物理圖像功能在高中物理實踐教學中的應用研究

徐寧

物理圖像能直觀、形象地反映物理公式、定理以及物理規律，在高中物理習題解答、物理知識識記方面具有獨特優勢。

一、物理圖像功能在高中物理實踐教學中的意義

高中物理是一門具有公理化邏輯體系的學科，對學生的抽象思維能力要求相對較高，因此在教學過程中合理運用物理圖像功能會使物理教學變得直觀形象并能顯現出物理過程的動態變化，將物理知識的抽象性變成具體的物理情境。物理圖像能從整體上反映了2個或者3個物理量間的定量以及定性的關系，從而強化學生物理圖像意識，提升學生數理融合能力，有助于拓展學生分析和解決物理問題的思路。這包括高中生完成物理相關實驗，解決物理習題，理解物理規律，掌握解決物理問題的技能。因此，物理圖像功能在高中物理實踐教學中的應用具有重要意義。

二、高中物理教學中物理圖像的應用研究

作為一門具有公理化邏輯體系的學科，物理枯燥的公式、定理以及文字表述，是很難有效調動學生學習的積極性。學生在學習物理過程中都會出現知識點理解上的困難，而物理圖像恰能將抽象知識具體化，相比文字、圖像以及物理公式，能更加生動直觀地體現物理過程。高中物理實踐教學中，物理圖像功能運用的方式類型包括演繹推理、歸納推理以及靈活解答習題功能。

1.物理圖像的演繹推理功能

物理圖像演繹功能主要內容是從一般結論推理出個別結論，從已經學過的物理定理、公式或者概念法則出發，利用相關的條件和范圍，進行仔細分析，推理出新的物理規律或者結論。演繹推理主要是在數學推導方式的應用條件下，得出分析推理結論，包括定量分析推理以及定性的分析推理。高中物理教學中物理圖像的演繹推理功能主要體現在通過相應的物理過程，將物理知識以及規律以最為直觀的形式進行呈現。例如某省高考2010年物理考卷中有一道題，要求在試卷中的電路圖里，將規格一樣的燈泡Ll、L2與活動的變阻器R、鐵芯電線圈M均保持串聯形式，在完成開關的閉合之后，對變阻器進行調整，保持Ll、L2的發光亮度，確定通過燈泡的電流I在斷開開關的情況下，在某一時刻保持開關的閉合，在固定時段內前后的時間，準確得出流過Ll、L2的電流Il、I2。

該題中物理圖像為并聯電路，M產生暫態過程時與楞次定律相符合，一旦通電，電流會保持在一個相對穩定的數值范圍內，而電阻R會直接確定在相對穩定的取值范圍內，通過物理圖像能快速將這一結論揭示出來，所以該題的答案應該選擇A選項。

2.高中物理教學圖像的歸納推理功能

所謂歸納推理是從物理個別結論出發，經過嚴格驗證之后推理出來的一般性的物理規律，歸納的過程就是利用物理實驗或者平時觀察得出個別知識，再通過分析以及概括推理出規律。物理圖像演繹推理功能主要是通過物理圖像取得物理實驗的相關數據，對圖像進行分析，選擇其中蘊含物理規律的多種數據，利用坐標軸畫出曲線圖像，繪制出物理數據對應的圖像模型。如三角函數、指數函數等數學圖像，以這些圖像和模型為基礎，與常見的物理條件或者物理現象結合，對物理知識成立的先決條件進行分析，總結出高中物理知識的相關規律等。

3.運用物理圖像解答高中物理習題

高中物理習題求解過程中，恰當地運用物理圖像思想，能更好地對物理題意進行理解分析。學生容易對習題的要求以及解題步驟方法有直觀理解，運用巧妙方法在短時間完成習題的解答。

如例題：螞蟻沿著直線行走，行走速度與離蟻穴距離成反比關系，當螞蟻走到離蟻穴距離1m位置B處時，速度為v=2cm/s，如果螞蟻從B處到達離蟻穴距離為2m的C處，問需要多長時間。

在解題過程中，常規方法是先無限分割BC，分割的每一等分均為勻速直線運動，然后求和。這種解題方法較為復雜，存在計算難度。但如果運用物理圖像功能，充分利用已知的反比條件，畫出的物理圖像，則可以得到一條通過原點的直線，利用圖像的面積，再通過對坐標軸所代表的對應物理量，最終獲得螞蟻行走的時間。該題反映出解決物理習題的過程中，應用物理圖像的重點在于對坐標軸表示的物理量進行合理的選擇。

4.物理圖像功能在高中物理實驗中的應用情況

利用物理圖像可以有效探究高中階段所學的物理規律。如利用線性關系圖研究不同物理量間的聯系，具體操作步驟為：在得出物理實驗數據的前提下，繪制出對應的物理圖像，若這一圖像中穿過了原點，則橫、縱軸上的物理量呈現出的是正比例關系。我們可以看出，圖像法應用起來比較簡單和直觀。

物理圖像的使用還能有效地對物理實驗誤差情況進行檢測。例如電學中用伏安法測量未知電阻的阻值，實驗方法包括了電流表的內、外兩種接法。為了減少該實驗誤差，利用物理圖像進行數據處理具有獨特優勢。在改變滑動變阻器阻值的情況下獲得安培表、伏特表的電流值以及電壓值，根據獲得的電流值以及電壓值畫出對應圖像，再利用歐姆定律推理出電壓為電流的一次函數，該實驗的圖像為直線。利用實驗獲得的相關數據繪制出一條直線，這一直線表示的就是電流與電壓的實際關系。另外，在正確繪制物理圖像的前提下，從物理圖像的面積、曲線交叉點以及該圖像的斜率也能快速獲得解題方法。

三、結語

物理圖像的合理運用，能在高中物理教學中幫助學生將抽象的物理知識變得盡量形象化，為學生理解掌握物理知識和物理規律，掌握物理實驗方法打下基礎，是非常實用的一種理解性解題方法。

（作者單位：安徽省固鎮縣石湖中學）