高中物理教学中图像法的应用

罗科

【关键字】图像法;高中物理;教学;函数图像;问题解答方法

高中的物理知识点相对繁杂，一些知识点也比较抽象，在实际求解过程中方法也相对繁杂，实际求解过程具有相当的难度，使得学生们对物理知识点的掌握以及物理习题的实际求解并没有什么兴趣，但通过函数图像却可以把抽象性的物理现象生动的表现出来，为了促进学生对物理现象的进一步认识，并提高题目质量，本篇文章对函数图像求解方法做了比较简单的阐述，并就数学函数图象在高中物理求解中的实际运用加以了研究与探索。

一、图像法在高中物理课堂教学中的运用现状

对高中的物理课程而言，学生利用图象法来解题已经司空见惯。虽然不少老师都对利用图象法解题习以为常，但对图象教学的意义却缺乏充分的关注。一方面，由于不少老师在授课时关于图象法的应用都缺乏全面系统的介绍，因此学生也不知怎样利用图象法解题;另一方面，在教学上老师也不能指导学生利用图象法来解题，因此不少学生的作图意识并不强，或者不会作图，也无法将物理问题形象化、可视化，在面临大量图形类题目时缺乏解题思路。物理学习教育过程中往往偏重于学生利用抽象思维开展解题练习，由于老师把精简后的物理模型直接提交给学生，学生往往没有对问题的具体研究与思索过程，只能机械地应用物理知识和有关的数学计算问题，当面临实际难题时学生也往往不知怎么下手。所以，高中物理教育要重视图形教育，老师帮助学生学会画示意图、函数图形法等最基本的绘图方法，使他们通过绘图来找到实际问题的根源，从而逐步减小思考困难度，把抽象出的实际问题逐步具体化、形象化，学生从而逐渐熟悉图形法的具体使用过程，从而提升了物理教育学习效果。

二、图形法在高校物理课堂教学中的运用方法

结合图像将物理知识和物理过程直观化

图片可以直观地表达物理现象的演变过程以及物理学知识的形成发展过程，在物理课堂教学中，老师要针对物理学知识的特征，把物理条件间的关联转换为图形间的关联，使学生直观地看到其转变过程，从而建立对物理学知识的正确认识，进而更深入地了解，在解题时可以把物理学知识和图形间联系起来，通过准确描绘并表现物理条件间的关联，在学生思维中形成物理形象，并以此推动思维过程，通过寻找由感性思维到抽象思维的过渡点与结合点，准确把握物理学条件的特点，从而取得事零点五功倍的教学效果。因此，在掌握物体运动过程时，必须利用图像来表现运动轨迹，使学习者形象地记住物理变化。

三 数学函数图像在高中物理解法中的运用

3.1函数图像在运动学方面的应用

函数图象的表现形式也有许多，有的图形是具有某种规律性的，如一次函数图，其与坐标轴所围成的面积就比较易于得到，包括倾斜度、截差和交点位置等的难题求解过程也就非常简便了，而这些图形则只适合于比较简单的移动难题，如匀速直线运动的位置与速度关系的求解等，而这种移动难题就可以利用某些基本的物理公式加以求解，而对于某些比较繁杂的移动难题，如匀变速运动以及某些无规律运动的问题求解也就比较麻烦了，但把问题转化在函数图象上就可以缩短思考过程，使移动难题的求解过程变得更加简单。

例子4：一条长度质地一致的长链，长度为L，质地为m，现用手指摁住并保持，其一部分悬垂式在桌子下面，松口后这个供应链条开始下降，求重量在整個供应链条全部脱离桌子的进程中所作的作用？最常见的思路，一般来说是通过对重量的功大于重力势能的变化量的等效法解决问题，但在解决问题的进程中也会关系到零势力面的选择，供应链条的等效质量问题求解，对中心位移的考虑包括从中心位移到零势力面上的间距等的确定，而这种关系中只要有一点儿疏漏或者没有理明白，也会错误。这时候如果说学生已经具有举一反三应的基本素质，运用图像法计算变力做功的方式则能够更有效解决这种实际问题。

3.2函数图像在电学方面的应用

在电学方面也存在着多种形式的图象，包括了U-I图象、I-I图象乃至I-R图象等，利用图象可以解决电阻值、电功率或者电流等物理学量，通常，一次中函数图象的相关量比较易于获得，但多函或者其他各种方程中的物理学量计算起来就相对麻烦，因此函数图象可以适当地把问题加以优化，从而丰富了求解方法。

3.3函数图像在力学方面的应用

在力学问题的求解中，数学方程图象不但能够使抽象的过程更加直接而生动，在整个过程中受力的变化规律也可以变得更加清晰，用函数图象处理力学问题不但可以使求解过程变得更加迅速，而且还可以尽量避免较为繁琐的计算步骤，在使用函数图象处理力学问题的过程中，首先就需要对横向纵坐标做出更加清晰的了解，从而判断图形究竟是力随时间的变化图形或是力随位置的变化图形，进而确定方程图象的横向纵坐标位置、方向以及斜率与横截距的具体含义，当作对于运动中的力量进行无规律变换后，关于受力的变化作功问题求解就会相当麻烦，对于一些难题也没有方法分阶段的解决，但使用F-t或F-s函数图象，还可以求解面积解决了变力做功问题的难题，将求解问题实现了一定的简单化，也使抽象性的问题看起来更为形象生动。

（四）结合图像的物理学定义与物理学定律

在关于物理概念、物理定理的基础教育中，仅仅用文字加以说明常常显得比较单调，而使用的直接教材也常常不够深入，但由于使用模量图就能够使学习者比较深入地研究概念和定理中的物理学发展现象，并循序渐进地分析定义与定律之间的演绎过程，这也能够有助于学习者建立关于物理学定义与物理定律之间的理性认识，从而便于学习者掌握。因此，我们在掌握电荷技术特性时，也可透过画出电场线图来帮助学生认识，而通过观察图像，我们也能够在实践中总结出相关的技术性质，从而形成了对这一物理学定律的个人认识。

（五）利用图像辅助数据处理

在物理化学实验中，往往要求记录下大量的试验数据，而运用图法来处理试验数据能够把繁杂、繁琐的数据处理构建为一种系统的变化过程，进而有助于学习者了解数值间的关联，从而形成清晰的思维并进行分析总结。比如通过"用电流表和电压表测电池的电动势和内阻"这一试验方法，可把试验数值直接显示在图片中，并使用图片中的图线倾斜度、图线方向和纵坐标上的截距来描述各种物理数值变化规律，这样就能够通过物象挖掘其中的物理学知识，比较快捷地处物理数值，求出实验中所需要的物理量。

（六）利用图像解决实际问题

物理学也是一个和现实生活密切联系的课程，在教授物理课程时，老师们能够运用图片来建立物理学问题的实际模式，把现实提问转变为具体的图像，从而简化了提问的分类与处理流程。因此，在动态平衡提问中，可采用绘出图形的方式，来对提问中的物质平衡进行受力分析，以探究在动态平衡过程中物质的状态变化规律，并对物质平衡受力变化的具体状况在图形中加以仔细分析，或者根据平衡受力变化中的图形特点来分析平衡受力变化在方面和程度上的改变等。在处理实际提问的过程中，图形并不仅仅是一个方式和手段，是一个主要的思考方法，通过观察和解析图形，就能够通过综合地分析各种变量，以完全不一样的角度来考虑提问、解决。

综上所述，图像中不但存在直观性和形象具体，并且存在着很高的概括性，有助于学生构建形体到抽象的有机紧密联系，进而有助于学生掌握物理概念和物理现象。作为物理老师，应在课堂中培养图形教育的意识，并通过示范作用帮助学生学会利用图形法来分析问题、解决问题，从而进一步改善学生物理解题过程，从而提升物理的学习效果。

参考文献：

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[2]陈媛媛.图像法在高中物理教学中的应用研究[D].江西师范大学，2016.

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