靈活運(yùn)用圖像法來(lái)解決中學(xué)物理運(yùn)動(dòng)學(xué)的有關(guān)問(wèn)題

劉才寶

摘 要：人們常常使用圖像來(lái)描述物理規(guī)律、解決一些比較棘手的物理問(wèn)題，這種方法就叫做圖像法，圖像法可以將題目中的有用信息以圖像的形式將其靈活地表示出來(lái)，并且圖像可以比較直觀地描述出物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，清晰地表示出物理量之間的相互關(guān)系.運(yùn)用圖像法來(lái)解決物體運(yùn)動(dòng)的有關(guān)問(wèn)題可以避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，化難為簡(jiǎn)，文字的抽象可以直觀地用圖像表示，使動(dòng)態(tài)變化定格在圖像上的每一點(diǎn)，物體運(yùn)動(dòng)中的各個(gè)物理量關(guān)系都由圖像的函數(shù)關(guān)系給表現(xiàn)出來(lái)了，因此，掌握好圖像法是非常重要的，這不僅可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)圖像的敏感度，還可以訓(xùn)練學(xué)生思維敏捷，本文通過(guò)以下的幾個(gè)例題，分析了如何靈活運(yùn)用圖像法來(lái)解決物體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題.

關(guān)鍵詞：圖像法;物體運(yùn)動(dòng);靈活結(jié)合

中圖分類(lèi)號(hào)：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1008-0333（2022）25-0104-03

在高中物理的解題過(guò)程中，如果面對(duì)所有的物理問(wèn)題、物理題目都運(yùn)用同一種常規(guī)性的解題方法，那么對(duì)于一些特殊的題目而言就會(huì)比較的繁瑣與低效.所以針對(duì)于不同的物理知識(shí)以及物理問(wèn)題，學(xué)生應(yīng)該要掌握不同的解題思維方法，例如在高中物理的運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)與問(wèn)題中，就要巧妙地運(yùn)用圖像法去分析問(wèn)題并將題目的信息有效的利用圖像表現(xiàn)出來(lái)，將其中蘊(yùn)含的物理關(guān)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)物理模型，從而能夠幫助學(xué)生更加高效的解決問(wèn)題.

例1 甲和乙兩名運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行交接棒的訓(xùn)練，在訓(xùn)練的過(guò)程中，甲在短距離的加速之后能夠通過(guò)9m/s的速度來(lái)跑完全程，而乙運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行起跑去接接力棒之間是一種勻加速的狀態(tài)，為了能夠給乙更好的掌握住一個(gè)起跑的時(shí)機(jī)，就需要找到一個(gè)合適的位置來(lái)進(jìn)行標(biāo)記，就能夠更加快速與準(zhǔn)確的進(jìn)行接力，在訓(xùn)練的過(guò)程中，甲在接力區(qū)前以s=33.5m出做好了相應(yīng)位置標(biāo)記，并且是以v=9m/s的速度進(jìn)行跑步，當(dāng)?shù)诌_(dá)了標(biāo)記的位置時(shí)立刻向乙發(fā)出口令，讓乙能夠立刻進(jìn)行起跑，使得乙能夠在起跑之后當(dāng)速度與甲的速度一致時(shí)就能夠正確的完成接力.如果已知接力區(qū)的長(zhǎng)度是20m，那么請(qǐng)問(wèn)在此次的接力訓(xùn)練中，乙在接力前的加速度的是多少呢？

本題所要考察的是追及的問(wèn)題，那么在根據(jù)題目中的信息以及接力的物理情境，學(xué)生就能夠?qū)⒁陨系奈锢韱?wèn)題以及相關(guān)的信息表示為一個(gè)具體的示意圖（如圖1所示），根據(jù)示意圖就能夠更好的理清題目中的信息以及相關(guān)的關(guān)系：

根據(jù)圖1的示意圖，學(xué)生就能夠進(jìn)行解題的判斷和思考：當(dāng)甲和乙相遇時(shí)兩者的速度是一樣的，可以表示為V甲=V乙=V，再?gòu)膱D2中能夠了解到，A的區(qū)域位置面積所表示的就是當(dāng)“甲”向“乙”發(fā)出口令時(shí)兩者的間距.三角形B表示的則是甲乙兩人相遇時(shí)乙的位移，并且S2=S0=0.5vt，t=v/a，所以最終的結(jié)果加速度就為V2/2S0

在以上的解題過(guò)程中，通過(guò)圖像法來(lái)去處理題目中的追及、相遇的物理問(wèn)題，最大的特點(diǎn)就在于能夠運(yùn)用圖像法將題目中的一些物理信息和關(guān)系等，通過(guò)圖像更加直觀的展現(xiàn)在學(xué)生的眼前，也就能夠幫助學(xué)生更加簡(jiǎn)潔與容易的去梳理題目中的關(guān)系，并快速的進(jìn)行解題.因此，如果是針對(duì)于高中物理中在一條直線上的相向運(yùn)動(dòng)或者是同向運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題中都能夠有效的利用圖像法來(lái)去進(jìn)行解題.

但是在解題的過(guò)程中應(yīng)該注意以下的三個(gè)問(wèn)題，也就是所利用圖像法進(jìn)行解題時(shí)需要注意的三個(gè)解題步驟：第一，運(yùn)用圖像法首先需要對(duì)題目中的物體運(yùn)動(dòng)特征有一個(gè)全面的把握，要能夠?qū)ξ矬w運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)以及規(guī)律等作為物理建模的基礎(chǔ)，才能夠更好的去建立一個(gè)清晰地圖像;第二，在構(gòu)圖的過(guò)程中要能夠結(jié)合相應(yīng)的關(guān)系以及坐標(biāo)系來(lái)去將物體運(yùn)動(dòng)的圖線準(zhǔn)確的標(biāo)注出來(lái);第三，在構(gòu)圖成功后要能夠通過(guò)圖像中所構(gòu)建出來(lái)的圖像的斜率、面積等等物理意義來(lái)進(jìn)行物理的解題，才能夠更有效的利用圖像法幫助學(xué)生來(lái)解決高中物理中的運(yùn)動(dòng)學(xué)相關(guān)問(wèn)題.

例2 有一塊質(zhì)量為M的木板，如果這塊木板正放在光滑的水平面上，如果在木板上有一個(gè)質(zhì)量為m的小鐵塊，當(dāng)這個(gè)小鐵塊以初速度為V0從木板的一端滑向另一端，如果將這個(gè)完整的木塊分為兩塊大小一樣，也就是長(zhǎng)度和質(zhì)量都相等的兩個(gè)小木板A、B，兩塊小木板挨在一起并且也放在光滑的水平面上，同樣用小鐵塊以初始的速度V0從一端滑向另外一端，那么（? ）.

A.小鐵塊仍然可以從一端滑到另外一端

B.小鐵塊會(huì)從B的木板上滑出

C.小鐵塊不會(huì)從B木板滑出，而是會(huì)停留在B木塊上

D.無(wú)法判斷最終結(jié)果

針對(duì)于以上的物理選擇題，根據(jù)題目中給出的相關(guān)信息，能夠構(gòu)建出如圖3所示的圖形：

那么根據(jù)題目的信息以及圖像就能夠作出兩種情景進(jìn)行思考，第一種，在圖像中，三角形的面積所表示的就是木板的長(zhǎng)度;第二種情景，當(dāng)鐵塊在木板A上進(jìn)行滑行的時(shí)候與前者是一樣的，當(dāng)滑到B木板上之后，

在圖上相對(duì)應(yīng)的是線段1，A木板運(yùn)動(dòng)在圖像上表示的2，那么當(dāng)鐵塊與木板B進(jìn)行共同的運(yùn)動(dòng)，所對(duì)應(yīng)的是圖像中的線3，因?yàn)槟景逅倪呅蔚拿娣e是要比三角形M的面積要更小，所以就能夠得出小鐵塊并不會(huì)滑出木板B，而是會(huì)停留在木板上，所以正確的答案就是C選項(xiàng).

在以上的例題中就是利用圖像來(lái)去解決動(dòng)力學(xué)綜合的問(wèn)題.在對(duì)于這一類(lèi)題目的解題過(guò)程中.利用圖像法首先要能夠清楚的梳理出題目中物體受力的特征是什么，運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是什么，然后借助圖像的方法來(lái)將題目中的這些運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和過(guò)程來(lái)去分別的、仔細(xì)的表示出來(lái)，最后就是根據(jù)圖像結(jié)合題目的信息以及所學(xué)的知識(shí)來(lái)去進(jìn)行比較、分析、推理和解答，就能夠有效的借助圖像法來(lái)幫助學(xué)生更加直觀、高效的去思考和解決問(wèn)題.

應(yīng)用圖像法解題要結(jié)合不同的題目類(lèi)型以及學(xué)生自身在解題過(guò)程中的“偏好”來(lái)去進(jìn)行解題，要對(duì)圖像法發(fā)進(jìn)行靈活的運(yùn)用而不是“死”的運(yùn)用，才能夠幫助學(xué)生進(jìn)行解題，而不會(huì)成為學(xué)生解題中的一種累贅，切實(shí)的幫助學(xué)生提高高中物理解題的效率和質(zhì)量.

例3 有兩個(gè)質(zhì)量都相同的木塊A和B，將這兩塊木塊放在統(tǒng)一光滑的水平面上，并且木塊中間由一根彈簧所連接，一開(kāi)始彈簧是處于自然的狀態(tài)，如果現(xiàn)在用水平恒力F推動(dòng)木塊A，那么在這個(gè)過(guò)程中，當(dāng)彈簧第一次被壓縮到最短的過(guò)程中（? ）.

A.當(dāng)AB的速度相同時(shí)，加速度aA=aB

B.當(dāng)AB的速度相同時(shí)，加速度aA>aB

C.當(dāng)AB的加速度相同時(shí)，VA>VB

D.當(dāng)AB的加速度相同時(shí)，VA通過(guò)以上題目中信息的獲取與整理，能夠?qū)⑺械男畔⑼ㄟ^(guò)圖像的方式展現(xiàn)出來(lái)（如圖4所示）：

在通過(guò)推力F將A木塊進(jìn)行推動(dòng)的過(guò)程中，木塊A和木塊B是一種A向右運(yùn)動(dòng)的方式，那么就能夠分析出來(lái)開(kāi)始的VA>VB，并且在初始的階段一定存在aA>aB的關(guān)系，然后當(dāng)aA逐漸在減小而aB在逐漸增大時(shí)，這個(gè)過(guò)程就能夠通過(guò)以上的圖像來(lái)進(jìn)行表示，那么從圖像中就能夠快速的了解到，當(dāng)兩者的速度一致的時(shí)候aA