物理图像在高中物理教学应用

王丽娜

摘要：高中物理问题的解决方法有很多，文字法、公式法、图像法。这几种不同的方法，在探究同一个物理现象或者规律上相互补充。其中物理图像法最容易让人理解，更它比枯燥文字和公式形象具体。本文分析了物理图像的起源，给出了物理图像与数学图像之间对应关系的五要素，即轴、点、线、面（积）、形以及相应的物理实例.

关键词：物理图像；高中物理；教学方法

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2017）09-0185-01

1.什么是物理图像

物理图像就是用感官直接可以感受到的拟合数学表达和实验的图像，也就是可以生成可视化的印象。物理图像起源于数学图像，其思想来源于数形结合.笛卡尔（R. Descartes）引入了直角坐标系后，代数学从此便有了一个几何的表述.人们可以用图形来直观地描述那些抽象的代数方程，也可以用代数方法来研究几何问题，这就是解析几何.在代数学中引入图像，用数学家的话说就是数形结合.

2.图像的各个层次的物理意义

图像的物理意义主要通过"轴"、"点"、"线"、"面"、"形"五个方面来体现，教学中应从这五方面入手，予以明确。

2.1 物理图像中"轴"的物理意义。"轴"是认识图像的基础。，若x轴表示时间，y轴表示位置，则该图像反映了某质点做匀速直线运动时，位置与时间的关系.若令x轴和y轴分别表示其他的物理量，则该图像又可以反映在某种情况下相应的物理量之间的关系.

2.2 物理图像中"点"的物理意义：物理图像上的"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1中，图像与纵轴的交点反映出当I=0时，U=E即电源的电动势；而图像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2中的P点表示甲、乙物体相同的时刻具有相同的位置。

⑶极值点。它可表明该点附近物理量的变化趋势。如图3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4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5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。

2.3 物理图像中"线"的物理意义："线"：主要指图像的直线或曲线的切线，其斜率通常具有明确的物理意义。物理图像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图像的斜率为速度，V-t图像的斜率为加速度、Φ-t图像的斜率为感应电动势、U-I图像的斜率为负载的电阻等。

2.4 物理图像中"面"的物理意义："面"：是指图线与坐标轴所围的面积。有些物理图像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.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图像中所围面积代表位移，F-S图像中所围面积为力做的功，P-V图像中所围面积为气体压强做的功。S-（1/V）图像与1/V轴所围的面积代表时间等。

2.5 物理图像中"形"的物理意义："形"：指图像的形状。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图像中，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.图像法在平时的教学中的应用

图像法解题有许多优点，但如何让学生领会并掌握这种行之有效的方法并非简单，在教学中应着重从图像物理意义、坐标选取等方面加以指导训练。首先，根据图像的物理意义的把握，能自觉的处理解决与图像有关的物理问题。教师在平时教学时要经常的把物理概念。定义。规律等教学图像化，这样通过平时的潜移默化让学生对图像有个扎实深刻的理解。教师在教学分析图像时讲清讲细讲透。在上述的基础上，引导学生根据实际问题要求，灵活的建立坐标，应用图像解决实际问题。

总之，通过長期的训练，使学生能正确利用图像解决问题。当然在应用在物理教学中应提倡解析法与图像法的有机结合。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。endprint