高中物理電學(xué)實驗題中有關(guān)圖像法問題的解決策略

王明光

【摘要】高中物理電學(xué)對于學(xué)生來講難度系數(shù)較大，但同時電學(xué)實驗題也是高考必考點。因此提高求解這一問題的能力，是學(xué)生必須面對的問題，本文就高中物理電學(xué)實驗題的圖像法問題的解題方法進行分析。

【關(guān)鍵詞】高中物理? ?電學(xué)? ?圖像法問題? ?解題策略

【中圖分類號】G633.7

【文獻標識碼】A

【文章編號】1992-7711（2020）31-080-01

引言：圖像法問題是電學(xué)實驗題中比較常見的出題方式，其含義主要是指：在用圖像表現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)的電學(xué)實驗題中.通過圖像的交點（截距）、斜率、面積等求出未經(jīng)測量或無法測量的物理量。這類電學(xué)實驗題，融合了圖像問題、數(shù)學(xué)問題等知識點，需要學(xué)生從中探究解題思路，掌握解題方法和技巧。

一、結(jié)合圖象法分析，明確圖中“點”、“線”、“面”的物理含義

圖像法既是提出問題的方式，同時也是一種解題方法。高中的物理學(xué)科，實際上與其他各學(xué)科間的知識點都是有所關(guān)聯(lián)并且是相互制約的，因此高中物理題目的知識量是比較復(fù)雜的。圖像法問題把電學(xué)物理過程、電學(xué)運動規(guī)律具體表現(xiàn)起來，讓學(xué)生在計算電學(xué)問題的過程當中，可以快速將相關(guān)問題中的物理量進行自我內(nèi)部轉(zhuǎn)化，從而形成有效的邏輯圖像信息。因此學(xué)生要學(xué)會將抽象的電學(xué)關(guān)系轉(zhuǎn)化到圖像上，從而確保能夠快速的理清物理量間的關(guān)系。

例如：（2010年江蘇高考T5）.空間有一沿x軸對稱分布的電場，其電場強度E隨X變化的圖像如圖所示。下列說法正確的是：

（A）O點的電勢最低

（C）x2點的電勢最高

（C）x1和 -x1 兩 點 的 電 勢 相等

（D）x1和 x3兩點的電勢相等

【答案】C

【解析】本題解析中可以從以下方面入手：首先，明確圖中坐標軸所表示的物理意義：本題中所強調(diào)的知識點的是電場強度E隨x變化的規(guī)律。其次，通過對比，找到選項內(nèi)容與圖像所表達的信息的關(guān)聯(lián)項。在明確電場方向與電勢高低、圖像面積與電勢差兩者之間的關(guān)系后。很容易弄清：答案A和B主旨在于描述圖中的電勢高低。而根據(jù)教材內(nèi)容所提到：沿電場線方向的電勢降落速度最快。因此，在沿x軸對稱分布的電場中，由圖可知其電場線是以O(shè)為原點，分別指向正負方向的，沿電場線電勢降落，且速度最快，因此，O點電勢最高。以此判斷，選項A和B錯誤，二者即可排除。而C、D選項則考察的是利用電勢差對兩點間電勢進行比較。而根據(jù)公式U=Ed，電場強度是變量，可用E-x圖像面積表示，由此可判定選項C為正確答案。經(jīng)計算可知，兩點電場強度一樣，電勢不同，因此，選項D為錯誤答案。故選C.

由此可見，要全面理解并利用圖像的“點”、“線”、“面”來解決電學(xué)問題，首先必須找出坐標軸表示的物理量之間的函數(shù)關(guān)系，弄清楚其物理含義，才能把的深層意義理解透徹并加以利用。

二、把握問題本源，尋找關(guān)聯(lián)條件解決問題

在高中物理電學(xué)實驗題中，圖像與函數(shù)表達式有著密不可分的關(guān)聯(lián)點。如U—I圖像、R—L圖像等。對于圖像問題，首先明確圖中所表達的主要內(nèi)容，如截距、交點坐標、斜率、面積等分別對應(yīng)的不同物理意義。了解圖示中不同物理量之間的關(guān)聯(lián)，以及其各自所代表的涵義。通過發(fā)現(xiàn)圖像中物理量的變化規(guī)律， 結(jié)合對各類電學(xué)知識的分析與歸納，把握問題的本源，才能做到迎刃而解。

如在“測定電池的電動勢和內(nèi)電阻”實驗中，某學(xué)生先利用多用電表進行干電池粗測，結(jié)合圖1所示的電路結(jié)構(gòu)圖，按照圖2方式進行電路連接。從圖2中來看，四條導(dǎo)線的連接方法哪條是錯誤的？如果根據(jù)正確電路連接方法， 測得多組電流、電壓值，并將其匯總到圖丙中，得到U I 圖像，可知，該電池的電動勢為多少？ 內(nèi)電阻為多少？

根據(jù)該題所表達的內(nèi)容，通過圖3所示的U—I圖線，很多學(xué)生都能夠推導(dǎo)出電池的電動勢為與U軸相交的E，而內(nèi)電阻阻值是該直線斜率的絕對值。但是很多學(xué)生并不清楚該如何分析這道題的解題思路。因此可以根據(jù)該實驗內(nèi)容，分析求解電動勢和內(nèi)電阻的原理。根據(jù)電動勢E =U+Ir，依據(jù)該U—I圖像，可以將公式進行變形，得到U=E-Ir.結(jié)合數(shù)學(xué)中一次函數(shù)的性質(zhì)、特點，很顯然，對于斜率的絕對值， 正好是r的值，而對于與U軸的截距值，就是E.也就是說， 在解決該電學(xué)問題時，通過對U-I圖像的變換，將物理量公式轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)函數(shù)方式，借助于數(shù)學(xué)的斜率、截距等思 想來化解物理問題。

可見在電學(xué)實驗題的求解過程中，耐心觀察電路圖是首要的， 通過分析電路的結(jié)構(gòu)及特點，并結(jié)合物理計算公式，把電學(xué)題變換為數(shù)學(xué)函數(shù)，通過數(shù)學(xué)函數(shù)性質(zhì)的分析，獨辟蹊徑來求解相關(guān)物理問題。

結(jié)語

圖像法問題高中物理電學(xué)實驗題的一種主要方式，要了解其解題思路和方法，首先要對圖像所傳達各個物理量有準確的理解和判斷，解橫坐標 與縱坐標分別代表的意義。其次，將圖像所傳遞的信息進行梳理，與已掌握的知識點有機結(jié)合起來，找出與其相應(yīng)的關(guān)聯(lián)信息。最后再根據(jù)物理規(guī)律確定與其適用的變量間的函數(shù)關(guān)系式，并通過對不同物理量間關(guān)系的進一步理順，結(jié)合圖像中所給出的截距、斜率和面積等相關(guān)信息，解決物理圖像相關(guān)問題。在日常教學(xué)實踐中，教師應(yīng)多搜集相關(guān)的題目讓學(xué)生勤學(xué)勤練，要根據(jù)不同的物理題目類型靈活的運用圖像法解答問題，這樣才能夠快速且精準的找到做題竅門，培養(yǎng)其在物理圖像問題解析過程中分析問題、解決問題的能力，使高中物理圖像問題迎刃而解。同時對于高中物理教師而言，上述解題方法的應(yīng)用，有助于提升教學(xué)效率。

【參考文獻】

[1]鄧秀英.圖像法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].中外交流，2019，26（13）：268.

[2]孫軍.關(guān)于高中物理圖像問題的解題方法研究[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)（教學(xué)研究），2018，12（8）：20-21.

[3]韋勇.深析高中物理教材的編輯加工[J].新聞研究導(dǎo)刊，2020，11（17）：173-174.