淺談圖像法在物理教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：圖像這種特殊“語(yǔ)言”，包含的信息內(nèi)容豐富，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的“數(shù)形結(jié)合”能力和提取“信息”能力，都有較好的促進(jìn)作用，也能使物理學(xué)科與數(shù)學(xué)及其他學(xué)科有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：圖像法；斜率；數(shù)據(jù)處理

物理規(guī)律和解決物理問(wèn)題的方法可以用語(yǔ)言來(lái)描述，也可以用數(shù)學(xué)函數(shù)式來(lái)表示，還可以用圖像來(lái)描述。利用圖像描述物理規(guī)律、解決物理問(wèn)題的方法稱(chēng)之為圖像法。圖像包含的信息內(nèi)容非常豐富，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的“數(shù)形結(jié)合”能力和提取“信息”的能力有較好的促進(jìn)作用，還具有形象、直觀、動(dòng)態(tài)變化過(guò)程清晰等特點(diǎn)，能使物理問(wèn)題簡(jiǎn)化明了。更重要的是它能將物理學(xué)科與數(shù)學(xué)、信息技術(shù)等其他學(xué)科有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

一、圖像在物理教學(xué)中的作用

圖像這種特殊“語(yǔ)言”，包含的信息內(nèi)容豐富，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的“數(shù)形結(jié)合”能力和提取“信息”的能力，都有較好的促進(jìn)作用，也能使物理學(xué)科與數(shù)學(xué)及其他學(xué)科有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

1.形象直觀、起到簡(jiǎn)化解題過(guò)程的作用：圖像解法不僅思路清晰，而且直觀、形象，可使解題過(guò)程得到大大的簡(jiǎn)化，比解析法更巧妙、更靈活。例如，在比較勻變速直線運(yùn)動(dòng)中的中間位置和中間時(shí)刻的速度的大小關(guān)系時(shí)，用v-t圖像解題可以一目了然。

2.用圖像演示物理變化過(guò)程，可以把握好物理變化規(guī)律：用圖像法來(lái)描述物理過(guò)程則更直觀，可以描述出其變化的動(dòng)態(tài)特征，幫助學(xué)生理解物理過(guò)程。例如，對(duì)于機(jī)車(chē)等交通工具問(wèn)題，結(jié)合P=Fv可知機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題，可分為兩種運(yùn)動(dòng)類(lèi)型，即恒功率啟動(dòng)和恒加速度（恒力）啟動(dòng)，利用v-t圖像可以清晰地表現(xiàn)機(jī)車(chē)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，前者先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從v-t圖像上看，開(kāi)始是向下傾斜的曲線，然后是平行于t軸的直線；后者先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，接著做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從v-t圖像看先是傾斜的直線，然后是向下傾斜的曲線，最后是平行于t軸的直線。

3.把圖像應(yīng)用到物理實(shí)驗(yàn)中，可以簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法：在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不僅具有簡(jiǎn)單明了、形象直觀的特點(diǎn)，同時(shí)還可以減小誤差，更有利于分析誤差的形成原因。例如，“利用伏安法（電流表相對(duì)電源外接，滑動(dòng)變阻器起限流作用）測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻”，此實(shí)驗(yàn)可以用圖像法求電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻：具體方法，建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出U-I圖像，為了減小誤差可以從圖線上任取兩點(diǎn)求圖線的斜率，斜率，而圖線的縱截距為電動(dòng)勢(shì)E，這種方法比較實(shí)用，且能減小偶然誤差。而在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，對(duì)a-F圖像進(jìn)行分析就可以得到實(shí)驗(yàn)的誤差形成的原因，該圖線應(yīng)該是過(guò)原點(diǎn)的傾斜的直線，如果與橫軸有截距表示沒(méi)有平衡摩擦力，與縱軸有截距表示過(guò)度平衡摩擦力。

4.圖像法是一種物理科學(xué)探究的基本方法：圖像法在探究性的學(xué)習(xí)中也有重要應(yīng)用，通過(guò)圖像可以確定物理量之間的關(guān)系。例如探究彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧的勁度系數(shù)和彈簧的形變量的關(guān)系時(shí)，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量彈簧彈力和彈簧的形變量數(shù)據(jù)若干，作出F-x圖像，則F和x圍成的三角形面積，就可以表示拉力在整個(gè)過(guò)程中所做的功，結(jié)合胡克定律分析出勻變力做功的公式，根據(jù)功和能的關(guān)系，外界對(duì)彈簧做了多少功，彈簧的彈性勢(shì)能就增加了多少，故彈簧的長(zhǎng)度在變化了x時(shí)的彈性勢(shì)能就可表示出其定量表達(dá)式，進(jìn)而探究得知探究彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧的勁度系數(shù)和彈簧的形變量的關(guān)系。總之，運(yùn)用圖像法的深層意義在于可以啟迪學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合能力和培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度。

二、物理圖像的應(yīng)用注意事項(xiàng)

為了使學(xué)生能夠正確理解圖像法在物理中的應(yīng)用，圖像教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1.要搞清楚縱軸和橫軸所代表的物理量，明確要描述的是哪兩個(gè)物理量之間的關(guān)系。如，運(yùn)動(dòng)學(xué)中位移與時(shí)間圖像和速度與時(shí)間圖像，就是根據(jù)縱坐標(biāo)軸所表示的物理量不同進(jìn)行區(qū)別的。

2.要認(rèn)識(shí)圖線并不表示物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)的軌跡。如，勻速直線運(yùn)動(dòng)的x-t圖像是一條斜向上的直線，但物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)的軌跡可能是水平的，并不是向上爬坡。

3.要從物理意義上去認(rèn)識(shí)圖像。由圖像的形狀應(yīng)能看出物理過(guò)程的特征，特別要關(guān)注“軸、點(diǎn)、線、面、截、斜”六個(gè)方面。

這樣，通過(guò)長(zhǎng)期訓(xùn)練，可以讓學(xué)生能夠正確利用圖像解決實(shí)際物理問(wèn)題，開(kāi)闊思路，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的實(shí)際能力。如果在應(yīng)用圖像法解決物理問(wèn)題的過(guò)程中，適當(dāng)?shù)厥箞D像法與解析法有機(jī)結(jié)合，讓“數(shù)”與“形”這兩種反映事物間關(guān)系的兩種不同的形式統(tǒng)一起來(lái)，共同描述物理變化規(guī)律，兩種形式之間相互補(bǔ)充、相互轉(zhuǎn)化，“形”補(bǔ)充“數(shù)”的直觀性，“數(shù)”補(bǔ)充“形”的微妙感，更能將物理學(xué)科與數(shù)學(xué)、信息技術(shù)等其他學(xué)科有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。總之，圖像法是解決物理問(wèn)題的一種重要手段，在平時(shí)的教學(xué)中要善于培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖、用圖和解圖的能力。

（作者單位 遼寧省建平縣職教中心）

編輯 馬燕萍