高中物理“圖像法”解題技巧總結(jié)

◆張萬武

(河南省駐馬店高中)

圖像法是描述物理規(guī)律的一種方法，在解答物理問題中應(yīng)用圖像法，我們能夠準(zhǔn)確理解圖像的物理意義，針對(duì)問題尋找突破點(diǎn)。從應(yīng)用效果來看，應(yīng)用圖像法解答物理問題是一種行之有效的方法，具備明顯的優(yōu)勢。因此，我們需要提高對(duì)它的重視。

一、高中物理圖像法概述

在高中物理知識(shí)中應(yīng)用圖像法解答問題的案例有許多中，具備較強(qiáng)的實(shí)用性。如我們在學(xué)習(xí)電場線描述電場這一知識(shí)時(shí)，其作為一種特殊形式的電場，我們很難使用常規(guī)語言去形容它，對(duì)我們而言是一種挑戰(zhàn)。但是萬物皆有屬性，雖然我們不能使用精準(zhǔn)的語言去闡述物質(zhì)的本質(zhì)，卻可以利用圖像清晰找到問題的突破口，將晦澀難懂的問題轉(zhuǎn)換成具體形象的物理關(guān)系，在理清多種變量后，我們即可輕易解答問題。

圖像法對(duì)于我們而言，不僅僅是一種輔助學(xué)習(xí)的工具，更是一種提高解題效率與質(zhì)量的方法。在解答物理問題時(shí)應(yīng)用圖像法，能夠清晰觀察到物理量的變化過程，解題思路變清晰的基礎(chǔ)上，節(jié)省了大量的解題時(shí)間。在學(xué)習(xí)物理知識(shí)過程中，我們會(huì)接觸到許多形式的物理圖像，如布局圖、結(jié)構(gòu)圖、示意圖、運(yùn)行圖、電路圖、狀態(tài)圖、光路圖等。在解答物理問題時(shí)，我們需要依據(jù)問題條件，選擇不同的圖像，合理轉(zhuǎn)換物理變量，分析其中的變化過程，最終求出結(jié)果。

二、高中物理圖像法解題技巧

其一，做到熟悉多種物理圖像；其二，正確解讀物理圖像的真實(shí)意圖；其三，弄清楚物理圖像中橫縱的物理含義，明確圖像中的斜率、面積及極值點(diǎn)，優(yōu)先確定圖像起始點(diǎn)，隨后判讀相關(guān)條件；其四，依據(jù)物理量的運(yùn)動(dòng)過程，準(zhǔn)確畫出物理圖像。其五，依據(jù)物理問題，梳理物理量間的函數(shù)關(guān)系式，從而準(zhǔn)確解決問題。需要注意的是，并不是所有的問題都適合使用圖像法解決，需要考慮多項(xiàng)因素后，選擇是否應(yīng)用。

三、高中物理“圖像法”解題類型

1.勻變速運(yùn)動(dòng)的圖像

物理圖像作為數(shù)與形相結(jié)合的產(chǎn)物，使具體與抽象想結(jié)合的體現(xiàn)，其能夠直觀、生動(dòng)的展現(xiàn)兩個(gè)物理量間的關(guān)系，清晰闡述物理過程，對(duì)學(xué)生解答物理問題而言具有幫助。

例1：圖所示，為甲乙兩物體在同一直線上運(yùn)動(dòng)的位置坐標(biāo)隨x隨時(shí)間t變化的圖像，已知甲做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，乙做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則在0～t2時(shí)間內(nèi)，下列說法正確的是( )。

A.甲做勻減速直線運(yùn)動(dòng)

B.乙做變速直線運(yùn)動(dòng)

C.0～t1兩物體平均速度大小相等

D.兩物體的運(yùn)動(dòng)方向相反

解：A.根據(jù)位移圖像的斜率等于速度，知甲沿負(fù)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B.乙圖像切線的斜率不斷增大，說明乙的速度不斷增大，做變速直線運(yùn)動(dòng)，故B正確；C.根據(jù)坐標(biāo)的變化量等于位移，則知，0﹣t1兩物體位移大小不等，方向相反，所以平均速度不等，故C錯(cuò)誤；D.根據(jù)位移圖像的斜率等于速度可知，甲的速度為負(fù)，乙的速度為正，即兩物體的運(yùn)動(dòng)方向相反，故D正確。故選：B、D。

2.振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像

在解答有關(guān)振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像的問題時(shí)，首先，我們要準(zhǔn)確判定圖像中哪一個(gè)是波動(dòng)圖像，哪一個(gè)是振動(dòng)圖像，關(guān)鍵在于周期與振幅；其次，在確定圖像后，選中振動(dòng)圖像準(zhǔn)確找到對(duì)應(yīng)波動(dòng)圖像中的質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)所在的位置就是波動(dòng)圖像的具體時(shí)刻；最后，從振動(dòng)圖像中找出該質(zhì)點(diǎn)在波動(dòng)圖像中的那一時(shí)刻的振動(dòng)方向，然后再確定波的傳播方向及其他問題。

3.力學(xué)方面

當(dāng)前，描述物理量的方法有許多種，圖像法是一種常見的方法。力學(xué)中涉及到圖像問題的內(nèi)容比較多，我們能夠借助圖像收集關(guān)鍵信息，提取問題中涉及到的函數(shù)關(guān)系巧妙解答問題，能夠有效節(jié)省我們的學(xué)習(xí)時(shí)間。需要注意的是，各段時(shí)間內(nèi)對(duì)應(yīng)的位移等于此段時(shí)間內(nèi)圖線與坐標(biāo)軸包圍的面積，全程的位移則是時(shí)間軸上方與下方圖線所圍面積的差。

例2：研究表明，一般人的剎車反應(yīng)時(shí)間(即圖甲中“反應(yīng)過程”所用時(shí)間)t0=0.4s，但飲酒會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間延長。在某次試驗(yàn)中，志愿者少量飲酒后駕車以v0=72km/h的速度在試驗(yàn)場的水平路面上勻速行駛，從發(fā)現(xiàn)情況到汽車停止，行駛距離L=39m。減速過程中汽車位移s與速度v的關(guān)系曲線如圖乙所示，此過程可視為勻變速直線運(yùn)動(dòng)。取重力加速度的大小g=10m/s2。求：

(1)減速過程汽車加速度的大小及所用時(shí)間；

(2)飲酒使志愿者的反應(yīng)時(shí)間比一般人增加了多少;

(3)減速過程汽車對(duì)志愿者作用力的大小與志愿者重力大小的比值。

4.電磁感應(yīng)方面

通過總結(jié)物理問題我們能夠得知，電磁感應(yīng)的圖像問題較為多變，有時(shí)是依據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生的過程，確定圖像的正確性與否，有時(shí)是依據(jù)不同的圖像進(jìn)行計(jì)算。圖像問題既可以結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律，又可以結(jié)合右手定制、安培定制，對(duì)于我們而言有一定難度。通常情況下，我們在解答圖像問題時(shí)，首先精準(zhǔn)判定圖像的類型，并解讀電磁感應(yīng)的具體過程；其次，依據(jù)問題設(shè)定情況，選擇適當(dāng)?shù)奈锢韺?duì)應(yīng)關(guān)系，找尋圖像中的對(duì)應(yīng)位置；最后，依據(jù)所學(xué)知識(shí)計(jì)算多個(gè)數(shù)值，從而求解問題。

以下圖為例，通過觀察我們能夠看出圖(a)中的線框繞E點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過線框的磁通量都沒變化，所以線框中沒有感應(yīng)電流．在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中每條邊都在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，則每條邊都相當(dāng)于電源，根據(jù)右手定則，可以判斷出電源的正負(fù)極，知C點(diǎn)比F點(diǎn)高U，D點(diǎn)也比F點(diǎn)高U。所以C、D兩點(diǎn)電勢相等；此外，圖(b)中的線框向右平動(dòng)，通過線框的磁通量都沒變化，所以線框中沒有感應(yīng)電流．在平動(dòng)的過程中CE邊、DF邊在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，則兩條邊相當(dāng)于電源，根據(jù)右手定則，可以判斷出電源的正負(fù)極，F(xiàn)點(diǎn)比D點(diǎn)電勢高，C點(diǎn)和F點(diǎn)相等，所以C點(diǎn)電勢比D點(diǎn)電勢高。

例3：如圖所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場，磁場方向均垂直于紙面。一導(dǎo)線框abcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場的邊界P重合，導(dǎo)線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所示。從t=0時(shí)刻開始，線框勻速橫穿兩個(gè)磁場區(qū)域。以a→b→c→d→e→f為線框中的電動(dòng)勢e的正方向，以下四個(gè)e-t關(guān)系示意圖中正確的是( )。

四、結(jié)束語

綜上所述，在解答物理問題時(shí)，我們需要巧用圖像法將多種難以理解的物理過程轉(zhuǎn)換成形象生動(dòng)的物理圖像，將抽象的代數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)換成幾何關(guān)系，以此降低解題難度，無形中提高我們的解題能力。