淺析高中物理解題中圖像法的應(yīng)用

劉澤苓

【摘要】高中物理知識的深度和廣度較初中來說都有所增加，學(xué)生普遍反映物理知識學(xué)習(xí)較為困難，因此，在物理教學(xué)時引入新穎又清晰明確的解題方法是幫助學(xué)生解決物理問題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性的好方法。圖像法是利用圖像來描述物理問題，找到規(guī)律并解決問題，這也是一種能力，因此在平時教學(xué)過程中教師應(yīng)當(dāng)注重培養(yǎng)學(xué)生使用圖像法解題的能力。文章圍繞圖像法在高中物理解題中的應(yīng)用展開論述。

【關(guān)鍵詞】高中物理；解題；圖像法應(yīng)用

一、圖像法概述

所謂圖像法是一種特殊形象的數(shù)學(xué)語言工具，可以利用圖像表達各種現(xiàn)象的過程以及規(guī)律。在物理習(xí)題中通常需要數(shù)學(xué)運算，因此將這種數(shù)學(xué)語言工具引入物理解題教學(xué)是幫助簡化物理問題的有效方法。使用圖像法能夠?qū)⑽淖謹⑹龅奈锢矶赊D(zhuǎn)化為用圖像描述，其中有許多種圖像類型，如過程分析、模型分析、受力分析等圖像形式，利用圖像使抽象的物理問題更加形象化、使復(fù)雜問題簡單化、靜態(tài)問題動態(tài)化。這種方法的可取之處還在于它是利用物理知識與數(shù)學(xué)語言以及信息技術(shù)等多種學(xué)科技術(shù)結(jié)合得出的綜合體，因此，圖像法的教學(xué)不僅幫助學(xué)生解決了物理難題，還培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維能力和綜合素質(zhì)。

二、圖像法在物理解題中的應(yīng)用

高中物理解題中所涉及到的圖像法很多，下面介紹三種典型類型：一是線形圖像。線形圖像是利用數(shù)學(xué)中函數(shù)的性質(zhì)，分為正負比例關(guān)系和一次函數(shù)關(guān)系兩種。線形圖像是物理解題中應(yīng)用最為廣泛的一種，可以幫助學(xué)生研究物理習(xí)題中的定性分析，也可以表示兩個物理量之間的關(guān)系。例如：牛頓第二定律中，當(dāng)m一定時，其合外力F與加速度a成正比例關(guān)系，就可以用線形圖像進行直觀的表示。二是拋物線形圖像。拋物線圖像是高中階段接觸的數(shù)學(xué)語言，主要用于平拋運動的軌跡以及勻變速運動等，在高中物理習(xí)題中，大多數(shù)用于對定性物理量的研究。例如：物理學(xué)中v-t圖像拋物線的應(yīng)用。三是正、余弦圖像。使用正弦或余弦圖像來解決物理問題主要是用于處理帶有波動性質(zhì)的圖像，且具有一定的周期性質(zhì)。正、余弦圖像主要應(yīng)用在關(guān)于力學(xué)的物理習(xí)題解答中，例如：在機械運動和機械波、交流電與變流點和電磁震蕩與電磁波中的物理習(xí)題都能夠利用正、余弦圖像找到相關(guān)的的特征量，進而解答問題。

三、圖像法在物理解題中的意義

首先，利用圖像法能夠形象地將解題過程化繁為簡。利用圖像法能夠直觀地表現(xiàn)出各物理量之間的關(guān)系，將抽象的文字敘述變得更加形象生動，還能夠利用圖像簡化解題過程，使思路清晰一目了然，因此在解題過程中是一種較為靈活的方法，廣受師生的喜愛。其次，圖像法能夠幫助掌握變化規(guī)律。利用圖像法可以將靜態(tài)的問題轉(zhuǎn)化為動態(tài)的過程，如表現(xiàn)移動的小球從高處落下并滾動時受力點的不同和所受力的不同時，就可以清晰直觀地利用圖像變現(xiàn)小球的運動軌跡，并分析受力的不同。

利用圖像法還能夠幫助解決物理實驗問題。隨著我國教育改革的發(fā)展，提倡將生活與學(xué)習(xí)之間緊密聯(lián)系作為課程改革的基本理念之一，因此強調(diào)學(xué)習(xí)中實踐的重要作用。高中物理課程學(xué)習(xí)中實驗教學(xué)也是重要的一部分內(nèi)容，幫助學(xué)生更好地理解物理定律并培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力，從而培養(yǎng)物理解題思維。因此，利用圖像法解決試驗中的習(xí)題問題能夠更好地分析和處理實驗數(shù)據(jù)，減少解題過程中的誤差，還能夠?qū)嶒炦^程進行及時檢驗和分析。

四、使用圖像法的注意事項

第一，明確物理量。在高中物理解題中應(yīng)用圖像法時需要注意明確圖像中數(shù)軸所代表的物理量是什么，要知道所建立的數(shù)學(xué)模型用來表示哪些物理量之間的關(guān)系，橫軸與縱軸代表的物理量各不相同時所呈現(xiàn)出的圖像也不同，因此一定要進行明確，否則，所建立的圖像無法滿足解題要求甚至出現(xiàn)錯誤。

第二，注意圖像與運動的區(qū)別。在運用圖像法解題時要清楚地知道，圖像內(nèi)容僅能夠表現(xiàn)物體的運動形式并不等于就是物體在實際過程中的運動軌跡。如研究小球沿斜面向下滑落時加速度的變化，由于斜面的傾角固定，小球在各處的摩擦因數(shù)是一樣的，因此它的加速度不變，而小球的實際運動軌跡斜向下的運動，因此在應(yīng)用圖像時需要特別注意。

第三，了解圖像具有的物理意義。雖然圖像法來源于數(shù)學(xué)學(xué)科，但是在物理解題中的應(yīng)用需要從物理學(xué)的角度去認識圖像。還要注意把握圖像中各個點的含義，如交點就是圖像中線與線的相交點，同時也意味著兩個物理量在此時是相等的。截距點則表示當(dāng)一個物理量為零時，另一個物理量的狀態(tài)和數(shù)值。還有極值點、拐點等。還需要注意的是圖像中線與線之間所圍成的面積。結(jié)合物理量公式與圖像，幫助解決物理習(xí)題和理解物理意義。

五、結(jié)語

對于高中物理題目來說，通常是較為復(fù)雜的，其中包含的物理量相互制約且變化，因此解題過程中學(xué)生往往不知從何入手。利用圖像法幫助解決物理習(xí)題能夠直觀形象地表現(xiàn)出題目中各物理量之間的關(guān)系和變化，還能夠?qū)㈩}目化繁為簡，結(jié)合數(shù)學(xué)計算解決問題。還可以利用圖像表現(xiàn)出不同物理量之間的關(guān)系，描述物理狀態(tài)，進行研究性學(xué)習(xí)。只要學(xué)生能夠把握住物理解題規(guī)律，利用圖像法便能夠輕松有效地解決物理問題，提高解題的速度，增強準(zhǔn)確性，減小誤差，還能夠幫助檢驗過程中存在的問題。但是要注意圖像法在解決物理習(xí)題中常出現(xiàn)的問題，避免造成失誤。圖像法作為一種科學(xué)的解題方法，在今后的物理學(xué)習(xí)中將應(yīng)用的越來越廣泛。

參考文獻

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