函数图像在初中物理中的应用

　　摘 要： 物理规律可以用文字来描述，也可以用数学公式来表示，还可以用函数图像来描述。函数图像具有形象、直观、动态变化过程清晰等特点，能使物理问题简化明了；许多抽象的物理概念用物理图像表示更加形象化，便于学生理解，更重要的是它能将物理学科与数学、信息技术等其他学科有机地结合起来，增强学生的综合素质能力。
　　关键词： 函数图像 初中物理 应用
　　
　　函数图像是表示物理规律的方法之一，能形象地描述物理规律。在进行抽象思维的同时，利用图像的视觉感知，有助于对物理名词的理解和记忆，准确把握物理量之间的定性和定量关系，深刻理解问题的物理意义。应用图像不仅可以直接求出或读出某些待求物理量，而且可以用来验证某些物理规律，测定某些物理量，分析或解决某些复杂的物理过程。
　　一、函数图像在初中物理中的应用
　　1.图像可以演示物理变化过程，把握变化规律。
　　用图像法来描述物理过程则更直观，可以描述出其变化的动态特征，帮助学生理解物理变化过程，避免一些知识死记硬背，学会从图像中获取信息的能力，使一些知识更简单、明朗。例如：下图是海波熔化图像。通过图像我们可以看出：海波是晶体，此图像是吸热图像，晶体熔化时要吸热，该晶体的熔点是50℃；BC段是海波熔化过程，熔化过程中温度不变，熔化经过了4分钟，熔化后继续吸热，温度继续升高。物理图像中隐含了很多信息，准确地找出有用的信息至关重要。
　　2.运用函数图像可以描述物理量之间的关系。
　　当某个物理量一定时，用图像可以直接地看出另两个物理量之间的关系，是成正比或反比。这是数学在物理中的应用，弄清两个坐标轴各代表什么物理量，以便了解图像所反映的是哪两个物理量之间的相互转化关系。例如在研究电阻不变的情况下，电流与电压的关系。如果我们把电阻A和电阻B根据实验数据已经作出了如图所示的图像后，从图中明确了无论电阻A还是电阻B，电压增大电流也随着增大，不管怎么变化，电压与电流的比值始终不变，其比值等于该电阻的阻值。RA＝5Ω，RB＝10Ω，R＝U/I即电阻一定时，电流跟电压成正比。类似这样的还有压强与受力面积、压力的关系；同种物质质量与体积的关系；路程与时间、速度的关系等，都可以用函数图像找出相关物理量之间的函数关系。
　　3.通过实验数据利用函数图像分析数据得出准确结论。
　　很多时候单凭数据不能得出很准确的结论，通过描点作出图像，就很轻松了，而且能明确几个物理之间的关系。如“在探究重力的大小与什么因素有关”时，把质量不同的钩码吊在弹簧测力计下面，测量它们所受的重力，把测得的数据记录在下表中。请在如图所示的坐标中标明适当的标度（要求合理利用这些坐标格），根据表中的数据在坐标中描点作出重力与质量关系的图像。
　　分析：这类试题可将表格中每组数据作为点的坐标，在图像中标出表示这些坐标的点，然后用平滑的直线顺次连接这些点，就可得到一个一次函数图像，如下图。从本题图像中可以发现G与m成正比，G/m＝10，在物理中可用表达式G＝mg表示重力。
　　函数图像已经在物理教科书中明确要求学生会用实验数据作出函数图像，进行分析研究内在规律。如：探究质量与体积的关系、重力与质量的关系、电流与电压、电阻的关系、水的沸腾的特点、海波的熔化等。这些都是中学生必须掌握的，近年来用函数图像来直观形象地表示物理量之间的变化规律，已成为中考物理考查的热点。各地中考、竞赛试题中常出现物理图像信息题，着重考查学生对图像的识别能力、分析判断能力，以及用数学知识解决物理问题的能力。
　　二、掌握函数图像在物理解题中
　　如何让学生领会并掌握这种行之有效的方法并非复杂，只要在教学中从函数图像的物理意义、图像的坐标选取和图形几方面加以指导训练就可以了。
　　1.根据对图像的物理意义的把握，能自觉自如地处理解决与图像有关的物理问题。
　　我们必须搞清楚纵轴和横轴所代表的物理量，明确要描述的是哪两个物理量之间的关系去构建图像。最后要从物理意义上去认识图像。由图像的形状应能看出物理过程的特征，通过长期的训练，使学生能正确利用图像解决问题，开拓了思路，提高了能力。在物理教学中，应提倡解析法与图像法的有机结合。教师在平时的教学中要经常地把对物理概念、定义、规律、定律等的教学图像化，把数学的函数与物理紧密联系在一起，通过平时教学的潜移默化让学生对图像有较扎实、深刻的理解。
　　2.教师在教学分析物理中函数图像时力求做到讲清、讲全、讲透。
　　清：图像的物理意义要清，不拖泥带水。全：一个物理图像中所隐含的所有物理信息要分析全面，让学生对整个图像的物理意义有一个整体的理解。透：讲到一个图像时，应能举一反三把这个图像与前面学过的类似的图像联系起来，让学生能对图像有一个横向和纵向的把握。
　　3.在平时的教学训练中，教师要经常收集一些有关图像的题目让学生加以训练。
　　用一些图像法能一目了然而解析法较难解决的题目来训练学生，让学生深刻体会到图像法解题的妙处，使学生在内心深处渴望用图像法来解决物理问题。
　　总之，函数图像在初中物理中已经很明显地显示出它自身的重要性。因此，在初中数学中学好函数非常重要的。函数图像法是解决物理问题的一种重要手段，我们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。运用函数图像法解物理题的深层意义主要在于可以启迪学生的创新意识，培养创造能力，锻炼科学的逻辑思维能力，培养学生严谨求实的治学态度。