物理學習中注意合理運用物理圖像解題

嚴琛

【摘 要】圖像法在中學物理中的應用十分廣泛，這是因為它具有如下優(yōu)點：能夠直觀、形象、簡潔地展現(xiàn)兩個物理量之間的關系，展示物理情景，清晰地表達物理過程，正確地反映實驗規(guī)律。

【關鍵詞】初中物理；物理圖像；解題運用

我們可以用文字來描述物理規(guī)律，還可以用圖象來描述.利用圖象解決物理問題描述物理規(guī)律的方法稱之為圖象法。物理圖象有很多類型，如模型圖、受力分析圖、過程分析圖、矢量合成分解圖、函數(shù)圖象等。圖像能夠根據(jù)題意把復雜的物理過程簡潔的表示成物理圖像，將物理量間的代數(shù)關系轉變?yōu)閹缀侮P系，運用圖像直觀、形像、簡明的特點，來分析解決物理問題，由此達到化難為易、化繁為簡的目的，所以圖像法可以提高學生的解題速度，高中階段有很廣泛的應用。

物理圖像能形象地表達物理規(guī)律、直觀地描述物理過程、清晰地反映物理量間的函數(shù)關系。用圖像法解題不但快速、準確，而且可以避免繁雜的中間運算過程，甚至還可以解決用解析法無法解決的問題。

一、運用題目給定的圖像解答物理問題

在運用題目給定的圖像解答物理問題時，首先要做到：1.看清坐標軸所表示的物理量以及物理量的單位，明確因變量（縱軸表示的量）與自變量（橫軸表示的量）的制約關系；2.看圖線本身，注意觀察圖像中的圖線是直線、曲線，還是折線，分析圖線所反映物理量的變化趨勢，進而明確圖像反映的物理內(nèi)涵；3.看交點，分清兩相關量的變化范圍及給出的相關條件，明確圖線與圖線、圖線與坐標軸的交點（截距）、圖線斜率、圖線與坐標軸圍成的“面積”的物理意義。

在看懂以上三個方面后，進一步弄清“圖像與公式”“圖像與過程”“圖像與物理量”之間的聯(lián)系與變通，以便對有關的物理問題作出準確的判斷。

二、根據(jù)題設去作圖、運用圖像解答物理問題

在運用圖像法求解物理問題時，還需要具有將物理現(xiàn)象轉化為圖像問題的能力。具體方法是：1.認真審題，從題中所需求解的物理量，結合相應的物理規(guī)律確定所需的橫縱坐標表示的物理量（有時還需確定原點的坐標）；2.根據(jù)題意，找出兩個物理量的制約關系，結合具體的物理過程和相應的物理規(guī)律作出函數(shù)圖像；3.由所作的圖像結合題意，運用函數(shù)圖像進行表達、分析和推理從而找出相應的變化規(guī)律，再結合相應的數(shù)學工具，求出相應的物理量。

例2.部隊集合后出發(fā)沿直線前進，已知部隊前進的速度與到出發(fā)點的距離成反比，當部隊行進到距出發(fā)點距離為d1的A位置時速度為v1，求

（1）部隊行進到距出發(fā)點距離為d2的B位置時速度為v2是多大？

（2）部隊從A位置到B位置所用的時間t為多少？

解析（1）已知部隊前進的速度與到出發(fā)點的距離成反比，即有公式v=k/d（d為部隊距出發(fā)點的距離，v為部隊在此位置的瞬時速度），根據(jù)題意有v1=k/d1 v2=k/d2

∴v2=d1v1/d2

（3）部隊行進的速度v與到出發(fā)點的距離d滿足關系式d=k/v，即d-1/v圖像是一條過原點的傾斜直線，由題意知，部隊從A位置到B位置所用的時間t即為圖中斜線圖形（直角梯形）的面積.由數(shù)學知識可知t=（d1+d2）（1/v1-1/v1）/2.

（1）根據(jù)圖像可知：斷點位置在x等于

_____cm處，電源電壓U0等于_____V；

（2）電阻R等于多少歐姆？

（3）從斷點處滑片P向左滑動的過程中，該滑動變阻器滑片P每滑動1cm的阻值變化為多少歐姆？該滑動變阻器電阻絲沒有斷路時的總電阻值是多少歐姆？

解析：（1）根據(jù)圖像可知：斷點位置在x等于5cm處，電源電壓U0等于1.50V

（2）當電流表讀數(shù)為I1=0.15A時，電壓表讀數(shù)為U1=1.35V

則：U1=U0-I1R 得R=1Ω

（或當電流表讀數(shù)為I2=0.30A時，電壓表讀數(shù)為U2=1.20V據(jù)U2=U0-I2R

解得R=1Ω；也可由過斷點后的其他電壓、電流值計算得出）

（3）當x=5cm時，設滑動變阻器接入電路中的電阻為R1

當x=10cm時，設滑動變阻器接入電路中的電阻為R2

U1=I1R1

得R1=9Ω

U2=I2R2

得R2=4Ω

故滑動變阻器滑動5cm電阻的改變量。

是ΔR=R1-R2=5Ω

所以從斷點處滑片P向左滑動的過程中，該滑動變阻器滑片P每滑動1cm的阻值變化是1Ω。

該滑動變阻器沒有斷路時的總電阻值R總=9Ω+5cm×1Ω/cm=14Ω

用物理圖像高效解題，是針對題目給出的條件，選用圖像的物理意義與對應的物理量進行轉化解題。物理圖像能形象地表示物理量間的關系和直觀表達繁瑣的物理過程，因此，對于有些過程復雜、運用公式法難以求解、或有些通過定性分析難以展開思路的問題，利用物理圖像面積與表示某一過程的物理量相對應或與表示某狀態(tài)的物理量相對應的特點，形成清晰的解題思路，使解決問題簡捷、方法巧妙。也有利于學生把抽象思維和形象思維結合起來，體驗數(shù)形結合的思維方法在解決物理問題中的應用及有效提升分析問題和解決問題的能力。

物理圖像的教學功能不僅僅是對知識的延伸，它還貫穿著對思想方法的教學。學生理解圖像的功能和特點，就能利用圖像“多、快、好、省”地解決問題，用直觀、簡練的手段從另一角度深刻地表達物理內(nèi)涵，有助于培養(yǎng)思維能力和解題能力。