让图像构建在巧解物理问题中“百花齐放”

徐和亮 王振法

想象是激发知识的一种源泉，是促进智力发展和身心健康成长的一种酵素.想象思维能力的作用是很大的.有科学家认为，爱因斯坦的“相对论”就是萌发了他非凡的想象力.在分析解答物理题时，如能展开想象，从奔放的思潮中捕捉到某些智慧的火花，通过推想、假想、联想等想象思维方式，形成各种物理图，对于准确解答物理题是非常重要的.我国学者段金梅、武建时先生在《物理教学心理学》一书中指出：“睹图凝思实际上就是视觉化思维参与了解题过程，问题就可以解决得比不能同时看见条件要容易，失误也少.”由此可见，在解物理题时，如能发挥想象思维能力的作用，运用想象思维方式将题中所提供的各种信息转化成物理图；或利用题中提供的物理图.通过识图、析图、用图，往往能开启思路、开辟捷径、化难为易，从而让图像构建在巧解物理问题中“百花齐放”.

1 推理想象与轨迹图

推理想象是形象思维的主要形式.由于大脑的记忆功能，事物的印象能留存在大脑中，这种记忆在人们头脑中的事物的印象就是表象.由表象而联系了概念，概括而形成的意识中的理性形象，称为意象.通过推想在大脑中构建新形象，然后画图进行描述，把大脑里的新形象转化为可感的具体形象，以鲜明生动的特征表达思维形象，称为显象.在解物理题时，运用推理想象，通过“表象——意象——显象”的途径，将总量转化为图形，如运动过程的轨迹图，可以帮助我们迅速的发现各个物理量之间的内在制约关系，找到关键点，迅速明确解题思路.这是物理解题时常用的推理想象思维方式.当面临陌生、繁杂的总量陷入困境而难以解决时，如能根据经验及物理规律作推理想象，根据想象画出相应的轨迹图，如带电粒子在电磁场中运动的轨迹图.通过轨迹图可使思维高度定向、有序，问题就会变得明朗化、简单化，便于迅速找到解题的突破口，独辟蹊径，化深为浅，简化解题过程.

运用轨迹图结合几何知识分析求解，是解答带电粒子在电磁场中运动问题的主要方法.只要依据圆轨道上的“两个关键点”——入射点和出射点，利用几何关系确定圆心和半径，画出轨迹图，力和运动的关系就能清楚的呈现出来，就为下一步分析这种问题架高一桥梁，为最终解答问题铺平了道路.

2 再造想象与运动图

根据语文的表述或图样、图解、符号等的描绘在头脑中形成有关事物的形象的想象，即再造想象.物理是在概念主导下对原不形象进行加工再造而形成的新形象，是再造想象的结晶.它是物理概念或直观表达方式.在解答复杂的物理题时，如通过再造想象作出图象，或利用想象中已知图象，如速度图象、振动图象……等.图象能具体形象地显现瞬息变化的物理过程，能反映清晰的物理图景，使复杂的问题变得直观明了，变“抽象”为“形象”.利用图象分析复杂题，有进能开启新颖的解题思路，找到巧妙的解题方案.

该试题有多种解法.运用图象法分析解答该题，易弄清物理过程，认识物理现象本质，突破难点，使看似复杂的疑难问题变得直观明了，简单巧妙的求出v2=2v1.所以图象法是解答这类问题的最佳方法之一.

3 动态想象与矢量图

物理试题中，会有一些复杂的，看不见摸不着的物理变化过程，因“想示明”、“看示清而感到抽象”，难以分析物理变化过程.对这种试题，如果想象其动态变化，在头脑中形成物理变化的鲜明的动态图景，画出相应的图，如力的矢量图，就能将具体物理变化过程用图显示出来，将动态想象思维过程显象化，化“抽象”为“形象”，就可理清复杂的物理变化过程，运用矢量图能拓宽解题思路，例如可得数学知识融入解题中，会使原本复杂的运算变得简捷.

4 情境想象与示意图

情境想象是以具体的客观事物的运动和相互作用为基础，运用分析手段，对问题的情境进行具体想象，画出示意图，在头脑中再现客观事物的运动变化情况.郑青岳先生在《物理解题理论》一书中指出：“示意图是记录题目信息的一种极好的形式，它能整体地、动态地反映事物及其运动变化过程.”对陌生、复杂的问题进行情境想象，用想象思维的方式想象出物理情境，画出示意图.这种图能反映出清晰有序的物理过程，呈现出物理量之间的关系.通过图使问题难度陡然减小，可既严谨又简洁地解答问题.

例4 如图6所示，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，PQ为该磁场的右侧边界线，磁场中有一点O，O点到PQ的距离为r.现从点O以同一速率得相同的带负电粒子向纸面内各个不同的方向射出，它们均做半径为r的匀速圆周运动，求带电粒子打在边界上的范围（粒子的重力不计）.

图解方法 该题可作情境想象，将带电粒子的运动看作是一个半径为r的顺时针圆绕定点O在纸面内转动，粒子活动的范围即在以O点为圆心，2r为半径的大圆范围内.作出粒子运动示意图，如图7所示，利用该图分析问题就较直观、简捷.

这是因为带电粒子都带负电，它们在纸面内都是做顺时针方向的匀速圆周运动，边界线右侧没有磁场，粒子穿出PQ线后飞离磁场，边界右侧的轨迹不是圆弧，因此，打到边界上的范围并不对称.

通过情境想象作出示意图.运用示意图可化难为易，使求解途径大为简化.这是解答物理试题的重要方法.

图形作为一种特殊的语言，是解物理习题的一种非常有用的工具.美国学者斯蒂思说过：“如果一个特定的问题被转化成一个图形，那么，思想就整体的把握了问题，并且能创造性地思索问题的解法.”在解物理试题的过程中，对物理试题中出现的物理情景、物理模型和一些已知量及数量关系，如能发挥想象思维能力的作用，经充分想象、分析、判断，画出一些必要的图形，或利用题中已知图形，这图能展示完整的物理图景，还原物理模型，找到解题的关键.所以，运用图解方法，使解题过程由“问题—方程”转化为“问题—图形—方程”，这样就可开拓思路，突破难点，优选解题方法.