論圖像法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用

王朝娟

（福建省閩侯縣第二中學(xué)，福建閩侯 350112）

引言

將圖像法應(yīng)用于高中物理解題中，能很好地提高學(xué)習(xí)效率[1]。但這一方法對學(xué)生分析問題的能力要求較高，因此，教師應(yīng)對此加以足夠的重視，做好高中物理常見圖像知識的講解，使學(xué)生掌握圖像的橫軸、縱軸、斜率等表示的含義；同時(shí)圍繞例題，為學(xué)生講解圖像法應(yīng)用的細(xì)節(jié)，使學(xué)生牢固掌握，并能在解題中靈活應(yīng)用。

一、圖像法在力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

為使學(xué)生熟練地運(yùn)用圖像法解答力學(xué)相關(guān)習(xí)題，在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)為學(xué)生細(xì)致地剖析力、運(yùn)動(dòng)加速度、運(yùn)動(dòng)速度之間的關(guān)系[2]。同時(shí)，教師應(yīng)以圖像的形式來展示問題，鼓勵(lì)學(xué)生從圖像中盡可能多地提煉出相關(guān)的信息，并與學(xué)生一起分析相關(guān)例題，進(jìn)一步加深學(xué)生的認(rèn)識與理解。

例1，一玩具小汽車以某一初速度運(yùn)動(dòng)，期間保持牽引力功率恒定，其加速度a 和速度的倒數(shù)之間的關(guān)系，如圖1所示。若知道小汽車的質(zhì)量，則根據(jù)圖1 內(nèi)容，無法求出的物理量為（ ）。

A.汽車的功率 B.汽車行駛的最大速度

C.汽車受到的阻力 D.汽車達(dá)到最大速度所需的時(shí)間

該題目難度并不大，解答時(shí)學(xué)生需讀懂題意，搞清楚圖像橫軸、縱軸、交點(diǎn)等含義。由牛頓第二定律可知F-f=ma，P=Fv，根據(jù)圖像得出P/m=40m2·s-3，則可求出小汽車的功率P；由a=0，可求得汽車的最大速度為vm=20m/s。另外，根據(jù)vm=P/f，可求小汽車受到的阻力。但根據(jù)已知條件無法求出小汽車到達(dá)最大速度所需的時(shí)間，故選D。

圖1

二、圖像法在運(yùn)動(dòng)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

運(yùn)動(dòng)學(xué)中涉及的圖像較多，主要有速度—時(shí)間圖像、位移—時(shí)間圖像、加速度—時(shí)間圖像等[3]。在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)注重為學(xué)生講解不同的圖像之間的區(qū)別，尤其剖析圖像交點(diǎn)與x 軸圍成的面積表示的含義，應(yīng)要求學(xué)生不能張冠李戴，而應(yīng)在深入理解的基礎(chǔ)上靈活地應(yīng)用。同時(shí)，教師應(yīng)為學(xué)生講解情境新穎的例題，以此提高其運(yùn)用圖像法解題的意識與能力。

例2，每隔0.2s 就從同一高度豎直向上拋出一個(gè)初速度為6m/s 的小球，如果小球在空中不相碰，則在拋出點(diǎn)以上能和第3 個(gè)小球所在高度相同的小球個(gè)數(shù)為（g 取10m/s2）（ ）。

A.6 B.7 C.8 D.9

解答該題時(shí)如運(yùn)用圖像法，可很快得出正確答案。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知?？芍鋱D像為開口向下的拋物線，小球從拋出到回到拋出點(diǎn)所用時(shí)間為1.2s，又因?yàn)槠涿扛?.2s拋出一個(gè)小球，做可繪圖如圖2所示的位移—時(shí)間圖像。其中，和第3 個(gè)小球運(yùn)動(dòng)圖像有交點(diǎn)表示小球位移相等。

由圖2 可清晰地看到圖像共有7個(gè)交點(diǎn)，因此，正確選項(xiàng)為B。

圖2

三、圖像法在電學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

高中物理電學(xué)中也會(huì)涉及一些圖像問題。為提高學(xué)生運(yùn)用圖像法解答相關(guān)習(xí)題的能力，在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)的電學(xué)知識合理地變形相關(guān)的公式，繪制相關(guān)的圖像，以加深學(xué)生的印象[4]。同時(shí)，教師應(yīng)注重優(yōu)選經(jīng)典例題，在課堂上給學(xué)生留下一定的時(shí)間思考解答，使其體會(huì)運(yùn)用圖像法解答電學(xué)習(xí)題的過程，積累相關(guān)的解題經(jīng)驗(yàn)。

例3，如圖3所示，一穩(wěn)恒直流電源在純電阻電路中，總功率PE、輸出功率PR、電源內(nèi)部發(fā)熱功率P 隨路端電壓U 變化的圖像。則（ ）。

圖3

A.PE-U對應(yīng)a，電源電動(dòng)勢為9V，內(nèi)阻為3Ω

B.Pr-U對應(yīng)b，電源電動(dòng)勢為3V，內(nèi)阻為1Ω

C.PR-U對應(yīng)c，且滿足PE=Pr-+PR

D.當(dāng)外電阻為1.5Ω 時(shí)，輸出功率最大為2.25W

四、圖像法在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)是高中物理的重要知識點(diǎn)，也是高考的必考內(nèi)容。為提高學(xué)生解答實(shí)驗(yàn)習(xí)題的能力，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)為學(xué)生講解運(yùn)用圖像法分析實(shí)驗(yàn)習(xí)題的技巧，并講解經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)習(xí)題，從而啟發(fā)學(xué)生從圖像中找到有用的信息，使其迅速找到解題思路，實(shí)現(xiàn)快速解題。

例4，用如圖4所示的電路圖測量電源電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r，并繪制如圖5所示的圖像，則電源電動(dòng)勢E=___V，內(nèi)電阻r=___Ω。

圖4

圖5

該題目考查學(xué)生運(yùn)用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。解答該題的關(guān)鍵在于搞清楚直線在縱軸上的截距、斜率等。由閉合電路歐姆定律可知，化簡得到。認(rèn)真觀察圖5 內(nèi)容可知，圖線在縱軸上的截距為0.35V-1，斜率為2Ω·V-1，即不難求得E=2.9V，內(nèi)電阻r=0.8Ω。

結(jié)語

綜上所述，高中物理習(xí)題題型復(fù)雜多變、解題方法多種多樣，其中運(yùn)用圖像法解題可很好地提高學(xué)生的解題效率。因此，在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)注重做好相關(guān)物理圖像的匯總，為學(xué)生講解相關(guān)圖像的繪制、分析技巧，使其牢固地掌握基礎(chǔ)知識；同時(shí)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，注重篩選代表性較強(qiáng)的習(xí)題，與學(xué)生一起分析解答，使其積累應(yīng)用圖像法解題的經(jīng)驗(yàn)與技巧，進(jìn)而促進(jìn)其解題能力的進(jìn)一步提升。