在高中物理中運(yùn)用圖像法解決問(wèn)題

在高中物理中運(yùn)用圖像法解決問(wèn)題

Summary：物理是一門抽象性和實(shí)踐性兼具的學(xué)科，所以其知識(shí)的學(xué)習(xí)僅僅依靠理論的探究世上不足夠的，必須要借助相應(yīng)的媒介和載體，去展現(xiàn)出內(nèi)在的基本規(guī)律。對(duì)此，本文也將以物理課堂的設(shè)計(jì)為出發(fā)點(diǎn)，立足于高中階段的學(xué)生發(fā)展，以圖像法為例，闡述物理圖像的具體概念，并列舉出圖像法在高中物理課堂上的應(yīng)用方法，希望能夠給教師帶來(lái)一定的幫助和啟示，僅作拋磚引玉之用。Keys：高中物理；圖像法；運(yùn)用措施引言：從物理教材的基本內(nèi)容中可以看出，不同物理量之間的關(guān)系，往往需要通過(guò)特定的圖像來(lái)表示。物理圖像具有直觀性和形象性的特點(diǎn)，能夠簡(jiǎn)化原本抽象且復(fù)雜的基礎(chǔ)知識(shí)，讓函數(shù)關(guān)系變得更加簡(jiǎn)潔明了，能夠幫助教師實(shí)現(xiàn)化繁為簡(jiǎn)，化難為易的教學(xué)目的。正因?yàn)槿绱藞D像法作為一種直觀性的解釋途徑，也理應(yīng)受到更加高度的重視和關(guān)注，特別是就高中階段的學(xué)生來(lái)講，他們正處于思維和能力發(fā)展的黃金時(shí)期，教師應(yīng)當(dāng)更加注重對(duì)學(xué)生思維的引導(dǎo)。一、分析物理圖像的基本內(nèi)容高中物理是一門具有鮮明抽象特征的學(xué)科，所以其知識(shí)也涉及到許多自然界的抽象現(xiàn)象，在這種情況下，教師就需要利用圖像，分析物理所反映的客觀規(guī)律，推動(dòng)問(wèn)題思路的整理和答案的探究。在具體實(shí)踐的過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)先引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物理圖像的基本內(nèi)容，要明確物理圖像所表達(dá)的知識(shí)。從圖像的物理意義來(lái)講，教師要引導(dǎo)學(xué)生注重圖形和線段的辨別，圖線主要涉及到曲線，折線等等，而圖線的確定，也可以讓學(xué)生探究物理量之間的關(guān)系，教師應(yīng)當(dāng)盡可能用函數(shù)來(lái)表達(dá)圖線的內(nèi)容。1、從圖像的起點(diǎn)，終點(diǎn)，拐點(diǎn)分析。例如在學(xué)習(xí)與速度有關(guān)的圖像時(shí)，拐點(diǎn)所的意義就是速度的減小或者是增大。必須讓學(xué)生真正理解拐點(diǎn)的物理意義。拐點(diǎn)只代表速度大小的變化，不代表速度方向的變化。部分學(xué)生在判斷速度方向時(shí)很容易出錯(cuò)。真正的速度方向的變化是在當(dāng)時(shí)間軸和速度圖線相交的時(shí)候。速度方向的處理一定要應(yīng)用正半軸和負(fù)半軸。2、從圖像斜率角度分析問(wèn)題。在處理很多問(wèn)題時(shí)應(yīng)用斜率分析是非常方便的。比如V-t圖像的斜率代表加速度，x-t圖像的斜率代表速度等等，這些圖像的斜率都表示不同的內(nèi)涵。前者指的是物體運(yùn)動(dòng)的加速度。而從圖像的截距來(lái)講，往往傳遞著隱藏的解題信息和數(shù)據(jù)。3、物理圖像還可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)特定的面積進(jìn)行探究，能夠讓學(xué)生掌握更多的解題方法和解題思路，獲得更加理想的效果。在處理圖像時(shí)面積的應(yīng)用也是極為方便的，V-t圖像的面積代表位移，P-t圖像的面積代表功，a-t圖像的面積代表速度的變化量等等。以上的敘述足以說(shuō)明，圖像法的應(yīng)用能夠讓物理課堂變得更加直觀，而且可以簡(jiǎn)化許多解題的繁瑣步驟，能夠讓學(xué)生利用圖像去分析思路，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，提高學(xué)生的形象思維能力。二、分析圖像法在高中物理課堂上的應(yīng)用措施首先，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生利用圖像上的坐標(biāo)點(diǎn)去整理題目中的關(guān)鍵信息，圖像的構(gòu)成是以自變量和因變量為基礎(chǔ)的，而這兩個(gè)變量之間也會(huì)存在一系列的連接點(diǎn)，只要知道其中的一個(gè)變量，那么另外一個(gè)變量就可以依照特定的規(guī)律和公式來(lái)求得。所以，教師應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生注重圖像中的起點(diǎn)，相交點(diǎn)，極限值點(diǎn)，拐點(diǎn)等等，并讓學(xué)生懂得這些不同的點(diǎn)所代表的物理意義。例如，圖像與縱軸或者是橫軸的交點(diǎn)，如果用數(shù)學(xué)的思維來(lái)看，這些點(diǎn)所代表的數(shù)值，在取值上也十分容易，而且計(jì)算的過(guò)程也較為便捷。從物理的角度來(lái)看，學(xué)生就可以從中總結(jié)出題目的信息，以U-I的圖像為例，圖像與縱軸的交點(diǎn)就表示電源的電動(dòng)勢(shì)與橫軸的交點(diǎn)就表示短路電流，這就能夠幫助學(xué)生有效解決閉合電路的相關(guān)問(wèn)題。例．用如圖1所示的電路來(lái)測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出了如圖2所示的U﹣I圖線，由圖可知（）A．電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值為1.40VB．電池內(nèi)阻的測(cè)量值為3.50ΩC．外電路發(fā)生短路時(shí)的電流為0.40AD．電壓表的示數(shù)為1.20V時(shí)，電流表的示數(shù)I′＝0.20A分析：A、由圖示圖像知，電源U﹣I圖像與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值為1.40V，則電源的電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值為E＝1.40V，故A正確B、電源的內(nèi)阻大小等于圖象斜率的絕對(duì)值，為r＝＝Ω＝1Ω，故B錯(cuò)誤C、外電路發(fā)生短路時(shí)的電流為I短＝＝A＝1.40A，故C錯(cuò)誤D、當(dāng)電壓表示數(shù)為1.20V時(shí)，電流表的示數(shù)I′＝＝A＝0.20A，故D正確；故選：AD。本題考查閉合電路的歐姆定律的數(shù)據(jù)處理，要明確圖象的意義，同時(shí)注意縱坐標(biāo)是否從零開(kāi)始的，不能想當(dāng)然地將橫坐標(biāo)的截距當(dāng)作短路電流。其次，教師應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生觀察圖像上的某點(diǎn)切線，以此來(lái)確定這一缺陷所表示的斜率，斜率反映的是一個(gè)變量相對(duì)于另一個(gè)變量的變化率，所以這兩個(gè)物理量也會(huì)構(gòu)成線性關(guān)系或者是非線性關(guān)系。在具體實(shí)踐的過(guò)程中，教師可以讓學(xué)生運(yùn)用比值法去定義物理量，例如，在S-T圖像學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生就可以利用斜率確定速度，U-I圖像的學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生確定電阻。而且，當(dāng)圖像為直線的時(shí)候，物理量的大小和方向都具有恒定性，當(dāng)圖像是曲線的時(shí)候，物理量的大小和方向就與斜率的變化緊密相連，而變化的方向也有斜率的正負(fù)來(lái)決定，這些規(guī)律都能夠引導(dǎo)學(xué)生正確處理物理問(wèn)題，靈活運(yùn)用各種知識(shí)點(diǎn)。與此同時(shí)，教師也可以讓學(xué)生采用控制變量法去研究物理的相關(guān)規(guī)律[1]。另外，教師也應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生利用圖像和坐標(biāo)軸所圍成的面積，去計(jì)算兩個(gè)變量的乘積。例如，s＝vt，w＝Fs，F(xiàn)＝Eq等等，而這類圖像的研究，也可以分成縱軸恒定和縱軸變化兩種情況，學(xué)生可以直接通過(guò)面積大小的比較去解決物理的相關(guān)問(wèn)題。以電源U-I的圖像和外電阻U-I分析為例，把兩個(gè)圖像合并到同一個(gè)坐標(biāo)種類，確定兩個(gè)圖像的交點(diǎn)，并以交點(diǎn)的坐標(biāo)表示，電阻接入電路時(shí)，電路的總電流和路端電壓，然后以坐標(biāo)點(diǎn)和原點(diǎn)之間所形成的矩形面積，作為輸出功率的表示。當(dāng)這一相交的坐標(biāo)點(diǎn)，在電源圖像上，從上向下移動(dòng)時(shí)，舉行所謂的面積往往先增大，然后在減少，這樣學(xué)生就可以推導(dǎo)出，電源輸出功率的變化規(guī)則[2]。最后，教師也要讓學(xué)生懂得解讀圖像的基本方法和規(guī)則，要了解圖形所反映的物理變量，而且還要分析物理量和物理量之間的關(guān)系，然后探究所涉及的物理含義和概念，掌握物理運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，并以此為基礎(chǔ)分析出計(jì)算的方法。同時(shí)教師還要讓學(xué)生懂得處理圖像，要從圖像的面積，圖像的斜率和圖像的截距這三個(gè)角度入手，總結(jié)出圖形中所展示出來(lái)的關(guān)鍵信息，然后再?gòu)亩鄠€(gè)角度出發(fā)，探索出解決問(wèn)題的方法和途徑。不可否認(rèn)的是，圖像法的確能夠給物理課堂教學(xué)帶來(lái)極大的便利，但有相當(dāng)一部分學(xué)生不能完全理解圖像所表達(dá)的意思，這一點(diǎn)也需要教師在后期多加指導(dǎo)。三、結(jié)束語(yǔ)總的來(lái)說(shuō)，盡管高中階段的學(xué)生已經(jīng)取得了思維和認(rèn)知的明顯進(jìn)步，但他們?cè)诮佑|物理知識(shí)的時(shí)候，依舊會(huì)遇到許多挑戰(zhàn)和困難。在這種情況下，教師就需要引導(dǎo)學(xué)生懂得利用圖像分析法，整理基本的解題思路，總結(jié)出圖像所表達(dá)的物理變量，尋找特定的公式和定義，最終得出正確的結(jié)論。圖像法的運(yùn)用并不是一蹴而就的，必須要經(jīng)過(guò)一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)