物理圖像法“三字經(jīng)”的教學(xué)策略

方志軍

摘 要：高中物理圖像是通過應(yīng)用物理的方法或是應(yīng)用數(shù)學(xué)手段總結(jié)出來的，考查考生的理解能力、推理能力、分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力、實(shí)驗(yàn)和探究能力等學(xué)科素養(yǎng)。在高中物理復(fù)習(xí)課教學(xué)中如何突出圖像作用，挖掘圖像功能，大力培養(yǎng)學(xué)生圖像思維能力是值得我們研究的一個(gè)重要課題。圖像來描述物理過程，可以描述出其變化的動(dòng)態(tài)特征，圖像問題概括起來基本是“軸、點(diǎn)、線、面、斜、截”六個(gè)方面，雖然便于記憶。但是同學(xué)們答題時(shí)往往無從下手，或者因?yàn)榧?xì)節(jié)問題沒有注意，導(dǎo)致出現(xiàn)“會(huì)而不對(duì)”。針對(duì)這一現(xiàn)像，復(fù)習(xí)時(shí)筆者以“三字經(jīng)”的形式處理圖像法的重點(diǎn)和難點(diǎn)，不僅好記，而且易掌握。

關(guān)鍵詞：物理圖像法；“三字經(jīng)”；教學(xué)策略

圖像法“三字經(jīng)”：

坐標(biāo)軸，要看清，符號(hào)準(zhǔn)，單位精；先看點(diǎn)，符號(hào)現(xiàn)，交點(diǎn)同，拐點(diǎn)變；斜率意，截斜觀，看完線，再積面；畫圖題，規(guī)律找，變形式，得圖像；審題意，角度多，圖像法，常用之。

一、坐標(biāo)軸，要看清，符號(hào)準(zhǔn)，單位精

圖像是由坐標(biāo)軸組成，看清橫軸、縱軸原點(diǎn)是否從零開始，看清直角坐標(biāo)系中橫軸、縱軸的符號(hào)及其代表的含義，即圖像是描述哪兩個(gè)物理量間的關(guān)系，同時(shí)注意單位及標(biāo)度。

二、先看點(diǎn)，符號(hào)現(xiàn)，交點(diǎn)同，拐點(diǎn)變

圖像是由點(diǎn)組成的，點(diǎn)是圖像的最基本單元。理解圖像上的點(diǎn)是掌握?qǐng)D像的基礎(chǔ)，一般說來，圖像上的點(diǎn)表示一個(gè)狀態(tài)，已知圖像上的一點(diǎn)就可知對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的物理量值。如：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)圖像上的點(diǎn)表示物體運(yùn)動(dòng)過程中的某一狀態(tài)；U-I圖像上的點(diǎn)表示閉合電路的某一工作狀態(tài)，交流電圖像上的點(diǎn)表示某一瞬時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流和電壓值等等。

在研究點(diǎn)的時(shí)候，最常見的是交點(diǎn)和拐點(diǎn)。一般研究交點(diǎn)的相同量，即坐標(biāo)軸所代表的物理量相同，而對(duì)于拐點(diǎn)則是多過程中的重點(diǎn)和關(guān)鍵，所以多過程中的拐點(diǎn)又稱“黃金點(diǎn)”。拐點(diǎn)是聯(lián)系兩個(gè)過程的紐帶，其相同之處由圖像可以直接得到，在研究拐點(diǎn)時(shí)，更多的是研究其變化，即兩過程不同之處。

三、斜率意，截斜觀，看完線，再積面

坐標(biāo)圖像中的斜率、截距是研究重點(diǎn)。縱軸截距：一般代表物理過程的初狀態(tài)情況，所以遇到直線問題應(yīng)該先觀察截距。如：初速度不為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的V--t圖像，其截距表示初速度v0；路端電壓與電流 U-I圖像的縱坐標(biāo)截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)E，橫坐標(biāo)截距表示短路電流I。斜率：是聯(lián)系各變量的紐帶，它反映一個(gè)物理量對(duì)另一個(gè)物理量的變化率。應(yīng)用斜率可以求出某些物理量，而且還可以直觀地比較物理量的大小，分析物理量的變化。如：位移圖像的斜率表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度，速度圖像的斜率表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度，電壓電流圖像的斜率表示導(dǎo)體的電阻，電磁感應(yīng)圖像的斜率反映感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。在用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，引導(dǎo)學(xué)生用圖像來處理數(shù)據(jù)，由T2=42L/g可知，引導(dǎo)學(xué)生以T2為橫軸，L為縱軸建坐標(biāo)，則由各組數(shù)據(jù)得到的圖線應(yīng)該是過原點(diǎn)的直線，其斜率是常數(shù)，應(yīng)為g/42，通過計(jì)算圖線的斜率，也就可計(jì)算出重力加速度g。

積點(diǎn)成線，圍線成面。“面”是指圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積或面積的變化。這方面的內(nèi)容相對(duì)復(fù)雜些有些難度。圍繞這方面的分析教學(xué)應(yīng)抓原理重根本。首先，在V—t圖像引入圖像面積，V—t圖像中所圍面積代表位移，但在教學(xué)時(shí)，務(wù)必清楚明白地推導(dǎo)或證明“圖像面積等于質(zhì)點(diǎn)的位移”的道理。各圖像中的“面積”大小均含有一種累積效應(yīng)，所表示的物理量均為過程量。

四、畫圖題，規(guī)律找，變形式，得圖像

物理中常見有這樣的五種定量圖像.

（一）常數(shù)型圖像：有靜止物體的S--t圖，勻速運(yùn)動(dòng)的V-t圖，勻變速運(yùn)動(dòng)的a-t圖，恒力F—t等等。這類圖的特征是圖線垂直于某一坐標(biāo)軸，表示某一物理量不隨另一物理量的變化而變化，是一個(gè)常數(shù)。

（二）正比例型圖像：有勻速運(yùn)動(dòng)的s-t圖，v0 為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的V---t圖， m一定的合力F—a圖.。這類圖的特征是圖線是一條過原點(diǎn)的傾斜直線。

（三）一次函數(shù)圖像：有V。≠0的勻變速直線運(yùn)動(dòng)V--t圖，路端電壓與電流U-I圖等。

（四）二次函數(shù)圖像：有勻變速直線運(yùn)動(dòng)的S-t圖等，有時(shí)二次函數(shù)圖像也可變換成一次函數(shù)圖像，如二次函數(shù)圖像v0 為零勻變速直線運(yùn)動(dòng)的S-t可變換成一次函數(shù)圖像S-t2。

（五）正（余）弦函數(shù)圖像：有簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移X-t圖，正弦（余弦）交變電電壓u-t、電流i-t圖等。

其中正比例型圖像和一次函數(shù)圖像最為常見，實(shí)驗(yàn)中更是如此。尋找聯(lián)系這兩個(gè)物理量的相關(guān)物理規(guī)律，在這一過程中應(yīng)用規(guī)律取得關(guān)系式，并對(duì)表達(dá)式進(jìn)行必要的形式變換（常轉(zhuǎn)化為函數(shù)表達(dá)形式），由表達(dá)式形式和數(shù)學(xué)相關(guān)的函數(shù)圖像知識(shí)就可得正確答案。

五、審題意，角度多，圖像法，常用之

審題要注意方法，如我們常采用圖像法的有畫過程圖法、圖表法、模型法等。圖像法不僅思路清晰，而且在很多情況下可使解題過程得到簡(jiǎn)化，起到比解析法更巧妙、更靈活的效果。甚至有些運(yùn)用解析法無能為力的問題，運(yùn)用圖像法卻迎刃而解。

物理圖像是形像描述物理過程和物理規(guī)律的有力工具，也是解決物理問題的一種手段。物理圖像區(qū)別數(shù)學(xué)圖像的根本就是它富有明確的物理意義，體現(xiàn)具體的物理內(nèi)容，描述清晰的物理過程。用圖像表示物理規(guī)律是高中階段常遇到的問題，正確合理使用圖像有利于我們對(duì)問題的分析，有利于加深對(duì)規(guī)律的理解。總之圖像法是解決物理問題的一種重要手段，在教學(xué)要善于培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖、建圖、用圖的能力，努力提高學(xué)生圖像法解決物理問題的能力。