高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)題中有關(guān)圖像法問題的解決策略

王明光

【摘要】高中物理電學(xué)對(duì)于學(xué)生來講難度系數(shù)較大，但同時(shí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)題也是高考必考點(diǎn)。因此提高求解這一問題的能力，是學(xué)生必須面對(duì)的問題，本文就高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)題的圖像法問題的解題方法進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】高中物理? ?電學(xué)? ?圖像法問題? ?解題策略

【中圖分類號(hào)】G633.7

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1992-7711（2020）31-080-01

引言：圖像法問題是電學(xué)實(shí)驗(yàn)題中比較常見的出題方式，其含義主要是指：在用圖像表現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的電學(xué)實(shí)驗(yàn)題中.通過圖像的交點(diǎn)（截距）、斜率、面積等求出未經(jīng)測量或無法測量的物理量。這類電學(xué)實(shí)驗(yàn)題，融合了圖像問題、數(shù)學(xué)問題等知識(shí)點(diǎn)，需要學(xué)生從中探究解題思路，掌握解題方法和技巧。

一、結(jié)合圖象法分析，明確圖中“點(diǎn)”、“線”、“面”的物理含義

圖像法既是提出問題的方式，同時(shí)也是一種解題方法。高中的物理學(xué)科，實(shí)際上與其他各學(xué)科間的知識(shí)點(diǎn)都是有所關(guān)聯(lián)并且是相互制約的，因此高中物理題目的知識(shí)量是比較復(fù)雜的。圖像法問題把電學(xué)物理過程、電學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律具體表現(xiàn)起來，讓學(xué)生在計(jì)算電學(xué)問題的過程當(dāng)中，可以快速將相關(guān)問題中的物理量進(jìn)行自我內(nèi)部轉(zhuǎn)化，從而形成有效的邏輯圖像信息。因此學(xué)生要學(xué)會(huì)將抽象的電學(xué)關(guān)系轉(zhuǎn)化到圖像上，從而確保能夠快速的理清物理量間的關(guān)系。

例如：（2010年江蘇高考T5）.空間有一沿x軸對(duì)稱分布的電場，其電場強(qiáng)度E隨X變化的圖像如圖所示。下列說法正確的是：

（A）O點(diǎn)的電勢最低

（C）x2點(diǎn)的電勢最高

（C）x1和 -x1 兩 點(diǎn) 的 電 勢 相等

（D）x1和 x3兩點(diǎn)的電勢相等

【答案】C

【解析】本題解析中可以從以下方面入手：首先，明確圖中坐標(biāo)軸所表示的物理意義：本題中所強(qiáng)調(diào)的知識(shí)點(diǎn)的是電場強(qiáng)度E隨x變化的規(guī)律。其次，通過對(duì)比，找到選項(xiàng)內(nèi)容與圖像所表達(dá)的信息的關(guān)聯(lián)項(xiàng)。在明確電場方向與電勢高低、圖像面積與電勢差兩者之間的關(guān)系后。很容易弄清：答案A和B主旨在于描述圖中的電勢高低。而根據(jù)教材內(nèi)容所提到：沿電場線方向的電勢降落速度最快。因此，在沿x軸對(duì)稱分布的電場中，由圖可知其電場線是以O(shè)為原點(diǎn)，分別指向正負(fù)方向的，沿電場線電勢降落，且速度最快，因此，O點(diǎn)電勢最高。以此判斷，選項(xiàng)A和B錯(cuò)誤，二者即可排除。而C、D選項(xiàng)則考察的是利用電勢差對(duì)兩點(diǎn)間電勢進(jìn)行比較。而根據(jù)公式U=Ed，電場強(qiáng)度是變量，可用E-x圖像面積表示，由此可判定選項(xiàng)C為正確答案。經(jīng)計(jì)算可知，兩點(diǎn)電場強(qiáng)度一樣，電勢不同，因此，選項(xiàng)D為錯(cuò)誤答案。故選C.

由此可見，要全面理解并利用圖像的“點(diǎn)”、“線”、“面”來解決電學(xué)問題，首先必須找出坐標(biāo)軸表示的物理量之間的函數(shù)關(guān)系，弄清楚其物理含義，才能把的深層意義理解透徹并加以利用。

二、把握問題本源，尋找關(guān)聯(lián)條件解決問題

在高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)題中，圖像與函數(shù)表達(dá)式有著密不可分的關(guān)聯(lián)點(diǎn)。如U—I圖像、R—L圖像等。對(duì)于圖像問題，首先明確圖中所表達(dá)的主要內(nèi)容，如截距、交點(diǎn)坐標(biāo)、斜率、面積等分別對(duì)應(yīng)的不同物理意義。了解圖示中不同物理量之間的關(guān)聯(lián)，以及其各自所代表的涵義。通過發(fā)現(xiàn)圖像中物理量的變化規(guī)律， 結(jié)合對(duì)各類電學(xué)知識(shí)的分析與歸納，把握問題的本源，才能做到迎刃而解。

如在“測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻”實(shí)驗(yàn)中，某學(xué)生先利用多用電表進(jìn)行干電池粗測，結(jié)合圖1所示的電路結(jié)構(gòu)圖，按照圖2方式進(jìn)行電路連接。從圖2中來看，四條導(dǎo)線的連接方法哪條是錯(cuò)誤的？如果根據(jù)正確電路連接方法， 測得多組電流、電壓值，并將其匯總到圖丙中，得到U I 圖像，可知，該電池的電動(dòng)勢為多少？ 內(nèi)電阻為多少？

根據(jù)該題所表達(dá)的內(nèi)容，通過圖3所示的U—I圖線，很多學(xué)生都能夠推導(dǎo)出電池的電動(dòng)勢為與U軸相交的E，而內(nèi)電阻阻值是該直線斜率的絕對(duì)值。但是很多學(xué)生并不清楚該如何分析這道題的解題思路。因此可以根據(jù)該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，分析求解電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的原理。根據(jù)電動(dòng)勢E =U+Ir，依據(jù)該U—I圖像，可以將公式進(jìn)行變形，得到U=E-Ir.結(jié)合數(shù)學(xué)中一次函數(shù)的性質(zhì)、特點(diǎn)，很顯然，對(duì)于斜率的絕對(duì)值， 正好是r的值，而對(duì)于與U軸的截距值，就是E.也就是說， 在解決該電學(xué)問題時(shí)，通過對(duì)U-I圖像的變換，將物理量公式轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)函數(shù)方式，借助于數(shù)學(xué)的斜率、截距等思 想來化解物理問題。

可見在電學(xué)實(shí)驗(yàn)題的求解過程中，耐心觀察電路圖是首要的， 通過分析電路的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，并結(jié)合物理計(jì)算公式，把電學(xué)題變換為數(shù)學(xué)函數(shù)，通過數(shù)學(xué)函數(shù)性質(zhì)的分析，獨(dú)辟蹊徑來求解相關(guān)物理問題。

結(jié)語

圖像法問題高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)題的一種主要方式，要了解其解題思路和方法，首先要對(duì)圖像所傳達(dá)各個(gè)物理量有準(zhǔn)確的理解和判斷，解橫坐標(biāo) 與縱坐標(biāo)分別代表的意義。其次，將圖像所傳遞的信息進(jìn)行梳理，與已掌握的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來，找出與其相應(yīng)的關(guān)聯(lián)信息。最后再根據(jù)物理規(guī)律確定與其適用的變量間的函數(shù)關(guān)系式，并通過對(duì)不同物理量間關(guān)系的進(jìn)一步理順，結(jié)合圖像中所給出的截距、斜率和面積等相關(guān)信息，解決物理圖像相關(guān)問題。在日常教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)多搜集相關(guān)的題目讓學(xué)生勤學(xué)勤練，要根據(jù)不同的物理題目類型靈活的運(yùn)用圖像法解答問題，這樣才能夠快速且精準(zhǔn)的找到做題竅門，培養(yǎng)其在物理圖像問題解析過程中分析問題、解決問題的能力，使高中物理圖像問題迎刃而解。同時(shí)對(duì)于高中物理教師而言，上述解題方法的應(yīng)用，有助于提升教學(xué)效率。

【參考文獻(xiàn)】

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