浅谈在高中物理教学中图象法的作用

王洋

摘要：本文着重介绍一种直观有效解决物理问题的方法--图象法，从图象的"形" 、"线" 、"面" 、"点"四层次所含物理意义入手，阐述图像法在高中物理中的应用。

关键词："图象法"；轴；斜率；截距；面积；转折点

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2016）07-0296-01

1.方法介绍

物理规律可以用文字来描述，也可以用数学函数式来表示，还可以用图象来描述。利用图象描述物理规律、解决物理问题的方法称之为图象法。物理图象有很多类型，如模型图、受力分析图、过程分析图、矢量合成分解图、函数图象等。图象具有形象、直观、动态变化过程清晰等特点，能使物理问题简化明了。

2.高中物理涉及的物理图象类型

高中物理常涉及到的图像有：受力分析图、矢量合成分解图、物理过程分析图，常规函数图象有：V（速度）-t（时间）图象、S（位移）-t（时间）图象、a（加速度）-F（力）图象、a（加速度）-1/m（质量倒数）图象、振动图象、波动图象、P（压强）-T（温度）图象、V（体积）-T（温度）图象、P（压强）-V（体积）图象、U端（路端电压）-I（电流）图象、i（电流）-t（时间）图象、u（电压）-t（时间）图象等。从图象形状看，有直线型、正弦、余弦曲线型、双曲线型、抛物线型和其他型等；从图象的层次看，有"点"、"线"、"面"、"形"四个不同的层次。

3.图象的各个层次的物理意义

图象的物理意义主要通过"点"、"线"、"面"、"形"四个方面来体现，教学中应从这四方面入手，予以明确。

3.1 物理图象中"形"的物理意义："形"：指图象的形状。由图线的形状结合其斜率找出其中隐含的物理意义。例如在V-t图象中，如果是一条与时间轴平行的直线，说明物体做匀速直线运动；若是一条斜的直线，说明物体做匀变速直线运动；若是一条曲线，则可根据其斜率变化情况，判断加速度的变化情况。在波的图象中，可通过微小的平移能够判断出各质点在该时刻的振动方向；在研究小电珠两端的电压U与电流I关系时，通过实验测出在不同电压下通过小电珠的电流，作出U-I图线，得到的是一条曲线，通过对图线斜率的分析可得出：在实际情况下，小电珠的电阻随着温度的变化而发生了变化。

3.2 物理图象中"线"的物理意义："线"：主要指图象的直线或曲线的切线，其斜率通常具有明确的物理意义。物理图象的斜率代表两个物理量增量之比值，其大小往往代表另一物理量值.如S-t图象的斜率为速度，V-t图象的斜率为加速度、Φ-t图象的斜率为感应电动势、U-I图象的斜率为负载的电阻等。

3.3 物理图象中"面"的物理意义："面"：是指图线与坐标轴所围的面积。有些物理图象的图线与横轴所围的面积的值常代表另一个物理量的大小.学习图象时，有意识地利用求面积的方法，计算有关问题，可使有些物理问题的解答变得简便，如V-t图象中所围面积代表位移，F-S图象中所围面积为力做的功，P-V图象中所围面积为气体压强做的功。S-（1/V）图象与1/V轴所围的面积代表时间等。

3.4 物理图象中"点"的物理意义："点"是认识图象的基础。物理图象上的"点"代表某一物理状态，它包含着该物理状态的特征和特性。从"点"着手分析时应注意从以下几个特殊"点"入手分析其物理意义。

⑴截距点。它反映了当一个物理量为零时，另一个物理的值是多少，也就是说明确表明了研究对象的一个状态。如图3中，图象与纵轴的交点反映出当I=0时，U=E即电源的电动势；而图象与横轴的交点反映出电源的短路电流。

⑵交点。即图线与图线相交的点，它反映了两个不同的研究对象此时有相同的物理量。如图4中的P点表示甲、乙物体运动位移相同的时刻和位移。

⑶极值点。它可表明该点附近物理量的变化趋势。如图5中的D点表明当电流等于E/（2r）时，电源有最大的输出功率。

⑷拐点。通常反映出物理过程在该点发生突变，物理量由量变到质变的转折点。拐点分明拐点和暗拐点，对明拐点，学生能一眼看出其物理量发生了突变。如图6中的P点反映了加速度方向发生了变化而不是速度方向发生了变化。而暗拐点，学生往往察觉不到物理量的突变。如图7中P点看起来是一条直线，实际上在该点速度方向发生了变化。

4.图象应用的注意事项：

为使学生能正确理解图象法在高中物理中的应用，我们在平时的图象教学中应特别注意以下几点：

4.1 首先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。如辨析简谐运动和简谐波的图象，就是根据坐标轴所表示的物理量不同进行区别的。

4.2 其次要认识图线并不表示物体实际运动的轨迹。如匀速直线运动的S-t图象是一条斜向上的直线，但物体实际运动的轨迹可能是水平的，并不是向上爬坡。

4.3 最后要从物理意义上去认识图象。由图象的形状应能看出物理过程的特征，特别要关注截距、斜率、图线所围面积、两图线交点等。很多情况下，写出物理量的解析式与图象进行对照，将有助于对图象物理意义的理解。

通过长期的训练，使学生能正确利用图象解决问题，开拓了思路，提高了能力。当然在应用图象法解决物理问题的过程中。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象法的有机结合。这是因为数与形是反映事物间关系的两种不同形式，但数与形又是统一的，它们都可以用来描述物理变化的规律。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。总之图象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。

参考文献：

[1] 赵文军 《建图在物理教学中的运用》 中学物理教学参考第29卷第5期

[2] 张亮《建立物理模型 寻求解题关键》 中学物理教学参考第29卷第9期