如何提高學生高中物理的數形結合能力探究

楊曉煥

摘要：數形結合能力培養是高中物理教學的重要組成部分，同時數形結合在解決物理問題中應用十分廣泛。其中數形結合能力的培養更關鍵在于引導學生從圖形中獲取什么，圖形結合后需要提取的數據信息等等，避免只是圖形結合方法模板的套用。因此本文將結合高中階段物理教學實際問題與圖形結合能力融合中存在的問題，探究數形結合能力在實際解決問題中的應用，進而促進學生整體物理學習水平的提升。

關鍵詞：高中物理 數形結合 應用探究

數形結合能力需要學生在解決問題的過程中感受圖形的輔助作用，相比于傳統公式、理論推導數形結合為自身提供了哪些便利條件。因此在高中物理教學中教師只是為學生提供數形結合的思路，具體在題目中的應用需要學生探究，結合自身物理基礎知識對于數形結合方法思想進行理解。其次數形結合方法對于問題情境的把控也十分關鍵，并不是任何物理題目都會因為使用數形結合方法而簡便，部分題目存在其他更適合自身的解決方法。因此在數形結合能力培養中加強學生對于問題情境的判斷，數形結合方法目的是為了簡化抽象物理概念的計算過程，但是數形結合方法并不是不存在計算。因此在高中物理教學中，樹立學生整合現有解決方法的全面意識，結合具體問題整合現有方法，制定最佳的問題解決方案。

一、數形結合方法在運動中的應用探究

速度與時間圖像、位移與時間圖像是描述物體運動的重要圖形，其中兩種圖像中的斜率以及圖像面積能夠代替公式簡化計算。因此在運動學相關問題情境中，積極利用V-t圖像以及X-t圖像解決問題。而傳統理論方法需要學生根據圖像所給的數據代入公式進行計算，而數形結合方法的應用能夠帶領學生理解圖像中不同數據的含義，引導學生對于公式有著更加深刻的理解。例如V-t圖像中通過觀察圖像斜率能夠迅速得出加速度大小，加速度方向，其次圖像所包含的面積就是時間內物體走過的位移。其次圖像的轉折點表示加速度正負的轉變，能夠根據速度方向與加速度方向得出物體的運動狀態。比如勻加速直線運動的速度方向與加速度方向一致，而減速運動則相反，勻速運動為平行于X軸的直線。其次是位移與時間圖像，通過該圖像能夠得出物體的運動狀態相關信息，首先縱軸代表物體的位移，而斜率代表了物體時刻速度。該圖像的轉折點說明速度方向發生了變化，只有x軸下方才能說明物體位移方向的改變。因此準確掌握圖像中各項數據的含義能夠有效減少解決問題的時間，同時增強學生對于基礎公式的理解。a=v/t，x=v0t+1/2at2等基礎公式，鞏固現有的運動學物理基礎知識體系。

二、數形結合方法在力學中的應用探究

高中階段物理力學相關的問題迷惑性十分大，部分題目學生第一眼都理所當然地認為物體符合課堂中講解的一種情況。但是學生沒有觀察到問題情境中物體受力情況的不同，因此在力學單元知識學習中，教師首先要樹立學生畫圖分析的意識，做任何物理題目之前首先進行受力分析。通過受力分析觀察橫向與縱向的合力，結合橫向以及縱向的速度判斷物體的運動狀態。具體到平衡問題中，以數形結合角度分析大致有三種方法，分別是合成法、分解法、正交分解發。三種方法雖然都是利用畫圖將不同受力進行整合分析，但是結合問題情境選擇不同的平衡方法簡易程度是不同的。因此在應用數形結合方法時注意問題情境，避免解決方法的生搬硬套。其中數形結合思想在處理滑塊與物體之間的相對移動問題中應用作用十分明顯，相對滑動本身是一個過程碎片化的問題。學生通過受力分析觀察合力方向，進而得出滑塊產生加速度的時刻，得到滑塊速度與物體速度的相對速度。因此教師要鼓勵學生在復雜問題情境中嘗試使用數形結合的方法，但是不要只使用數形結合方法，理論上的方法只不過耗費的時間相對較長。利用數形結合方法發散學生物理思維，綜合提升學生物理解決問題水平。

三、數形結合方法在電磁學中的應用探究

電磁學是高中物理學習的重難點，數形結合方法是提高該部分學習效率的重要途徑。電磁學與運動學、力學的結合對于學生數形結合分析能力標準要求更加嚴格，畫出正確的運動軌跡有時成為了解決問題的關鍵。因此在學習電磁學單元知識時，教師首先要帶領學生畫一些簡單的圓周運動軌跡，其次樹立學生時刻受力分析的意識，通過數形結合簡化問題情境，降低電磁學生相關問題難度。其中在電磁感應問題情境中，物體經常出現不同方向上受力，同時伴隨運動以及位置的變化物理各個方向上的力也在變化。因此在解決該類型問題時，第一要注意受力分析，第二要注重臨界情況的分析，準確運用運動學基礎知識進行解決。在求解磁通量時，部分題目構造的物理模型十分抽象，學生要試著將兩個方向上的磁通量用箭頭表示出來，便于學生更加直觀地分析兩個方向上的磁線數量之差。其次不同電荷分布的電場線也是解決受力問題的關鍵，學生可以嘗試從一些雙電荷情境練習，逐漸自身數形結合知識體系。

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