晰的解題思路,有效提高他們的解題正確率與速度,應用圖像法主要有以下幾個特點.

1.1 構建圖像

圖像法從實質上來看,就是把題目中涉及的物理量的變化、極值、關系等利用直觀化的圖像準確、清晰地呈現出來.在高中物理題目中,經常會出現同各類常見函數有關的圖像,每個圖像和函數之間都存在著對應關系.在高中物理解題教學中應用圖像法,主要特征是利用題干中文字描述的內容構建圖像,把物理量中的函數關系轉變成圖像樣式,并精準確定圖像坐標軸中的變量數據,從而為解決題目指明思路.

1.2 結合圖像

高中物理教學內容通常以生活實際中的客觀事物與運用為主要背景,通過符號或者文字表示出來.高中生在物理學習過程中,思考與分析物理題目時要以閱讀文字和符號信息為基礎,結合抽象的邏輯思維能力展開理解及判斷,繼而在腦海中生成物理問題的表象.在高中物理解題實踐中采用圖像法,學生應當根據題目信息畫出圖像與分析關鍵要素,準確研究和掌握題目中涉及的物理對象,據此建立出相應的物理模型,推動順利求解.

1.3 數形結合

在高中物理解題中應用圖像法,學生可以利用圖像深入思考題目內容,深層次地理解物理概念、定理、原理、公式等知識,使其通過圖像準確把握物理量、各個條件之間的關系,進而更為深刻地掌握物理理論知識.同時,在高中物理解題教學中,通過對圖像法的運用,學生能進一步認識物理題目中文字描述和圖像之間的對應關系,也就是數與形之間的關系,有利于他們深入理解數形結合思想的內涵與用法,使其物理思維能力得到較好的改善[1].

2 高中物理解題中應用圖像法的對策

2.1 轉變常規解題思路,進行圖像法解題

在高中物理解題教學中,隨著知識難度與深度的提升,學生遇到難題的概率也是越來越大,假如沒有及時處理掉這些難題,他們將會陷入解題困境中,會影響接下來的學習與解題訓練.對此,當學生遇到一些運用常規方法無法處理的難題時,高中物理教師可提示他們轉換一種新的思路去重新思考,特別是在分析部分不需要定量、只需定性分析就能夠獲得結果的題目,應用圖像法通常會起到意想不到的效果,使其順利突破障礙[2].

例1一輛汽車正在馬路上行駛,汽車在恒定功率下狀態由靜止轉變為運動,在4分鐘時間內一共行駛1 800米,那么該輛汽車在4分鐘末的速度是( ).

A.等于7.5米/秒 B.大于7.5米/秒

C.等于15米/秒 D.小于15米/秒.

圖1 例1分析示意圖

2.2 巧妙應用斜率知識,進行圖像法解題

在高中物理知識學習過程中,斜率是一個同函數圖象關系十分密切的知識點,同時斜率還是一個極為重要的參數,能夠將函數關系同圖像連接起來,結合相關物理規律與性質在圖象中通過斜率將特定的物理指標與概念進行表示.當分析物理函數圖象時,如果遇到一些比較陌生的圖像,高中物理教師也應當指導學生結合特定的物理性質與規律,分析圖像斜率自身所表示的具體意義和含義,幫助他們簡化處理物理題目內容,使其輕松求得準確結果[3].

例2如圖2所示,這是甲、乙兩個物體在同一直線上運動的位置坐標X隨時間t變化的圖像,已知甲物體在做勻變速直線運動,乙物體在做勻速直線運動,那么在0至t2時間內,下列說法正確的有( ).

圖2 例2圖

A.甲做勻減速直線運動

B.乙做變速直線運動

C.0至t1時間內兩個物體的平均速度是一樣的

D.兩個物體的運動方向是相反的

分析A選項,結合位移圖像的斜率等于速率可知,甲物體是沿著負方向在做勻速直線運動,故錯誤;B選項,通過觀察發現乙物體的圖像切線斜率是在不斷變大的,這表明乙物體的運速度是不斷增加的,在做變速直線運動,故正確;C選項,結合坐標的變化量等于位移指導在0至t1時間內兩個物體的位移大小不一樣,方向相反,則平均速度不同,故錯誤;D選項,結合斜率知識可知甲物體的速度是負,乙物體的速度是正,即兩個物體的運算方向相反,D正確.

2.3 善于運用面積知識,進行圖像法解題

物理圖像不僅可以反映出兩個或者多個物理量之間的關系、變化規律和相關性,還會出現一些圖形,而這些圖形圍成的面積通常也具有一定的物理意義,代表著一定的物理量,這也是解題的突破口之一.其實面積是一類極為常見的圖像,學生從小學階段就開始接觸,在高中物理解題教學中,要想更好地應用圖像法來解題,教師可引導他們運用面積相關知識分析題目內容,結合圖像法形成清晰、明確的解題思路,迅速獲得答案,提升解題的準確率[4].

2.4 合理利用截距知識,進行圖像法解題

截距一般是出現在直線上,指的是直線與縱坐標軸交點的縱坐標,截距是一個數,有正負之分.在物理學中,截距也通常同某一特殊狀態相對應,如:在勻變速直線運動中,v-t圖像與縱坐標軸之間形成的截距,往往表示的就是該物體在運動時的初始速度.當處理一些特殊的高中物理題目時,教師可依據題干的具體描述和內容,指導學生利用圖像中的截距分析題意,通常能夠起到化繁為簡的效果,使其打開思路,有效提高他們的解題效率[5].

2.5 采用數形結合思想,進行圖像法解題

數和形不僅是數學領域研究的兩個既古老又基本的對象,兩者之間還可以相互轉化.物理圖像同樣是數與形結合在一起的一種產物,可體現出具體和抽象的相結合,這也是應用圖像法處理物理試題的切入點之一.因此,高中物理教師在解題教學中可指引學生借助數形中的數形結合思想應用圖像法,將物理量之間的關系直觀、生動地呈現出來,明確展示變化過程,這對他們解答試題有著極大幫助,使其在數形結合思想下快速獲取正確答案[6].

例3如圖3所示,一根輕質彈簧的勁度系數是k,其中左端同豎直的墻壁相連接,在右端有一個水平力F的作用下,使得這根彈簧從原始狀態慢慢拉伸至x0的長度,那么在這一過程中水平力F所做的功是多少?

圖3 例3圖 圖4 例3分析示意圖

總而言之,在高中物理解題教學實踐中,教師應充分意識到圖像法的作用和優勢,要求學生除運用一些常規解題方法以外,還要結合具體情況靈活應用圖像法,重新分析題目內容、已知條件和數量關系,并發掘出題干中的隱性條件,使其學會根據具體題目畫出相應的圖像,找到和總結應用圖像法的技巧,助推他們突破解題障礙與困境,進而輕松求出題目的答案.