淺談高中物理教學中的圖像法

摘要：本文主要探討在高中物理教學中圖像的分類，從圖像的物理意義入手，分析圖像的“六看、兩結合”含義，指導學生掌握如何利用圖像解決物理問題的方法、培養學生用圖像解題的意識、提高學生分析問題的能力。

關鍵詞：分類；應用；圖像法

在高中物理教學中，圖像法是一種重要的解題方法，它具有思路簡明清晰、方法新穎獨特等優點。用圖像來描述兩個物理量之間的關系是一種簡潔的物理語言，它除了能直接表明物理量變化特點，提供直觀、清晰的物理圖景外，還常常可以表示其他物理量的變化情況。充分利用圖像帶來的信息，是求解物理問題的一種有效方法。

在近幾年高考試題中均把物理圖像作為重要的考查內容，從不同的側面考查考生觀察分析、收集信息、推理判斷、作圖處理數據和用圖像解決物理問題的能力，所以正確運用圖像，是備考的重要課題。

一、物理圖像的分類

整個高中教材中有很多不同類型的圖像，（1）按圖像所屬內容分：力學中主要有位移－時間圖像（s-t圖像）、速度－時間圖像（v-t圖像）、振動圖像（x-t圖像）、波的圖像（y-x圖像）等，電學中的電場線分布圖、磁感線分布圖、等勢面分布圖、交流電圖像等。實驗中也涉及到不少圖像，如用伏安法測電阻時要畫出I－U圖像，測電源電動勢和內阻時要畫出U－I圖像，用單擺測重力加速度時要畫出T2－L圖像等；有些圖像是教材中未曾出現過的，如力學中的F－t圖像、電磁感應中的－t圖像、I－t圖像、E－t圖像、I－x圖像、E－x圖像等。（2）按圖形形狀的不同可分為：①直線型：如勻速直線運動的s-t圖像、勻變速直線運動的v-t圖像、定值電阻的U－I圖像等。②正弦曲線型：如簡諧振動的x-t圖像、簡諧波的y-x圖像、正弦式交變電流的e-t圖像、正弦式震蕩電流的i-t圖像以及電荷量q-t圖像等。（3）其他型：如共振曲線A-f圖像、分子力與分子間距離的f-r圖像、小燈泡的伏安特性曲線圖像等。筆者就高中物理中接觸的典型物理圖像作一綜合歸納（如表）。

二、物理圖像的應用

物理圖像是通過在直角坐標系中表示兩個相關物理量之間關系的函數圖線，直觀、形象、概括地反映某兩個相關物理量之間的關系，從而將一些用數學解析式或文字無法表達或表達不清的物理現象、物理過程、物理狀態、物理規律呈現出來。它既是形象思維和抽象思維綜合交融的載體，又是訓練學生繪圖、識圖、用圖分析以及提升物理思維品質的有效手段。《考試大綱》也明確要求考生具有閱讀圖像、描述圖像、運用圖像解決問題的能力。結合高中階段的實際問題，物理圖像有以下具體應用：

1.利用圖像解題可使解題過程更簡化，思路更清晰

用圖像法解物理題不但迅速、直觀，還可以避免復雜的運算過程。起到比解析法更巧妙、更靈活的獨特效果。甚至在有些情況下運用解析法可能無能為力，但運用圖像法則使你豁然開朗，比如求解變力分析中的極值問題等。

2.利用圖像描述物理過程更直觀

圖像具有直觀、形象等特點，它可以直觀地把自變量和因變量的依賴關系表達出來，因而是解決物理問題不可或缺的方法。利用圖像可以比較直觀地觀察出物理過程的動態特征。

3.利用物理圖像分析物理實驗

在實驗的操作與處理過程中，學生在分析實驗數據時，往往為找不到合適的方法而愁眉不展，有時會被一些繁雜的運算和大大小小的實驗誤差所難倒，從而難以歸納出正確的結論，而圖像法的適時、巧妙運用卻能很好地解決上述問題。運用圖像處理實驗數據是物理實驗中常用的一種方法，這是因為它除了具有簡明、直觀、便于比較和減少偶然誤差的特點外，還可以由圖像求解第三個相關物理量，尤其是無法從實驗中直接得到的結論。

三、對物理圖像的理解

1.首先應明確所給的圖像是什么圖像，即認清圖像中橫縱坐標軸所代表的物理量以及它們的函數關系，特別是對那些圖形相似、容易混淆的圖像，更應注意區分。比如振動圖像與波動圖像、運動學中的s-t圖像和v-t圖像、電磁震蕩中的i-t圖像和q-t圖像等。注意將物理量間的代數關系轉變為幾何關系，運用圖像直觀、形象、簡明的特點，來分析解決物理問題，由此達到化難為易，化繁為簡的目的。

2.通過“六看、兩結合”來尋找規律和解題的突破口

（1）看“軸”：先要看清坐標系中橫軸、縱軸所代表的物理量，即圖像是描述的哪兩個物理量間的關系同時要注意單位和標度。

（2）看“線”：注意觀察圖像是直線、折線還是曲線，弄清圖像所反映的兩個物理量之間的關系。“線”上的每一個點，一般反映兩個量的瞬時對應關系，線上的一段反映某一物理過程的變化規律。

（3）看“斜率”：圖象的斜率是縱橫坐標上兩物理量的比值，它往往代表另一個物理量的規律。例如，x－t圖象的斜率表示速度， v－t圖象的斜率表示加速度，定值電阻的U－I圖像的斜率表示電阻R等。

（4）看“面”：即“面積”。有些物理圖像的圖線與橫軸所圍成的面積往往代表一個物理量的大小。這要看兩軸所代表的物理量的乘積有無實際意義，這可以從物理公式分析，也可以從單位的角度分析。如：v-t圖像中的面積表示位移，F-t圖像中的面積表示沖量等。

（5）看“截距”：表示縱橫坐標兩物理量在邊界條件下物理量的大小。由此往往可得到一個很有意義的物理量。如測電源電動勢和內阻時要畫出U－I圖像，兩截距點分別為（0，E）和（E/r，0）。截距一般代表物理過程的初始情況，如t=0時的位移或速度。

（6）看“特殊點”：要特別注意“起點”、“終點”、“拐點”、“交點”，它們往往對應著一個特殊的狀態。

“兩結合”是指一定要把圖像與物理情景相結合，圖像與函數關系相結合。

因此，利用圖像解決物理問題，能開拓思路，提高解題能力。并且應用圖像法解決物理問題并非要削弱解析法的應用。在物理教學中應提倡解析法與圖像法的有機結合。兩種形式之間是可以相互補充、相互轉化的，數缺形時少直觀；形少數時難入微。總之圖像法是解決物理問題的一種重要手段，教師在平時的教學中要善于培養學生識圖、建圖、用圖的能力，努力提高學生的基本素質。

參考文獻

1.《高考第二輪總復習》.江西高校出版社.

2.《成才之路》.內蒙古人民出版社.

3.《高考復習叢書》 .江西教育出版社.