在高中物理中運用圖像法解決問題

在高中物理中運用圖像法解決問題

Summary：物理是一門抽象性和實踐性兼具的學科，所以其知識的學習僅僅依靠理論的探究世上不足夠的，必須要借助相應的媒介和載體，去展現(xiàn)出內(nèi)在的基本規(guī)律。對此，本文也將以物理課堂的設(shè)計為出發(fā)點，立足于高中階段的學生發(fā)展，以圖像法為例，闡述物理圖像的具體概念，并列舉出圖像法在高中物理課堂上的應用方法，希望能夠給教師帶來一定的幫助和啟示，僅作拋磚引玉之用。Keys：高中物理；圖像法；運用措施引言：從物理教材的基本內(nèi)容中可以看出，不同物理量之間的關(guān)系，往往需要通過特定的圖像來表示。物理圖像具有直觀性和形象性的特點，能夠簡化原本抽象且復雜的基礎(chǔ)知識，讓函數(shù)關(guān)系變得更加簡潔明了，能夠幫助教師實現(xiàn)化繁為簡，化難為易的教學目的。正因為如此圖像法作為一種直觀性的解釋途徑，也理應受到更加高度的重視和關(guān)注，特別是就高中階段的學生來講，他們正處于思維和能力發(fā)展的黃金時期，教師應當更加注重對學生思維的引導。一、分析物理圖像的基本內(nèi)容高中物理是一門具有鮮明抽象特征的學科，所以其知識也涉及到許多自然界的抽象現(xiàn)象，在這種情況下，教師就需要利用圖像，分析物理所反映的客觀規(guī)律，推動問題思路的整理和答案的探究。在具體實踐的過程中，教師應當先引導學生認識物理圖像的基本內(nèi)容，要明確物理圖像所表達的知識。從圖像的物理意義來講，教師要引導學生注重圖形和線段的辨別，圖線主要涉及到曲線，折線等等，而圖線的確定，也可以讓學生探究物理量之間的關(guān)系，教師應當盡可能用函數(shù)來表達圖線的內(nèi)容。1、從圖像的起點，終點，拐點分析。例如在學習與速度有關(guān)的圖像時，拐點所的意義就是速度的減小或者是增大。必須讓學生真正理解拐點的物理意義。拐點只代表速度大小的變化，不代表速度方向的變化。部分學生在判斷速度方向時很容易出錯。真正的速度方向的變化是在當時間軸和速度圖線相交的時候。速度方向的處理一定要應用正半軸和負半軸。2、從圖像斜率角度分析問題。在處理很多問題時應用斜率分析是非常方便的。比如V-t圖像的斜率代表加速度，x-t圖像的斜率代表速度等等，這些圖像的斜率都表示不同的內(nèi)涵。前者指的是物體運動的加速度。而從圖像的截距來講，往往傳遞著隱藏的解題信息和數(shù)據(jù)。3、物理圖像還可以引導學生對特定的面積進行探究，能夠讓學生掌握更多的解題方法和解題思路，獲得更加理想的效果。在處理圖像時面積的應用也是極為方便的，V-t圖像的面積代表位移，P-t圖像的面積代表功，a-t圖像的面積代表速度的變化量等等。以上的敘述足以說明，圖像法的應用能夠讓物理課堂變得更加直觀，而且可以簡化許多解題的繁瑣步驟，能夠讓學生利用圖像去分析思路，培養(yǎng)學生的空間想象能力，提高學生的形象思維能力。二、分析圖像法在高中物理課堂上的應用措施首先，教師應當引導學生利用圖像上的坐標點去整理題目中的關(guān)鍵信息，圖像的構(gòu)成是以自變量和因變量為基礎(chǔ)的，而這兩個變量之間也會存在一系列的連接點，只要知道其中的一個變量，那么另外一個變量就可以依照特定的規(guī)律和公式來求得。所以，教師應當讓學生注重圖像中的起點，相交點，極限值點，拐點等等，并讓學生懂得這些不同的點所代表的物理意義。例如，圖像與縱軸或者是橫軸的交點，如果用數(shù)學的思維來看，這些點所代表的數(shù)值，在取值上也十分容易，而且計算的過程也較為便捷。從物理的角度來看，學生就可以從中總結(jié)出題目的信息，以U-I的圖像為例，圖像與縱軸的交點就表示電源的電動勢與橫軸的交點就表示短路電流，這就能夠幫助學生有效解決閉合電路的相關(guān)問題。例．用如圖1所示的電路來測量電池電動勢和內(nèi)電阻，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出了如圖2所示的U﹣I圖線，由圖可知（）A．電池電動勢的測量值為1.40VB．電池內(nèi)阻的測量值為3.50ΩC．外電路發(fā)生短路時的電流為0.40AD．電壓表的示數(shù)為1.20V時，電流表的示數(shù)I′＝0.20A分析：A、由圖示圖像知，電源U﹣I圖像與縱軸交點坐標值為1.40V，則電源的電動勢測量值為E＝1.40V，故A正確B、電源的內(nèi)阻大小等于圖象斜率的絕對值，為r＝＝Ω＝1Ω，故B錯誤C、外電路發(fā)生短路時的電流為I短＝＝A＝1.40A，故C錯誤D、當電壓表示數(shù)為1.20V時，電流表的示數(shù)I′＝＝A＝0.20A，故D正確；故選：AD。本題考查閉合電路的歐姆定律的數(shù)據(jù)處理，要明確圖象的意義，同時注意縱坐標是否從零開始的，不能想當然地將橫坐標的截距當作短路電流。其次，教師應當讓學生觀察圖像上的某點切線，以此來確定這一缺陷所表示的斜率，斜率反映的是一個變量相對于另一個變量的變化率，所以這兩個物理量也會構(gòu)成線性關(guān)系或者是非線性關(guān)系。在具體實踐的過程中，教師可以讓學生運用比值法去定義物理量，例如，在S-T圖像學習的過程中，學生就可以利用斜率確定速度，U-I圖像的學習可以讓學生確定電阻。而且，當圖像為直線的時候，物理量的大小和方向都具有恒定性，當圖像是曲線的時候，物理量的大小和方向就與斜率的變化緊密相連，而變化的方向也有斜率的正負來決定，這些規(guī)律都能夠引導學生正確處理物理問題，靈活運用各種知識點。與此同時，教師也可以讓學生采用控制變量法去研究物理的相關(guān)規(guī)律[1]。另外，教師也應當引導學生利用圖像和坐標軸所圍成的面積，去計算兩個變量的乘積。例如，s＝vt，w＝Fs，F(xiàn)＝Eq等等，而這類圖像的研究，也可以分成縱軸恒定和縱軸變化兩種情況，學生可以直接通過面積大小的比較去解決物理的相關(guān)問題。以電源U-I的圖像和外電阻U-I分析為例，把兩個圖像合并到同一個坐標種類，確定兩個圖像的交點，并以交點的坐標表示，電阻接入電路時，電路的總電流和路端電壓，然后以坐標點和原點之間所形成的矩形面積，作為輸出功率的表示。當這一相交的坐標點，在電源圖像上，從上向下移動時，舉行所謂的面積往往先增大，然后在減少，這樣學生就可以推導出，電源輸出功率的變化規(guī)則[2]。最后，教師也要讓學生懂得解讀圖像的基本方法和規(guī)則，要了解圖形所反映的物理變量，而且還要分析物理量和物理量之間的關(guān)系，然后探究所涉及的物理含義和概念，掌握物理運動的過程，并以此為基礎(chǔ)分析出計算的方法。同時教師還要讓學生懂得處理圖像，要從圖像的面積，圖像的斜率和圖像的截距這三個角度入手，總結(jié)出圖形中所展示出來的關(guān)鍵信息，然后再從多個角度出發(fā)，探索出解決問題的方法和途徑。不可否認的是，圖像法的確能夠給物理課堂教學帶來極大的便利，但有相當一部分學生不能完全理解圖像所表達的意思，這一點也需要教師在后期多加指導。三、結(jié)束語總的來說，盡管高中階段的學生已經(jīng)取得了思維和認知的明顯進步，但他們在接觸物理知識的時候，依舊會遇到許多挑戰(zhàn)和困難。在這種情況下，教師就需要引導學生懂得利用圖像分析法，整理基本的解題思路，總結(jié)出圖像所表達的物理變量，尋找特定的公式和定義，最終得出正確的結(jié)論。圖像法的運用并不是一蹴而就的，必須要經(jīng)過一個循序漸進的過