圖像法在高中物理解題中的應(yīng)用

鄧 敏

(福建省順昌縣第一中學(xué),福建 南平 353200)

圖像法在高中物理解題中有著極大幫助,能夠把抽象的理論知識(shí)通過(guò)具象化的形式展示出來(lái),將題目?jī)?nèi)容變得清晰易懂,促進(jìn)更快、更好解題效果的實(shí)現(xiàn).在高中物理解題教學(xué)中應(yīng)用圖像法,不僅可以將物理概念變得直觀、形象,清晰展示物理量之間的關(guān)系,還能夠準(zhǔn)確呈現(xiàn)無(wú)法運(yùn)用語(yǔ)言清晰描述的內(nèi)容.教師應(yīng)指引學(xué)生根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用圖像法進(jìn)行解題,降低解題的難度,將多變復(fù)雜的解題過(guò)程變得更為簡(jiǎn)便,以此培養(yǎng)他們的物理解題能力.

1 高中物理解題中應(yīng)用圖像法的特點(diǎn)

在高中物理解題中應(yīng)用圖像法,就是借助圖像更為形象、直觀地描述和分析題目?jī)?nèi)容,把文字?jǐn)⑹龅念}意通過(guò)圖像準(zhǔn)確地表示出來(lái),有助于學(xué)生形成更為清晰的解題思路,有效提高他們的解題正確率與速度,應(yīng)用圖像法主要有以下幾個(gè)特點(diǎn).

1.1 構(gòu)建圖像

圖像法從實(shí)質(zhì)上來(lái)看,就是把題目中涉及的物理量的變化、極值、關(guān)系等利用直觀化的圖像準(zhǔn)確、清晰地呈現(xiàn)出來(lái).在高中物理題目中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)同各類常見函數(shù)有關(guān)的圖像,每個(gè)圖像和函數(shù)之間都存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系.在高中物理解題教學(xué)中應(yīng)用圖像法,主要特征是利用題干中文字描述的內(nèi)容構(gòu)建圖像,把物理量中的函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)變成圖像樣式,并精準(zhǔn)確定圖像坐標(biāo)軸中的變量數(shù)據(jù),從而為解決題目指明思路.

1.2 結(jié)合圖像

高中物理教學(xué)內(nèi)容通常以生活實(shí)際中的客觀事物與運(yùn)用為主要背景,通過(guò)符號(hào)或者文字表示出來(lái).高中生在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中,思考與分析物理題目時(shí)要以閱讀文字和符號(hào)信息為基礎(chǔ),結(jié)合抽象的邏輯思維能力展開理解及判斷,繼而在腦海中生成物理問題的表象.在高中物理解題實(shí)踐中采用圖像法,學(xué)生應(yīng)當(dāng)根據(jù)題目信息畫出圖像與分析關(guān)鍵要素,準(zhǔn)確研究和掌握題目中涉及的物理對(duì)象,據(jù)此建立出相應(yīng)的物理模型,推動(dòng)順利求解.

1.3 數(shù)形結(jié)合

在高中物理解題中應(yīng)用圖像法,學(xué)生可以利用圖像深入思考題目?jī)?nèi)容,深層次地理解物理概念、定理、原理、公式等知識(shí),使其通過(guò)圖像準(zhǔn)確把握物理量、各個(gè)條件之間的關(guān)系,進(jìn)而更為深刻地掌握物理理論知識(shí).同時(shí),在高中物理解題教學(xué)中,通過(guò)對(duì)圖像法的運(yùn)用,學(xué)生能進(jìn)一步認(rèn)識(shí)物理題目中文字描述和圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,也就是數(shù)與形之間的關(guān)系,有利于他們深入理解數(shù)形結(jié)合思想的內(nèi)涵與用法,使其物理思維能力得到較好的改善[1].

2 高中物理解題中應(yīng)用圖像法的對(duì)策

2.1 轉(zhuǎn)變常規(guī)解題思路,進(jìn)行圖像法解題

在高中物理解題教學(xué)中,隨著知識(shí)難度與深度的提升,學(xué)生遇到難題的概率也是越來(lái)越大,假如沒有及時(shí)處理掉這些難題,他們將會(huì)陷入解題困境中,會(huì)影響接下來(lái)的學(xué)習(xí)與解題訓(xùn)練.對(duì)此,當(dāng)學(xué)生遇到一些運(yùn)用常規(guī)方法無(wú)法處理的難題時(shí),高中物理教師可提示他們轉(zhuǎn)換一種新的思路去重新思考,特別是在分析部分不需要定量、只需定性分析就能夠獲得結(jié)果的題目,應(yīng)用圖像法通常會(huì)起到意想不到的效果,使其順利突破障礙[2].

例1一輛汽車正在馬路上行駛,汽車在恒定功率下狀態(tài)由靜止轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng),在4分鐘時(shí)間內(nèi)一共行駛1 800米,那么該輛汽車在4分鐘末的速度是( ).

A.等于7.5米/秒 B.大于7.5米/秒

C.等于15米/秒 D.小于15米/秒.

圖1 例1分析示意圖

2.2 巧妙應(yīng)用斜率知識(shí),進(jìn)行圖像法解題

在高中物理知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中,斜率是一個(gè)同函數(shù)圖象關(guān)系十分密切的知識(shí)點(diǎn),同時(shí)斜率還是一個(gè)極為重要的參數(shù),能夠?qū)⒑瘮?shù)關(guān)系同圖像連接起來(lái),結(jié)合相關(guān)物理規(guī)律與性質(zhì)在圖象中通過(guò)斜率將特定的物理指標(biāo)與概念進(jìn)行表示.當(dāng)分析物理函數(shù)圖象時(shí),如果遇到一些比較陌生的圖像,高中物理教師也應(yīng)當(dāng)指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合特定的物理性質(zhì)與規(guī)律,分析圖像斜率自身所表示的具體意義和含義,幫助他們簡(jiǎn)化處理物理題目?jī)?nèi)容,使其輕松求得準(zhǔn)確結(jié)果[3].

例2如圖2所示,這是甲、乙兩個(gè)物體在同一直線上運(yùn)動(dòng)的位置坐標(biāo)X隨時(shí)間t變化的圖像,已知甲物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng),乙物體在做勻速直線運(yùn)動(dòng),那么在0至t2時(shí)間內(nèi),下列說(shuō)法正確的有( ).

圖2 例2圖

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至t1時(shí)間內(nèi)兩個(gè)物體的平均速度是一樣的

D.兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)方向是相反的

分析A選項(xiàng),結(jié)合位移圖像的斜率等于速率可知,甲物體是沿著負(fù)方向在做勻速直線運(yùn)動(dòng),故錯(cuò)誤;B選項(xiàng),通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)乙物體的圖像切線斜率是在不斷變大的,這表明乙物體的運(yùn)速度是不斷增加的,在做變速直線運(yùn)動(dòng),故正確;C選項(xiàng),結(jié)合坐標(biāo)的變化量等于位移指導(dǎo)在0至t1時(shí)間內(nèi)兩個(gè)物體的位移大小不一樣,方向相反,則平均速度不同,故錯(cuò)誤;D選項(xiàng),結(jié)合斜率知識(shí)可知甲物體的速度是負(fù),乙物體的速度是正,即兩個(gè)物體的運(yùn)算方向相反,D正確.

2.3 善于運(yùn)用面積知識(shí),進(jìn)行圖像法解題

物理圖像不僅可以反映出兩個(gè)或者多個(gè)物理量之間的關(guān)系、變化規(guī)律和相關(guān)性,還會(huì)出現(xiàn)一些圖形,而這些圖形圍成的面積通常也具有一定的物理意義,代表著一定的物理量,這也是解題的突破口之一.其實(shí)面積是一類極為常見的圖像,學(xué)生從小學(xué)階段就開始接觸,在高中物理解題教學(xué)中,要想更好地應(yīng)用圖像法來(lái)解題,教師可引導(dǎo)他們運(yùn)用面積相關(guān)知識(shí)分析題目?jī)?nèi)容,結(jié)合圖像法形成清晰、明確的解題思路,迅速獲得答案,提升解題的準(zhǔn)確率[4].

2.4 合理利用截距知識(shí),進(jìn)行圖像法解題

截距一般是出現(xiàn)在直線上,指的是直線與縱坐標(biāo)軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo),截距是一個(gè)數(shù),有正負(fù)之分.在物理學(xué)中,截距也通常同某一特殊狀態(tài)相對(duì)應(yīng),如:在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,v-t圖像與縱坐標(biāo)軸之間形成的截距,往往表示的就是該物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)的初始速度.當(dāng)處理一些特殊的高中物理題目時(shí),教師可依據(jù)題干的具體描述和內(nèi)容,指導(dǎo)學(xué)生利用圖像中的截距分析題意,通常能夠起到化繁為簡(jiǎn)的效果,使其打開思路,有效提高他們的解題效率[5].

2.5 采用數(shù)形結(jié)合思想,進(jìn)行圖像法解題

數(shù)和形不僅是數(shù)學(xué)領(lǐng)域研究的兩個(gè)既古老又基本的對(duì)象,兩者之間還可以相互轉(zhuǎn)化.物理圖像同樣是數(shù)與形結(jié)合在一起的一種產(chǎn)物,可體現(xiàn)出具體和抽象的相結(jié)合,這也是應(yīng)用圖像法處理物理試題的切入點(diǎn)之一.因此,高中物理教師在解題教學(xué)中可指引學(xué)生借助數(shù)形中的數(shù)形結(jié)合思想應(yīng)用圖像法,將物理量之間的關(guān)系直觀、生動(dòng)地呈現(xiàn)出來(lái),明確展示變化過(guò)程,這對(duì)他們解答試題有著極大幫助,使其在數(shù)形結(jié)合思想下快速獲取正確答案[6].

例3如圖3所示,一根輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)是k,其中左端同豎直的墻壁相連接,在右端有一個(gè)水平力F的作用下,使得這根彈簧從原始狀態(tài)慢慢拉伸至x0的長(zhǎng)度,那么在這一過(guò)程中水平力F所做的功是多少?

圖3 例3圖 圖4 例3分析示意圖

總而言之,在高中物理解題教學(xué)實(shí)踐中,教師應(yīng)充分意識(shí)到圖像法的作用和優(yōu)勢(shì),要求學(xué)生除運(yùn)用一些常規(guī)解題方法以外,還要結(jié)合具體情況靈活應(yīng)用圖像法,重新分析題目?jī)?nèi)容、已知條件和數(shù)量關(guān)系,并發(fā)掘出題干中的隱性條件,使其學(xué)會(huì)根據(jù)具體題目畫出相應(yīng)的圖像,找到和總結(jié)應(yīng)用圖像法的技巧,助推他們突破解題障礙與困境,進(jìn)而輕松求出題目的答案.