浅谈高中物理教学中的图像法

摘要：本文主要探讨在高中物理教学中图像的分类，从图像的物理意义入手，分析图像的“六看、两结合”含义，指导学生掌握如何利用图像解决物理问题的方法、培养学生用图像解题的意识、提高学生分析问题的能力。

关键词：分类；应用；图像法

在高中物理教学中，图像法是一种重要的解题方法，它具有思路简明清晰、方法新颖独特等优点。用图像来描述两个物理量之间的关系是一种简洁的物理语言，它除了能直接表明物理量变化特点，提供直观、清晰的物理图景外，还常常可以表示其他物理量的变化情况。充分利用图像带来的信息，是求解物理问题的一种有效方法。

在近几年高考试题中均把物理图像作为重要的考查内容，从不同的侧面考查考生观察分析、收集信息、推理判断、作图处理数据和用图像解决物理问题的能力，所以正确运用图像，是备考的重要课题。

一、物理图像的分类

整个高中教材中有很多不同类型的图像，（1）按图像所属内容分：力学中主要有位移－时间图像（s-t图像）、速度－时间图像（v-t图像）、振动图像（x-t图像）、波的图像（y-x图像）等，电学中的电场线分布图、磁感线分布图、等势面分布图、交流电图像等。实验中也涉及到不少图像，如用伏安法测电阻时要画出I－U图像，测电源电动势和内阻时要画出U－I图像，用单摆测重力加速度时要画出T2－L图像等；有些图像是教材中未曾出现过的，如力学中的F－t图像、电磁感应中的－t图像、I－t图像、E－t图像、I－x图像、E－x图像等。（2）按图形形状的不同可分为：①直线型：如匀速直线运动的s-t图像、匀变速直线运动的v-t图像、定值电阻的U－I图像等。②正弦曲线型：如简谐振动的x-t图像、简谐波的y-x图像、正弦式交变电流的e-t图像、正弦式震荡电流的i-t图像以及电荷量q-t图像等。（3）其他型：如共振曲线A-f图像、分子力与分子间距离的f-r图像、小灯泡的伏安特性曲线图像等。笔者就高中物理中接触的典型物理图像作一综合归纳（如表）。

二、物理图像的应用

物理图像是通过在直角坐标系中表示两个相关物理量之间关系的函数图线，直观、形象、概括地反映某两个相关物理量之间的关系，从而将一些用数学解析式或文字无法表达或表达不清的物理现象、物理过程、物理状态、物理规律呈现出来。它既是形象思维和抽象思维综合交融的载体，又是训练学生绘图、识图、用图分析以及提升物理思维品质的有效手段。《考试大纲》也明确要求考生具有阅读图像、描述图像、运用图像解决问题的能力。结合高中阶段的实际问题，物理图像有以下具体应用：

1.利用图像解题可使解题过程更简化，思路更清晰

用图像法解物理题不但迅速、直观，还可以避免复杂的运算过程。起到比解析法更巧妙、更灵活的独特效果。甚至在有些情况下运用解析法可能无能为力，但运用图像法则使你豁然开朗，比如求解变力分析中的极值问题等。

2.利用图像描述物理过程更直观

图像具有直观、形象等特点，它可以直观地把自变量和因变量的依赖关系表达出来，因而是解决物理问题不可或缺的方法。利用图像可以比较直观地观察出物理过程的动态特征。

3.利用物理图像分析物理实验

在实验的操作与处理过程中，学生在分析实验数据时，往往为找不到合适的方法而愁眉不展，有时会被一些繁杂的运算和大大小小的实验误差所难倒，从而难以归纳出正确的结论，而图像法的适时、巧妙运用却能很好地解决上述问题。运用图像处理实验数据是物理实验中常用的一种方法，这是因为它除了具有简明、直观、便于比较和减少偶然误差的特点外，还可以由图像求解第三个相关物理量，尤其是无法从实验中直接得到的结论。

三、对物理图像的理解

1.首先应明确所给的图像是什么图像，即认清图像中横纵坐标轴所代表的物理量以及它们的函数关系，特别是对那些图形相似、容易混淆的图像，更应注意区分。比如振动图像与波动图像、运动学中的s-t图像和v-t图像、电磁震荡中的i-t图像和q-t图像等。注意将物理量间的代数关系转变为几何关系，运用图像直观、形象、简明的特点，来分析解决物理问题，由此达到化难为易，化繁为简的目的。

2.通过“六看、两结合”来寻找规律和解题的突破口

（1）看“轴”：先要看清坐标系中横轴、纵轴所代表的物理量，即图像是描述的哪两个物理量间的关系同时要注意单位和标度。

（2）看“线”：注意观察图像是直线、折线还是曲线，弄清图像所反映的两个物理量之间的关系。“线”上的每一个点，一般反映两个量的瞬时对应关系，线上的一段反映某一物理过程的变化规律。

（3）看“斜率”：图象的斜率是纵横坐标上两物理量的比值，它往往代表另一个物理量的规律。例如，x－t图象的斜率表示速度， v－t图象的斜率表示加速度，定值电阻的U－I图像的斜率表示电阻R等。

（4）看“面”：即“面积”。有些物理图像的图线与横轴所围成的面积往往代表一个物理量的大小。这要看两轴所代表的物理量的乘积有无实际意义，这可以从物理公式分析，也可以从单位的角度分析。如：v-t图像中的面积表示位移，F-t图像中的面积表示冲量等。

（5）看“截距”：表示纵横坐标两物理量在边界条件下物理量的大小。由此往往可得到一个很有意义的物理量。如测电源电动势和内阻时要画出U－I图像，两截距点分别为（0，E）和（E/r，0）。截距一般代表物理过程的初始情况，如t=0时的位移或速度。

（6）看“特殊点”：要特别注意“起点”、“终点”、“拐点”、“交点”，它们往往对应着一个特殊的状态。

“两结合”是指一定要把图像与物理情景相结合，图像与函数关系相结合。

因此，利用图像解决物理问题，能开拓思路，提高解题能力。并且应用图像法解决物理问题并非要削弱解析法的应用。在物理教学中应提倡解析法与图像法的有机结合。两种形式之间是可以相互补充、相互转化的，数缺形时少直观；形少数时难入微。总之图像法是解决物理问题的一种重要手段，教师在平时的教学中要善于培养学生识图、建图、用图的能力，努力提高学生的基本素质。

参考文献

1.《高考第二轮总复习》.江西高校出版社.

2.《成才之路》.内蒙古人民出版社.

3.《高考复习丛书》 .江西教育出版社.

本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文