簡述物理圖像的妙用

崔媛

【摘要】圖像法在物理教學(xué)及解題中的應(yīng)用

【關(guān)鍵詞】圖像 ； 解析式 ； 物理意義

【中圖分類號】G634.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】2095-3089（2015）15-0189-01

教學(xué)多年來，畫各種各樣的對應(yīng)物理圖像是講課解題非常重要的工具之一，例：受力分析圖，運動情況過程草圖，各類直角坐標(biāo)系圖像，物理過程草圖，電路圖，能級圖等等，基本上表達(dá)出題意，可以快速準(zhǔn)確地解出題目。

知識概要

在物理學(xué)中，兩個物理量間的函數(shù)關(guān)系，不僅可以用公式表示，而且還可以用圖象表示。物理圖象是數(shù)與形相結(jié)合的產(chǎn)物，是具體與抽象相結(jié)合的體現(xiàn)，它能夠直觀、形象、簡潔的展現(xiàn)兩個物理量之間的關(guān)系，清晰的表達(dá)物理過程，正確地反映實驗規(guī)律。因此，利用圖象分析物理問題的方法有著廣泛的應(yīng)用。圖象法的功能主要有：

1.可運用圖象直接解題。一些對情景進(jìn)行定性分析的問題，如判斷對象狀態(tài)、過程是否能夠?qū)崿F(xiàn)、做功情況等，?？蛇\用圖象直接解答。由于圖象直觀、形象，因此解答往往特別簡捷。

2.運用圖象能啟發(fā)解題思路。圖象能從整體上把物理過程的動態(tài)特征展現(xiàn)得更清楚，因此能拓展思維的廣度，使思路更清晰。許多問題，當(dāng)用其他方法較難解決時，常能從圖象上觸發(fā)靈感，另辟蹊徑。

3.圖象還能用于實驗。用圖象來處理數(shù)據(jù)，可避免繁雜的計算，較快地找出事物的發(fā)展規(guī)律或需求物理量的平均值。也可用來定性的分析誤差。

應(yīng)用圖象解題應(yīng)注意以下幾點：

1.運用圖象首先必須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物理量之間的關(guān)系。如辨析簡諧運動和簡諧波的圖象，就是根據(jù)坐標(biāo)軸所表示的物理量不同。

2.圖線并不表示物體實際運動的軌跡。如勻速直線運動的s-t圖是一條斜向上的直線，但實際運動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)識圖象。由圖象的形狀應(yīng)能看出物理過程的特征，特別要關(guān)注截距、斜率、圖線所圍面積、兩圖線交點等。很多情況下，寫出物理量的解析式與圖象對照，有助于理解圖象物理意義。

類型一、運動類題目，畫出實際運動情況草圖

例如：天體運動類題目，學(xué)生搞不清楚是兩個環(huán)繞天體共同繞一個中心天體，還是一個中心天體對應(yīng)一個環(huán)繞天體，可簡稱為“一中兩環(huán)”和“兩中兩環(huán)”模型，同時在做板書時，畫圖示意，清楚明確地向?qū)W生展示了題意。

再例如：對于直線運功題目畫出階段運動情況草圖，標(biāo)出已知量，表明所求未知量，輕松理解運動過程。

類型二、各種物理函數(shù)圖象考點

1.挖掘交點的潛在含意

例1：某額定電壓為8V的燈泡的伏安特性曲線如圖10所示。若將它與一個R=7？贅定值電阻串聯(lián)后接在電動勢E=8V內(nèi)阻r=1？贅的電源上，則通過該燈的實際電流為__________A，該燈的實際電功率為_______W。

【解析】 根據(jù)閉合電路的歐姆定律作I-U圖線，如圖所示。交點坐標(biāo)即為燈泡的實際電流和電壓。）

小燈泡正常發(fā)光，

P總=IE=2×30W=60W

P損=I2（r+r1）+PL=22×（1+2）+12=24W

本題既應(yīng)用了交點的物理意義，也應(yīng)用了面積的物理意義。

2.尋找圖中的臨界條件

物理問題常涉及到許多臨界狀態(tài)，其臨界條件常反映在圖中，尋找圖中的臨界條件，可以使物理情景變得清晰。

例2：從地面上以初速度2v0豎直上拋一物體A，相隔△t時間后又以初速度v0從地面上豎直上拋另一物體B，要使A、B能在空中相遇，則△t應(yīng)滿足什么條件？

【解析】在同一坐標(biāo)系中作兩物體做豎直上拋運動的s-t

圖像，如圖：要A、B在空中相遇，必須使兩者相對于拋出點的位移相等，即要求A、B圖線必須相交，據(jù)此可從圖中很快看出：物體B最早拋出時的臨界情形是物體B落地時恰好與A相遇；物體B最遲拋出時的臨界情形是

物體B拋出時恰好與A相遇，故要使A、B能在空中相遇，△t應(yīng)滿足的條件為：2v0/g<△t<4v0/g

3.把握圖像的物理意義

例3：如圖所示，一寬40 cm的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里，一邊長為20 cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度v=20 cm/s通過磁場區(qū)域，在運動過程中，線框有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行，取它剛進(jìn)入磁場的時刻t=0，在下列圖線中，正確反映感應(yīng)電流隨時問變化規(guī)律的是（ ）

【解析】 可將切割磁感應(yīng)線的導(dǎo)體等效為電源按閉合電路來考慮，也可以直接用法拉第電磁感應(yīng)定律按閉合電路來考慮。

當(dāng)導(dǎo)線框部分進(jìn)入磁場時，有恒定的感應(yīng)電流，當(dāng)整體全部進(jìn)入磁場時，無感應(yīng)電流，當(dāng)導(dǎo)線框部分離開磁場時，又能產(chǎn)生相反方向的感應(yīng)電流，所以應(yīng)選C。

通過以上討論可以看到，圖像的內(nèi)涵豐富，綜合性比較強，而表達(dá)卻非常簡明，是物理學(xué)習(xí)中數(shù)、形、意的完美統(tǒng)一，體現(xiàn)著對物理問題的深刻理解。運用圖像解題不僅僅是一種解題方法，也是一個感悟物理的簡潔美的過程。

參考文獻(xiàn)

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