淺談圖像法在電磁場(chǎng)中的應(yīng)用

展翀

摘 要 在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中電磁場(chǎng)學(xué)習(xí)具有一定的難度，我們?nèi)绾谓Y(jié)合自身情況找到適合自己的解題方法至關(guān)重要，圖像法在電磁場(chǎng)中的應(yīng)用能夠提高我們對(duì)圖像物理意義的理解，激發(fā)自身的思維能力，文章主要以此為基礎(chǔ)探討圖像法在電磁場(chǎng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 圖像法 電磁場(chǎng) 物理 物理學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1圖像法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

對(duì)于高中物理學(xué)科來(lái)說(shuō)，應(yīng)用圖像來(lái)解決問(wèn)題司空見慣。很多同學(xué)對(duì)于應(yīng)用圖像法解決問(wèn)題習(xí)以為常，但對(duì)于圖像教學(xué)的重要性卻沒有足夠的重視。一方面，很多教師在講課時(shí)對(duì)于圖像法的應(yīng)用沒有全面系統(tǒng)的講解，學(xué)生不知如何運(yùn)用圖像法解決問(wèn)題；另一方面，課堂上老師沒有引導(dǎo)我們應(yīng)用圖像法來(lái)解決問(wèn)題，很多同學(xué)作圖意識(shí)不強(qiáng)，甚至不會(huì)作圖，不能把物理問(wèn)題形象化、可視化，在面對(duì)圖像類問(wèn)題時(shí)沒有解題思路。因此，我們應(yīng)加強(qiáng)圖像練習(xí)，學(xué)會(huì)畫示意圖、函數(shù)圖像等基本的圖形，借助圖形來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的本質(zhì)，進(jìn)而一步步降低思維難度，將抽象的問(wèn)題具體化、形象化，進(jìn)而逐步掌握?qǐng)D像法的具體應(yīng)用步驟，提高物理學(xué)習(xí)效率。

2圖像法在電磁場(chǎng)中的應(yīng)用分析

2.1電磁感應(yīng)方面

圖像問(wèn)題既可以結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律，又可以結(jié)合右手定則、安培定則，對(duì)于我們而言有一定難度。通常情況下，我們?cè)诮獯饒D像問(wèn)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(guò)程；其次，依據(jù)問(wèn)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(wèn)題。以下圖為例，通過(guò)觀察我們能夠看出圖（a）中的線框繞E點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)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(guò)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(shì)相等；此外，圖（b）中的線框向右平動(dòng)，通過(guò)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(guò)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(shì)高，C點(diǎn)和F點(diǎn)相等，所以C點(diǎn)電勢(shì)比D點(diǎn)電勢(shì)高。

2.2利用圖像輔助數(shù)據(jù)處理

在物理實(shí)驗(yàn)中，通常需要記錄大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用圖像法來(lái)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠?qū)?fù)雜、瑣碎的數(shù)據(jù)構(gòu)建為一個(gè)系統(tǒng)的變化過(guò)程，從而幫助我們理清數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，建立清晰的思路來(lái)進(jìn)行分析歸納。例如“用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”這一實(shí)驗(yàn)，可以將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表現(xiàn)在圖像中，利用圖像中的圖線斜率、圖線與縱坐標(biāo)的截距來(lái)表示各種物理數(shù)據(jù)變化，這樣可以通過(guò)物象挖掘其中的物理知識(shí)，更加快速地處理數(shù)據(jù)，求出實(shí)驗(yàn)所需的物理量。

2.3利用AR微件演示磁場(chǎng)空間分布的一般流程

在展示磁場(chǎng)空間分布的過(guò)程中，采用了“平面—立體—平面”的思維順序，即先通過(guò)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)演示探究或自主探究得出電流磁場(chǎng)在某一平面的分布，引導(dǎo)我們發(fā)現(xiàn)電流方向與磁場(chǎng)方向或環(huán)形電流中心軸線上磁場(chǎng)方向之間的關(guān)系，目的是引出安培定則；再利用已做好的AR微件演示電流磁場(chǎng)的空間分布，此時(shí)可手動(dòng)旋轉(zhuǎn)微件并提示我們注意從各個(gè)角度觀察磁場(chǎng)分布且應(yīng)用安培定則來(lái)熟悉電流方向與磁場(chǎng)方向或環(huán)形電流中心軸線上磁場(chǎng)方向之間的關(guān)系；最后手動(dòng)旋轉(zhuǎn)微件展示電流磁場(chǎng)的三視圖分布，幫助我們記憶和掌握安培定則。

2.4將學(xué)習(xí)到的概念應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題中

在課堂上學(xué)習(xí)到許多概念后，過(guò)一段時(shí)間會(huì)容易忘記這些概念，但是如果可以將學(xué)過(guò)的一些概念應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題中將會(huì)留有深刻的印象而不容易忘記。例如，在學(xué)習(xí)完“磁現(xiàn)象磁場(chǎng)”這一課題之后，我們就可以找一些生活中與磁現(xiàn)象有關(guān)的事物來(lái)進(jìn)行研究。

2.5應(yīng)用圖像法提高實(shí)驗(yàn)水平

在測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中， 已知電阻箱阻值為R， 電壓表示數(shù)為U， 電源電動(dòng)勢(shì)和電源內(nèi)阻不能直接測(cè)量， 通過(guò)改變R的值測(cè)U值， 做出圖像， 則圖線與縱坐標(biāo)的截距表示：當(dāng)R=0時(shí)， 電源電動(dòng)勢(shì)E=U。由歐姆定律可以得知， 變形若趨近于0， 則R趨近于0.3， 故圖像與橫縱標(biāo)的截距的絕對(duì)值表示電壓表內(nèi)阻。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我們利用圖像法，在實(shí)際問(wèn)題中提取關(guān)鍵信息、抓主要特征、排次要因素，通過(guò)結(jié)合數(shù)形，清楚明了地解決問(wèn)題。因此，作為物理情境中的信息載體，圖像法可切實(shí)提高學(xué)生的思維能力與自我學(xué)習(xí)能力，有助于物理成績(jī)的提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳齊全.淺析用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[J].物理實(shí)驗(yàn)，2016，3，26（03）：32.