試論圖像法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用

朱海濤

【摘 要】高中物理涉及較多圖像，對(duì)學(xué)生的讀圖能力、分析問(wèn)題的能力要求較高，是各類(lèi)測(cè)試的常考點(diǎn)。為使學(xué)生切實(shí)掌握物理圖像的相關(guān)知識(shí)，教師應(yīng)做好相關(guān)題型的總結(jié)，注重講解圖像法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用，以進(jìn)一步提升學(xué)生的解題能力及物理素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】圖像法;高中物理;教學(xué);應(yīng)用

物理圖像可直觀、形象地揭示物理規(guī)律及物理量之間的關(guān)系，是分析物理問(wèn)題的常用工具，相關(guān)題目常出現(xiàn)在高考中且占較高分值。然而部分學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，對(duì)圖像理解不深入，不會(huì)應(yīng)用圖像法解題，導(dǎo)致解題過(guò)程復(fù)雜，計(jì)算繁瑣，出錯(cuò)率較高，因此，在教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)注重圖像法的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生分析相關(guān)圖像，加深學(xué)生對(duì)物理圖像的理解，使學(xué)生將其靈活應(yīng)用到解題中。

一、提高學(xué)生圖像法解題意識(shí)

學(xué)生對(duì)物理圖像并不陌生，學(xué)習(xí)中時(shí)常遇到，包括速速—時(shí)間、速度—位移、力—時(shí)間圖像等，并會(huì)分析一些常見(jiàn)圖像，但是卻很少運(yùn)用圖像法解物理試題，其原因在于：一方面，圖像法是對(duì)題干各種物理量關(guān)系的概括，難度較大，很多學(xué)生面對(duì)題目不知道如何作圖;另一方面，學(xué)生使用圖像法解題的意識(shí)薄弱，多數(shù)學(xué)生傾向于用物理公式解題，對(duì)一些題目而言，使用物理公式雖能解答出來(lái)，但計(jì)算步驟復(fù)雜，解題效率不高。因此，在教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)注重提高學(xué)生利用圖像法解答物理試題的意識(shí)，通過(guò)講解相關(guān)題目，使學(xué)生意識(shí)到圖像法解題的便利及優(yōu)勢(shì)。

例1：如圖1，兩等高、總長(zhǎng)度相等的光滑斜面頂端各固定形狀、重量、材質(zhì)相同的a、b小球。某一刻小球從頂端由靜止釋放，不考慮小球轉(zhuǎn)折處的能量損失，則下列說(shuō)法正確的是（ ）。

A.兩小球同時(shí)落地? ? ?B.b球先落地

C.兩球落地時(shí)速率相等? ?D.a求先落地

分析：該題目看似簡(jiǎn)單，但仍需認(rèn)真分析才能得出正確結(jié)果。經(jīng)分析，由動(dòng)能定理可知，小球到達(dá)斜面底部時(shí)，重力做的功相同，即小球擁有的速率相同，C項(xiàng)正確。但很多學(xué)生不知道怎么判斷兩個(gè)小球哪個(gè)先落地，一些學(xué)生設(shè)出小球的加速度進(jìn)行分析，雖然能夠分析出來(lái)，但花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。此時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真分析小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程，畫(huà)出兩個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)圖像，如圖2，由圖2可清晰看出b求落地時(shí)的時(shí)間較短，因此，b球先落地，B項(xiàng)正確。運(yùn)用圖像法解答物理題目，簡(jiǎn)單明了，計(jì)算少、正確率高。

二、加強(qiáng)對(duì)學(xué)生圖像法解題的訓(xùn)練

圖像法解題可簡(jiǎn)化解題過(guò)程，使學(xué)生迅速、正確解題。但圖像法解題對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)要求較高，既要深刻理解物理試題創(chuàng)設(shè)的情景，又要清晰認(rèn)識(shí)物體在各階段的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及物理量的變化，因此，為使學(xué)生掌握?qǐng)D像法解題的技巧，教學(xué)實(shí)踐中，教師一方面，注重收集一些典型例題，對(duì)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練;另一方面，傳授應(yīng)用圖像法解題的技巧，即認(rèn)真審題，明確研究的過(guò)程，合理選取研究對(duì)象，將物體在每個(gè)運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)情景搞清楚、弄明白。

例2：如圖3，A、B物塊的質(zhì)量相等，中間相連于一輕質(zhì)彈簧，B的長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)。系統(tǒng)處在光滑的水平面上，不計(jì)所有摩擦力。彈簧最初處于原長(zhǎng)狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)期間彈簧均在彈性限度內(nèi)。給物塊A施加一個(gè)水平恒力。A、B從靜止開(kāi)始到第一次速度相等的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（ ）。

A.當(dāng)A、B具有相同加速度時(shí)，系統(tǒng)具有最大的機(jī)械能

B. 當(dāng)A、B具有相同加速度時(shí)，A、B之間具有最大速度差

C.當(dāng)A、B具有相等速度時(shí)，A的速度達(dá)到最大

D.當(dāng)A、B具有相等速度時(shí)，彈簧具有最大的彈性勢(shì)能

根據(jù)圖像不難看出，A、B具有相同加速度時(shí)，機(jī)械能并不是最大，但兩者具有的速度差最大，因此A錯(cuò)、B對(duì)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中A的速速不斷增加，但加速度逐漸減小，當(dāng)A、B達(dá)到相同速度時(shí)，速速達(dá)到最大，C正確。圖像圍城的面積為A、B的位移差，即，彈簧被拉伸的長(zhǎng)度，可知當(dāng)A、B具有相同速度時(shí)，彈簧具有的彈性勢(shì)能最大。

利用圖像法解答高中物理試題，可以清晰觀察到運(yùn)動(dòng)物體物理量的變化，加深學(xué)生對(duì)題目情景的理解，迅速對(duì)答案進(jìn)行判斷。

三、提升學(xué)生圖像法解題技能

為使學(xué)生靈活應(yīng)用圖像法解答物理試題，提高學(xué)生的解題能力，教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)總結(jié)、展示一些經(jīng)典物理試題，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用圖像法進(jìn)行解題。同時(shí)，為增強(qiáng)學(xué)生的自信心，教師應(yīng)走下講臺(tái)，了解學(xué)生的作圖情況，及時(shí)給與點(diǎn)撥。實(shí)踐表明，當(dāng)學(xué)生得出正確答案時(shí)，成就感油然而生，遇到相關(guān)物理試題時(shí)，便首先考慮使用圖像法進(jìn)行解答。

例3：一物體停放在光滑水平面上，向物體施加水平恒力甲，作用一段時(shí)間后，換成相反方向的水平恒力乙。當(dāng)甲、乙具有相同的作用時(shí)間時(shí)，物體剛好到達(dá)原點(diǎn)，不過(guò)物體的動(dòng)能為32J。求物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，甲、乙分別做功多少？

分析：該題目創(chuàng)設(shè)的情景并不復(fù)雜，但給出的已知量較少，且涉及運(yùn)動(dòng)、力、功能關(guān)系等諸多知識(shí)點(diǎn)，難度較大。不少學(xué)生設(shè)參求解，列出的公式較多，計(jì)算繁瑣。事實(shí)上，采用圖像法進(jìn)行求解可獲得事半功倍的解題效果。根據(jù)對(duì)題目的分析，做出物體的速度-時(shí)間圖像，如圖5所示。物體的位移是速度圖線和時(shí)間軸圍成的面積。因?yàn)槲矬w的位移為零，表示在圖像上為：△OAE的面積和△EBC的面積相等。另外，由幾何知識(shí)可知，△ADC的面積和△ADB的面積相等，顯然△OAB和△DCB的面積相等。

采用圖像法解答該題目，可以看出解題過(guò)程及計(jì)算均較為簡(jiǎn)單。通過(guò)該題目的講解對(duì)提升學(xué)生的解題能力具有積極的促進(jìn)意義。

四、結(jié)論

高中物理知識(shí)點(diǎn)多，試題類(lèi)型復(fù)雜多變，提高學(xué)生的解題能力一直是任課教師討論的重要話題。圖像法是一種重要的解題方法，可簡(jiǎn)化計(jì)算，降低解題難度，提高解題效率，因此，教師應(yīng)注重圖像法的應(yīng)用講解。本文通過(guò)研究得出的結(jié)論有：

1.圖像法解題對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)要求較高，一方面，教師應(yīng)深刻、透徹講解一些基礎(chǔ)知識(shí)，使學(xué)生對(duì)物理概念、定理有全面、深入的理解;另一方面，對(duì)常見(jiàn)物理圖像進(jìn)行分析，不斷提高學(xué)生的讀圖能力，為學(xué)生更好的應(yīng)用圖像法解題奠定基礎(chǔ)。

2.在高中物理教學(xué)中，教師一方面講解一些例題，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用圖像法解題的意識(shí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到圖像法解題的優(yōu)點(diǎn);另一方面，為使學(xué)生運(yùn)用圖像法靈活解答各類(lèi)物理試題，教師還應(yīng)多對(duì)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練，使學(xué)生掌握?qǐng)D形法應(yīng)用技巧及注意事項(xiàng)。同時(shí)，教師還應(yīng)講解一些新穎題目，不斷提升學(xué)生應(yīng)用圖像法解題的能力。

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