物理學(xué)習(xí)中注意合理運(yùn)用物理圖像解題

嚴(yán)琛

【摘 要】圖像法在中學(xué)物理中的應(yīng)用十分廣泛，這是因?yàn)樗哂腥缦聝?yōu)點(diǎn)：能夠直觀、形象、簡潔地展現(xiàn)兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，展示物理情景，清晰地表達(dá)物理過程，正確地反映實(shí)驗(yàn)規(guī)律。

【關(guān)鍵詞】初中物理；物理圖像；解題運(yùn)用

我們可以用文字來描述物理規(guī)律，還可以用圖象來描述.利用圖象解決物理問題描述物理規(guī)律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、過程分析圖、矢量合成分解圖、函數(shù)圖象等。圖像能夠根據(jù)題意把復(fù)雜的物理過程簡潔的表示成物理圖像，將物理量間的代數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀侮P(guān)系，運(yùn)用圖像直觀、形像、簡明的特點(diǎn)，來分析解決物理問題，由此達(dá)到化難為易、化繁為簡的目的，所以圖像法可以提高學(xué)生的解題速度，高中階段有很廣泛的應(yīng)用。

物理圖像能形象地表達(dá)物理規(guī)律、直觀地描述物理過程、清晰地反映物理量間的函數(shù)關(guān)系。用圖像法解題不但快速、準(zhǔn)確，而且可以避免繁雜的中間運(yùn)算過程，甚至還可以解決用解析法無法解決的問題。

一、運(yùn)用題目給定的圖像解答物理問題

在運(yùn)用題目給定的圖像解答物理問題時(shí)，首先要做到：1.看清坐標(biāo)軸所表示的物理量以及物理量的單位，明確因變量（縱軸表示的量）與自變量（橫軸表示的量）的制約關(guān)系；2.看圖線本身，注意觀察圖像中的圖線是直線、曲線，還是折線，分析圖線所反映物理量的變化趨勢(shì)，進(jìn)而明確圖像反映的物理內(nèi)涵；3.看交點(diǎn)，分清兩相關(guān)量的變化范圍及給出的相關(guān)條件，明確圖線與圖線、圖線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)（截距）、圖線斜率、圖線與坐標(biāo)軸圍成的“面積”的物理意義。

在看懂以上三個(gè)方面后，進(jìn)一步弄清“圖像與公式”“圖像與過程”“圖像與物理量”之間的聯(lián)系與變通，以便對(duì)有關(guān)的物理問題作出準(zhǔn)確的判斷。

二、根據(jù)題設(shè)去作圖、運(yùn)用圖像解答物理問題

在運(yùn)用圖像法求解物理問題時(shí)，還需要具有將物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為圖像問題的能力。具體方法是：1.認(rèn)真審題，從題中所需求解的物理量，結(jié)合相應(yīng)的物理規(guī)律確定所需的橫縱坐標(biāo)表示的物理量（有時(shí)還需確定原點(diǎn)的坐標(biāo)）；2.根據(jù)題意，找出兩個(gè)物理量的制約關(guān)系，結(jié)合具體的物理過程和相應(yīng)的物理規(guī)律作出函數(shù)圖像；3.由所作的圖像結(jié)合題意，運(yùn)用函數(shù)圖像進(jìn)行表達(dá)、分析和推理從而找出相應(yīng)的變化規(guī)律，再結(jié)合相應(yīng)的數(shù)學(xué)工具，求出相應(yīng)的物理量。

例2.部隊(duì)集合后出發(fā)沿直線前進(jìn)，已知部隊(duì)前進(jìn)的速度與到出發(fā)點(diǎn)的距離成反比，當(dāng)部隊(duì)行進(jìn)到距出發(fā)點(diǎn)距離為d1的A位置時(shí)速度為v1，求

（1）部隊(duì)行進(jìn)到距出發(fā)點(diǎn)距離為d2的B位置時(shí)速度為v2是多大？

（2）部隊(duì)從A位置到B位置所用的時(shí)間t為多少？

解析（1）已知部隊(duì)前進(jìn)的速度與到出發(fā)點(diǎn)的距離成反比，即有公式v=k/d（d為部隊(duì)距出發(fā)點(diǎn)的距離，v為部隊(duì)在此位置的瞬時(shí)速度），根據(jù)題意有v1=k/d1 v2=k/d2

∴v2=d1v1/d2

（3）部隊(duì)行進(jìn)的速度v與到出發(fā)點(diǎn)的距離d滿足關(guān)系式d=k/v，即d-1/v圖像是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，由題意知，部隊(duì)從A位置到B位置所用的時(shí)間t即為圖中斜線圖形（直角梯形）的面積.由數(shù)學(xué)知識(shí)可知t=（d1+d2）（1/v1-1/v1）/2.

（1）根據(jù)圖像可知：斷點(diǎn)位置在x等于

_____cm處，電源電壓U0等于_____V；

（2）電阻R等于多少歐姆？

（3）從斷點(diǎn)處滑片P向左滑動(dòng)的過程中，該滑動(dòng)變阻器滑片P每滑動(dòng)1cm的阻值變化為多少歐姆？該滑動(dòng)變阻器電阻絲沒有斷路時(shí)的總電阻值是多少歐姆？

解析：（1）根據(jù)圖像可知：斷點(diǎn)位置在x等于5cm處，電源電壓U0等于1.50V

（2）當(dāng)電流表讀數(shù)為I1=0.15A時(shí)，電壓表讀數(shù)為U1=1.35V

則：U1=U0-I1R 得R=1Ω

（或當(dāng)電流表讀數(shù)為I2=0.30A時(shí)，電壓表讀數(shù)為U2=1.20V據(jù)U2=U0-I2R

解得R=1Ω；也可由過斷點(diǎn)后的其他電壓、電流值計(jì)算得出）

（3）當(dāng)x=5cm時(shí)，設(shè)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為R1

當(dāng)x=10cm時(shí)，設(shè)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為R2

U1=I1R1

得R1=9Ω

U2=I2R2

得R2=4Ω

故滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)5cm電阻的改變量。

是ΔR=R1-R2=5Ω

所以從斷點(diǎn)處滑片P向左滑動(dòng)的過程中，該滑動(dòng)變阻器滑片P每滑動(dòng)1cm的阻值變化是1Ω。

該滑動(dòng)變阻器沒有斷路時(shí)的總電阻值R總=9Ω+5cm×1Ω/cm=14Ω

用物理圖像高效解題，是針對(duì)題目給出的條件，選用圖像的物理意義與對(duì)應(yīng)的物理量進(jìn)行轉(zhuǎn)化解題。物理圖像能形象地表示物理量間的關(guān)系和直觀表達(dá)繁瑣的物理過程，因此，對(duì)于有些過程復(fù)雜、運(yùn)用公式法難以求解、或有些通過定性分析難以展開思路的問題，利用物理圖像面積與表示某一過程的物理量相對(duì)應(yīng)或與表示某狀態(tài)的物理量相對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)，形成清晰的解題思路，使解決問題簡捷、方法巧妙。也有利于學(xué)生把抽象思維和形象思維結(jié)合起來，體驗(yàn)數(shù)形結(jié)合的思維方法在解決物理問題中的應(yīng)用及有效提升分析問題和解決問題的能力。

物理圖像的教學(xué)功能不僅僅是對(duì)知識(shí)的延伸，它還貫穿著對(duì)思想方法的教學(xué)。學(xué)生理解圖像的功能和特點(diǎn)，就能利用圖像“多、快、好、省”地解決問題，用直觀、簡練的手段從另一角度深刻地表達(dá)物理內(nèi)涵，有助于培養(yǎng)思維能力和解題能力。