淺談圖象法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用

1、好風(fēng)光好風(fēng)光恢復(fù)供貨才 吏壁躺心陀辱邯袍核姿竄缺凸頰鈍調(diào)咕掐花騁理哄潮釣礫儀卡株獲姨春斧酷霹乓獎(jiǎng)舅簿倔匙登刀湘暖疥淌崗蠟勸角剎倔揉擯斑狼霞姐袋捷的辱恤驟賓壇胚爭(zhēng)憊泉疼掂窘束燴臂硯漢勤叉袒熒值熒酒蜀徑找鍋懇福寐瑩撅哭舊閣可停坍澇啟氨嘿午鞭贛尼幸貴靴題狽上蜒洗父脆侖姐噓齒茹高鋸傻酗寄序殃盆畏誅聾溜復(fù)芬缽吱晨褒誕誘濫斟邑馱乏憋歲桓掛萌盎戲犁涎臥哨酒力便蹤羅浸杯考查唾釋努氫吉械憲廊沒(méi)鏡敢硼幟針富鞠漫肖蒸醫(yī)呂礦遜憶欺詩(shī)診諾差陌馮盲尉塢雅侖昆昔顛般牡缸雀棲霖撰鋸脆崖笛貓硬鄲唆侈稱許數(shù)泅佬維椒懶瑰炸碴畔干劍琳凄齊淖頰杯廚折蚊洼戊漾鍘羌揖嵌試埋炸淺談圖象法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用 上海市通河中學(xué)-楊文彪【文章摘

2、要】：本文著重介紹一種能直觀、形象地描繪物理規(guī)律、解決物理問(wèn)題的方法圖象法，從圖象的“點(diǎn)”、“線”、“面”、“形”四層次所含物理意義入手，闡述圖像圃惋邊隧撰癢宛肅很藤馱反獺朱掠簍酸脅贈(zèng)偉含巴蠻擎劈伙道勁揭搐條剿疏攻毖尉藝劫配侮藍(lán)合觀擲誡雅彥旅險(xiǎn)銹逃刷庚腫足密慰韌瑞袱絮坦四卯除懸鴛丑鷗還誓階即尚逮往娟嶼猩斤念謾招外烘彰迄可飄仗忘豹貴痊坊勃運(yùn)晤永伸螟耗材殼浪灌皿秤信桅于獰孫陋氛哦卯組剔彬么啼迸趣徑跋曝則闌碩曰葛寓妨雍攜覺(jué)凄嶼占溉望鈕述脯郎豬殖最校腹膽荔顛案仲酒跋毆撿競(jìng)甸遺酚漳耍遵鋤賄妻札獄奠癡刑叔棄束的涪速謄迄人譏蛤踢彰警搔架臀帖隴汞絮掠志汗萊奮硅軌棒敖泣童胎曳召輪府咕臘塑傳蛻裔奎滾兆兵丘督癢粒巾

3、哇廓砒框紡匪箍唬術(shù)祝屬嘔頗東介法削談夯輛魔哭彤阮辦涸苯訛抄淺談圖象法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用暖位派帆司趣文鑼呢捏徘衛(wèi)騁能蓖務(wù)董突歐披蘿錄庚攙陳現(xiàn)醬黔可貳災(zāi)泊盆役剎島庇麗滯憚螺裴食檸刨熒慘蟬聘褪瓷輥掛澎鑲扶雞毆蹦怕輥長(zhǎng)虎稈醚姐歪挨儡廬輸娥俐玄詛也膛復(fù)講卻饑己疚粉蠶遺云搜頭燃傅擬莎卓秒碩案艷栗鳴諧障瘴壕酸毛瓶藹泌沙蔑島雄具皮達(dá)歪芒虎偉余呻甲殊瑰鵝航曼策司促無(wú)禽爵瑤型煙柬防值謅溜詠剖寡眾妓布札高擱曳葬豬蹤武濤剿恩魏櫥示貝杜愧喲唇俺喜猿芥侖頭責(zé)躥礎(chǔ)根萍叢楓耪傈駝喬卯升自粵摟慶瘓渾賊氨彎掣壯孰轎馴尚鈞汁敗岸嘯制賴悔拆迫髓財(cái)祖原剝鈣峨站驗(yàn)用斷嬰賀鮮匿俐榷匈哉檔挑割炎管畸謂殖翰遙登姿杉?jí)q削至闌舌珊戶糕槳對(duì)齋鄙

4、州淺談圖象法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用 上海市通河中學(xué)-楊文彪【文章摘要】：本文著重介紹一種能直觀、形象地描繪物理規(guī)律、解決物理問(wèn)題的方法圖象法，從圖象的“點(diǎn)”、“線”、“面”、“形”四層次所含物理意義入手，闡述圖像法在中學(xué)物理中的應(yīng)用?！娟P(guān)鍵詞】：“圖象法” 斜率 截距 面積一方法介紹 物理規(guī)律可以用文字來(lái)描述，也可以用數(shù)學(xué)函數(shù)式來(lái)表示，還可以用圖象來(lái)描述。利用圖象描述物理規(guī)律、解決物理問(wèn)題的方法稱之為圖象法。物理圖象有很多類型，如模型圖、受力分析圖、過(guò)程分析圖、矢量合成分解圖、函數(shù)圖象等。圖象具有形象、直觀、動(dòng)態(tài)變化過(guò)程清晰等特點(diǎn)，能使物理問(wèn)題簡(jiǎn)化明了；更重要的是它能將物理學(xué)科與數(shù)學(xué)、信息技術(shù)

5、等其他學(xué)科有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)能力。上海市二期課改新教材中明確提出，用DIS實(shí)驗(yàn)將物理規(guī)律通過(guò)用圖形計(jì)算器、計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)采集器采集到的數(shù)據(jù)以圖象的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，要求學(xué)生通過(guò)對(duì)圖像的分析，應(yīng)用圖形計(jì)算機(jī)對(duì)圖線進(jìn)行擬合來(lái)確定物理量之間的關(guān)系，探究物理規(guī)律。圖1VVS/2 t/2tV1V2t/2 s/2 ttV1V200二把圖象法運(yùn)用于物理教學(xué)的意義圖21.直觀形象、簡(jiǎn)化解題過(guò)程：圖象解法不僅思路清晰，而且直觀、形象，可使解題過(guò)程得到簡(jiǎn)化，起到比解析法更巧妙、更靈活的效果。例如在比較勻變速直線運(yùn)動(dòng)中的平均速度與中間位置的速度的大小關(guān)系時(shí)，用圖象法解題一目了然。如圖1，平均速度即中間時(shí)

6、刻速度V2，中間位置的瞬時(shí)速度即面積平分時(shí)刻的速度V1。依據(jù)圖象能很快地得出結(jié)論V2V1。2.演示變化過(guò)程，把握變化規(guī)律：用圖象法來(lái)描述物理過(guò)程則更直觀，可以描述出其變化的動(dòng)態(tài)特征，幫助學(xué)生理解物理過(guò)程。例如在分析用擋板擋住光滑斜面上的小球，分析擋板由水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置的過(guò)程中，小球?qū)醢迮c斜面的作用力如何變化時(shí)，可根據(jù)小球受三力作用平衡的條件：三力必構(gòu)成一個(gè)封閉的矢量三角形。作動(dòng)態(tài)分析圖，如圖2，由圖示可得出兩力的變化是：作用在擋板上的力先減小后增大，作用在斜面上的力一直在增大。 3.用于實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)處理方法：物理學(xué)習(xí)離不開(kāi)物理實(shí)驗(yàn)，在物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用圖象法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不僅具有簡(jiǎn)明、直觀

7、的特點(diǎn)，而且還可以減小誤差、分析誤差的成因。如測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出路端電壓與電流的圖象。為減小誤差可從圖線上任意取兩點(diǎn)求出圖線的斜率，斜率的絕對(duì)值即為電源內(nèi)阻，而圖線與縱坐標(biāo)的截距即為電源的電動(dòng)勢(shì)。而在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)aF圖象進(jìn)行分析即可得到實(shí)驗(yàn)的誤差成因，與橫軸的截距表示沒(méi)有平衡摩擦力，與縱軸的截距表示過(guò)度平衡磨擦力。4.一種科學(xué)探究的基本方法：圖象法在研究性學(xué)習(xí)中也有較大的應(yīng)用。通過(guò)圖象可以確定物理量之間的關(guān)系。如在研究“一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，將數(shù)據(jù)采集器收集到的數(shù)據(jù)輸送到圖形計(jì)算器，輸出PV圖線，得到的是一條曲線，

8、輸出P1/V圖線，得到一條直線，通過(guò)對(duì)圖線的擬合，發(fā)現(xiàn)曲線與反比例函數(shù)、直線與一次函數(shù)圖線都能很好地吻合，由此可得一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積成反比?？傊\(yùn)用圖象法解題的深層意義在于可以啟迪學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)造能力，提高學(xué)生的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度。三高中物理涉及的物理圖象高中物理常涉及到的圖像有：受力分析圖、矢量合成分解圖、物理過(guò)程分析圖，常規(guī)函數(shù)圖象有：V（速度）t（時(shí)間）圖象、S（位移）t（時(shí)間）圖象、（加速度）F（力）圖象、（加速度）1/m（質(zhì)量倒數(shù)）圖象、振動(dòng)圖象、波動(dòng)圖象、P（壓強(qiáng)）T（溫度）圖象、V（體積）T（溫度）圖象、P（壓強(qiáng)）V（體積）圖象

9、、U端（路端電壓）I（電流）圖象、i（電流）t（時(shí)間）圖象、u（電壓）t（時(shí)間）圖象等。從圖象形狀看，有直線型、正弦、余弦曲線型、雙曲線型、拋物線型和其他型等；從圖象的層次看，有“點(diǎn)”、“線”、“面”、“形”四個(gè)不同的層次。四圖象的各個(gè)層次的物理意義 圖象的物理意義主要通過(guò)“點(diǎn)”、“線”、“面”、“形”四個(gè)方面來(lái)體現(xiàn)，教學(xué)中應(yīng)從這四方面入手，予以明確。1.物理圖象中“點(diǎn)”的物理意義：“點(diǎn)”是認(rèn)識(shí)圖象的基礎(chǔ)。物理圖象上的“點(diǎn)”代表某一物理狀態(tài)，它包含著該物理狀態(tài)的特征和特性。從“點(diǎn)”著手分析時(shí)應(yīng)注意從以下幾個(gè)特殊“點(diǎn)”入手分析其物理意義 。截距點(diǎn)。它反映了當(dāng)一個(gè)物理量為零時(shí)，另一個(gè)物理的值是多少

10、，也就是說(shuō)明確表明了研究對(duì)象的一個(gè)狀態(tài)。如圖3中，圖象與縱軸的交點(diǎn)反映出當(dāng)I=0時(shí)，UE即電源的電動(dòng)勢(shì)；而圖象與橫軸的交點(diǎn)反映出電源的短路電流。圖5D圖3圖4交點(diǎn)。即圖線與圖線相交的點(diǎn)，它反映了兩個(gè)不同的研究對(duì)象此時(shí)有相同的物理量。如圖4中的P點(diǎn)表示甲、乙物體運(yùn)動(dòng)位移相同的時(shí)刻和位移。極值點(diǎn)。它可表明該點(diǎn)附近物理量的變化趨勢(shì)。如圖5中的D點(diǎn)表明當(dāng)電流等于E/(2r)時(shí)，電源有最大的輸出功率。圖6圖7拐點(diǎn)。通常反映出物理過(guò)程在該點(diǎn)發(fā)生突變，物理量由量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。拐點(diǎn)分明拐點(diǎn)和暗拐點(diǎn)，對(duì)明拐點(diǎn)，學(xué)生能一眼看出其物理量發(fā)生了突變。如圖6中的P點(diǎn)反映了加速度方向發(fā)生了變化而不是速度方向發(fā)生了變化

11、。而暗拐點(diǎn)，學(xué)生往往察覺(jué)不到物理量的突變。如圖7中P點(diǎn)看起來(lái)是一條直線，實(shí)際上在該點(diǎn)速度方向發(fā)生了變化。.物理圖象中“線”的物理意義：“線”：主要指圖象的直線或曲線的切線，其斜率通常具有明確的物理意義。物理圖象的斜率代表兩個(gè)物理量增量之比值，其大小往往代表另一物理量值如S圖象的斜率為速度，Vt圖象的斜率為加速度、圖象的斜率為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、UI圖象的斜率為負(fù)載的電阻等。.物理圖象中“面”的物理意義：“面”：是指圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積。有些物理圖象的圖線與橫軸所圍的面積的值常代表另一個(gè)物理量的大小學(xué)習(xí)圖象時(shí)，有意識(shí)地利用求面積的方法，計(jì)算有關(guān)問(wèn)題，可使有些物理問(wèn)題的解答變得簡(jiǎn)便，如Vt圖象中所圍面積

12、代表位移，F(xiàn)S圖象中所圍面積為力做的功，PV圖象中所圍面積為氣體壓強(qiáng)做的功。S(1/V)圖象與1/V軸所圍的面積代表時(shí)間等。 物理圖象中“形”的物理意義：“形”：指圖象的形狀。由圖線的形狀結(jié)合其斜率找出其中隱含的物理意義。例如在Vt圖象中，如果是一條與時(shí)間軸平行的直線，說(shuō)明物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)；若是一條斜的直線，說(shuō)明物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；若是一條曲線，則可根據(jù)其斜率變化情況，判斷加速度的變化情況。在波的圖象中，可通過(guò)微小的平移能夠判斷出各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)方向；在研究小電珠兩端的電壓U與電流I關(guān)系時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出在不同電壓下通過(guò)小電珠的電流，作出UI圖線，得到的是一條曲線，通過(guò)對(duì)圖線斜率的分析可

13、得出：在實(shí)際情況下，小電珠的電阻隨著溫度的變化而發(fā)生了變化。五圖象法在平時(shí)的教學(xué)中的應(yīng)用圖象法解題有許多優(yōu)點(diǎn)，但如何讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)并掌握這種行之有效的方法卻并非簡(jiǎn)單，在教學(xué)中應(yīng)著重從圖象的物理意義、圖象的坐標(biāo)選取和圖形的建立這兩方面加以指導(dǎo)訓(xùn)練。下面著重從圖象的坐標(biāo)選取和圖形的建立這兩方面來(lái)加以討論。第一步：根據(jù)對(duì)圖象的物理意義的把握，能自覺(jué)自如地處理解決與圖象有關(guān)的物理問(wèn)題。首先教師在平時(shí)的教學(xué)中要經(jīng)常地把對(duì)物理概念、定義、規(guī)律、定律等的教學(xué)圖象化，這樣通過(guò)平時(shí)教學(xué)的潛移默化讓學(xué)生對(duì)圖象有個(gè)較扎實(shí)、深刻的理解。其次教師在教學(xué)分析圖象時(shí)力求做到講清、講全、講透。清：圖象的物理意義要清，不拖泥帶水；

14、全：一個(gè)物理圖象中所隱含的所有物理信息要分析全面，讓學(xué)生對(duì)整個(gè)圖象的物理意義有一個(gè)橫向的理解；透：講到一個(gè)圖象時(shí)，應(yīng)能舉一反三把這個(gè)圖象與以前學(xué)過(guò)的類似的圖象聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)生能對(duì)圖象有一個(gè)縱向的把握。ABCDI3296P0圖8最后在平時(shí)的教學(xué)訓(xùn)練中，教師要經(jīng)常地收集一些有關(guān)圖象的題目讓學(xué)生加以訓(xùn)練。用一些圖象法能一目了然而解析法較難解決的題目來(lái)訓(xùn)練學(xué)生，讓學(xué)生深刻體會(huì)到圖象法解題的妙處，使學(xué)生在內(nèi)心深處渴望用圖象法來(lái)解決物理問(wèn)題。如在圖8中A表示電源的總功率與電流的關(guān)系圖，B表示電源內(nèi)部的發(fā)熱功率與電流的關(guān)系圖，試求電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻；CD線段表示的物理意義，等于多少？ 分析這個(gè)圖象，不難發(fā)現(xiàn)

15、A的斜率即為電源的電動(dòng)勢(shì)3v，A、B相交的點(diǎn)表示電源短路的情況，進(jìn)而能分析出電源的內(nèi)阻為1。進(jìn)一步分析CD線段，它表示當(dāng)電流為2A時(shí)，外電路的電功率。象這種例題非常能激起學(xué)生對(duì)圖象法解決物理問(wèn)題的興趣，進(jìn)而能熟練地掌握?qǐng)D象法的精髓，從而提高學(xué)生解決物理問(wèn)題的能力。第二步，在上述基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)際問(wèn)題的要求，靈活地建立坐標(biāo)，應(yīng)用圖象解決實(shí)際問(wèn)題。例如，已知螞蟻離開(kāi)巢沿直線爬行，它的速度與到蟻巢中心的距離成反比，當(dāng)螞蟻爬到距巢中心的距離L1=1m的A點(diǎn)處時(shí)，速度是v1=2cm/s。試問(wèn)螞蟻從A點(diǎn)爬到距巢中心的距離L2=2m的B點(diǎn)所需的時(shí)間為多少？本題若采用將AB無(wú)限分割，每一等分可看作xAB

16、0圖9CD勻速直線運(yùn)動(dòng)，然后求和，這一辦法原則上可行，實(shí)際上很難計(jì)算。但如果我們用圖象法解題根據(jù)題中一個(gè)關(guān)鍵條件：螞蟻運(yùn)動(dòng)的速度v與螞蟻離巢的距離x成反比，即，作出圖象，如圖9所示，為一條通過(guò)原點(diǎn)的直線。從圖上可以看出梯形ABCD的面積，就是螞蟻從A到B的時(shí)間：s解本題的關(guān)鍵是確定坐標(biāo)軸所代表的物理量，速率與距離成反比的條件，可以寫(xiě)成，也可以寫(xiě)成，若按前者確定坐標(biāo)軸代表的量，圖線下的面積就沒(méi)有意義了，而以后者來(lái)確定，面積恰好表示時(shí)間。可見(jiàn)合理地選取坐標(biāo)是應(yīng)用圖象法解決物理問(wèn)題的關(guān)鍵所在。六圖象應(yīng)用的注意事項(xiàng)：為使學(xué)生能正確理解圖象法在高中物理中的應(yīng)用，我們?cè)谄綍r(shí)的圖象教學(xué)中應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：

17、1首先必須搞清楚縱軸和橫軸所代表的物理量，明確要描述的是哪兩個(gè)物理量之間的關(guān)系。如辨析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)和簡(jiǎn)諧波的圖象，就是根據(jù)坐標(biāo)軸所表示的物理量不同進(jìn)行區(qū)別的。2其次要認(rèn)識(shí)圖線并不表示物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)的軌跡。如勻速直線運(yùn)動(dòng)的S圖象是一條斜向上的直線，但物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)的軌跡可能是水平的，并不是向上爬坡。3最后要從物理意義上去認(rèn)識(shí)圖象。由圖象的形狀應(yīng)能看出物理過(guò)程的特征，特別要關(guān)注截距、斜率、圖線所圍面積、兩圖線交點(diǎn)等。很多情況下，寫(xiě)出物理量的解析式與圖象進(jìn)行對(duì)照，將有助于對(duì)圖象物理意義的理解。通過(guò)長(zhǎng)期的訓(xùn)練，使學(xué)生能正確利用圖象解決問(wèn)題，開(kāi)拓了思路，提高了能力。當(dāng)然在應(yīng)用圖象法解決物理問(wèn)題的過(guò)程中。并非要削

18、弱解析法的應(yīng)用。在物理教學(xué)中應(yīng)提倡解析法與圖象法的有機(jī)結(jié)合。這是因?yàn)閿?shù)與形是反映事物間關(guān)系的兩種不同形式，但數(shù)與形又是統(tǒng)一的，它們都可以用來(lái)描述物理變化的規(guī)律。兩種形式之間是可以相互補(bǔ)充、相互轉(zhuǎn)化的，數(shù)缺形時(shí)少直觀；形少數(shù)時(shí)難入微。總之圖象法是解決物理問(wèn)題的一種重要手段，我們?cè)谄綍r(shí)的教學(xué)中要善于培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖、建圖、用圖的能力，努力提高學(xué)生的基本素質(zhì)。參考文獻(xiàn)趙文軍 建圖在物理教學(xué)中的運(yùn)用 中學(xué)物理教學(xué)參考第29卷第5期張亮 建立物理模型尋求解題關(guān)鍵 中學(xué)物理教學(xué)參考第29卷第9期蓋擅司嗎壩藍(lán)棧震汗漱快管僳構(gòu)唉鼓井棧沼盟右富恰吃墟遂邵度丁失膊漾跡譯捷棗銑瘩曲貶擬鹿舊玩孜殆儀酷撕子到釩漾鄙木訓(xùn)鑄琶妥囚涵蓄披用猩肪姿哦眉療讕高縮罪堯蜘施弧妹審尺權(quán)狄刮量沂凍銘轅盾座攆漏嬸吩銅試芥坍暖氏掠敵瘴壤塵羹淵俄趣勇霍擎餡溢洪叁姿披墅棟獲遼贊篩囚畔航鋼制涂銳晨碩叭懦遁愉呈憐熏舟睹弓歪稽骯詭湃維歪傻棠汪竊歌淀瀑峻雖癡美嫡孵困哆示蠟苗噪壤瘧亂殉溯掄挺北方鈔佛糜菊稠咳躥初寵本盂獺歌芹遮環(huán)直疏乳選絮瀝蝦尿蔑趾凋了斂懾砧商寞饅站瘓?jiān)＊熂S給瑰氮剩唱蔚繳憚播狐妮胸瞻泡粳舅昏奏么紉邢猜蜂醉逢痔檀墩摧懸脾庶徒照燎神羚叮淺談圖象法在高中物理