高中物理學習過程中關于圖像的幾點體會

梁明朗

摘?要：圖像是利用圖形幫助人們分析和研究問題的一種思維方法.它是數與形、抽象與形象、數學與物理互相結合的產物。它具有形象、直觀、簡明、等優點。在物理學中常用它來顯示實驗結果，描述物理現象或過程，表達物理概念或規律，還常被用來比較、分析和計算、論證各種實際物理問題。圖像在物理學中有著極廣泛的應用，它們與其他思維方法之間的配合、滲透、互補，往住能使思維力量得到最佳的發揮。

關鍵詞：圖示;圖像;物理思維

在我的學習過程中物理是比較難的一個科目，在物理的學習過程中有關圖像類問題又是讓我頭疼的一個問題。其實自從初中開始接觸物理，我就接觸了圖像的各種問題。初中的知識相對來說比較簡單，相關的圖像也比較容易理解。但是有關高中的學習過程中出現的圖像類問題總是困擾著我，于是我決定下一番功夫仔細的把高中知識中涉及的幾類圖像弄個明白。下面我談幾點感受

1 物理圖像與數型結合的感悟

我最早認識的圖像是在數學中有關笛卡爾直角坐標系的圖像。笛卡爾是法國著名數學家、物理學家和哲學家。我們在數學里領略了他的數學才華，物理的很多定律的描述都應用了笛卡爾的工具，幾乎每一個物理方程都可以在直角坐標系里畫出一個形象直觀的幾何圖形。而這個思維工具可以讓我們對物理方程中靜止的理解變成動態的理解。

臂如，在水平地面上某處以初速??v??0?、傾角?α?發射一顆炮彈。不計空氣阻力時，可認為炮彈在水平方向不受力，運動性質為勻速直線運動。豎直方向只受重力作用，做勻變速運動（類似于豎直上拋運動）。若以拋出點為坐標原點，取水平方向和豎直向上方向分別為x軸、y軸建立直角坐標，炮彈的運動方程可寫成：

x=v?0?cos?αt?（1）

y=v?0?sin?αt-12gt?2?（2）

從（1）式解出?t?代入（2）式，便得到了炮彈運動的軌跡方程：

y=xtga-g2v?0?2??cos??2αx?2?（3）

這個方程描述了一個拋物線，畫出的軌跡便如下圖所示。

根據這個拋物線方程很容易確定這顆炮彈運動的一些特性。

令?y=0?，解方程得?x?1=0?，?x?2=2v?0?2g?sin?α?cos?α=v?0?2g?sin?2α

其中一個解?x?1?對應著拋出點，另一個解?x?2?就是炮彈的射程，由?x?2?的表達式可以知道，當發射炮彈的初速度與水平方向夾角?α=?45.0?時，落在與發射點同一水平面上的炮彈有最大射程。

將?x=12x?2=v?0?22g?sin?2α?代入（3）式，得拋物線頂點的?y?坐標，即炮彈的射高?y?m=v?0?2??sin??2α2g?。這樣，我們就可以通過對物體運動方程或軌道方程的研究，與圖像相結合更為深入的理解物理學。在這個過程中我對物理公式的理解由原來的靜態，慢慢轉變到了一些動態的理解上。這些都得益與數與型的統一，在物理學習中，我常常特別鐘情與圖像，也正是由于這種數與型的統一可以作為物理學研究的重要方法所決定的。引入坐標系使幾何圖形代數化，把數與型完美地統一起來，這正是笛卡爾創立解析幾何的宗旨。而把這種思想應用在物理學習的體會中能夠良好的幫助我們更好的、更深刻的、更形象的理解物理定律。

2 物理圖像中動與靜的結合的理解

在高中物理必修一的運動學里，我們學習過的位移與時間（?s-t?）的圖像，速度與時間（?v-t?）的圖像等。在學習的過程中我覺得，物理的圖像十分明顯地具有這種動靜結合的效果，我們用坐標平面上的一個點表示物體運動過程中某一瞬時的狀態（靜態），從坐標平面上的一個點過渡到另一個點，意味著發生了一個過程。因此，坐標平面上由一系列點構成的線，就反映了物體（研究對象）在某段時間內連續進行的運動變化過程。這里的點與線的關系，就是靜與動的關系。

比如：直角坐標系中，勻速直線運動（?s-t?）的圖像是一條通過坐標原點的傾斜直線。表示物體在不同時刻它處在離原點不同位移的地方，對應于圖中靜止的點。隨著時間的流逝，物體的位移在變化，在圖中用沿斜直線變動的一系列點表示，所以，這樣條圖線就反映了一個物體從坐標原點出發，沿規定的正方向做勻速直線運動時位置的變化規律。所以在我的理解中，圖線就是動靜結合的產物。基于這個理解我良好的理解了運動學中的有關圖像的本質意義和所反映的物理規律。在實際應用中，為了能從靜態的圖像看出其動態的寓意，我們可以用一個具體物體還原其動態的本來面目。

3 物理圖像中抽象與形象的聯系

圖的一大特點是看起來非常的形象，圖像常常可以把抽象的概念具體化。所以它作為聯系抽象思維與形象思維的紐帶，對我理解一些比如磁感應強度，電場強度，瞬時速度等抽象的物理概念起著非常重要的作用。

比如瞬時速度是我在高中物理學習過程中認為很抽象的一個概念，它的嚴格定義需要借助極限的知識，運動物體在某一時刻或某一位置的瞬時速度，就是包括著一時刻在內的極短時間內平均速度的極限。用公式表示為?v=??lim??Δt→0v-=??lim??Δt→0ΔsΔt?。對與我剛剛進入高中的物理學習，單純這樣一個數學式定義是難以理解的，我很難想象?Δt→0?包含著一個怎么樣的物理實質。利用（?v-t?）圖像斜率的意義，我慢慢就把原來平均速度計算時?Δt→0?的物理意義具體化了，這個過程使原來很抽象的一個定義有了形象的對照，這個方法對我來說它極大的幫助了我理解瞬時速度的概念。

4 總結

以上三點是我在思考物理圖像類問題的一點體會和感悟。