灵活运用图像法来解决中学物理运动学的有关问题
2022-09-22刘才宝
刘才宝
(江西省赣州市兴国县兴国中学 342400)
在高中物理的解题过程中，如果面对所有的物理问题、物理题目都运用同一种常规性的解题方法，那么对于一些特殊的题目而言就会比较的繁琐与低效.所以针对于不同的物理知识以及物理问题，学生应该要掌握不同的解题思维方法，例如在高中物理的运动学知识与问题中，就要巧妙地运用图像法去分析问题并将题目的信息有效的利用图像表现出来，将其中蕴含的物理关系转换为一个物理模型，从而能够帮助学生更加高效的解决问题.
例1甲和乙两名运动员在进行交接棒的训练，在训练的过程中，甲在短距离的加速之后能够通过9m/s的速度来跑完全程，而乙运动员在进行起跑去接接力棒之间是一种匀加速的状态，为了能够给乙更好的掌握住一个起跑的时机，就需要找到一个合适的位置来进行标记，就能够更加快速与准确的进行接力，在训练的过程中，甲在接力区前以s=33.5m出做好了相应位置标记，并且是以v=9m/s的速度进行跑步，当抵达了标记的位置时立刻向乙发出口令，让乙能够立刻进行起跑，使得乙能够在起跑之后当速度与甲的速度一致时就能够正确的完成接力.如果已知接力区的长度是20m，那么请问在此次的接力训练中，乙在接力前的加速度的是多少呢？
本题所要考察的是追及的问题，那么在根据题目中的信息以及接力的物理情境，学生就能够将以上的物理问题以及相关的信息表示为一个具体的示意图(如图1所示)，根据示意图就能够更好的理清题目中的信息以及相关的关系：
图1
根据图1的示意图，学生就能够进行解题的判断和思考：当甲和乙相遇时两者的速度是一样的，可以表示为V甲=V乙=V，再从图2中能够了解到，A的区域位置面积所表示的就是当“甲”向“乙”发出口令时两者的间距.三角形B表示的则是甲乙两人相遇时乙的位移，并且S2=S0=0.5vt，t=v/a，所以最终的结果加速度就为V2/2S0
图2
在以上的解题过程中，通过图像法来去处理题目中的追及、相遇的物理问题，最大的特点就在于能够运用图像法将题目中的一些物理信息和关系等，通过图像更加直观的展现在学生的眼前，也就能够帮助学生更加简洁与容易的去梳理题目中的关系，并快速的进行解题.因此，如果是针对于高中物理中在一条直线上的相向运动或者是同向运动的问题中都能够有效的利用图像法来去进行解题.
但是在解题的过程中应该注意以下的三个问题，也就是所利用图像法进行解题时需要注意的三个解题步骤：第一，运用图像法首先需要对题目中的物体运动特征有一个全面的把握，要能够对物体运动的性质以及规律等作为物理建模的基础，才能够更好的去建立一个清晰地图像；第二，在构图的过程中要能够结合相应的关系以及坐标系来去将物体运动的图线准确的标注出来；第三，在构图成功后要能够通过图像中所构建出来的图像的斜率、面积等等物理意义来进行物理的解题，才能够更有效的利用图像法帮助学生来解决高中物理中的运动学相关问题.
例2有一块质量为M的木板，如果这块木板正放在光滑的水平面上，如果在木板上有一个质量为m的小铁块，当这个小铁块以初速度为V0从木板的一端滑向另一端，如果将这个完整的木块分为两块大小一样，也就是长度和质量都相等的两个小木板A、B，两块小木板挨在一起并且也放在光滑的水平面上，同样用小铁块以初始的速度V0从一端滑向另外一端，那么( ).
A.小铁块仍然可以从一端滑到另外一端
B.小铁块会从B的木板上滑出
C.小铁块不会从B木板滑出，而是会停留在B木块上
D.无法判断最终结果
针对于以上的物理选择题，根据题目中给出的相关信息，能够构建出如图3所示的图形：
图3
那么根据题目的信息以及图像就能够作出两种情景进行思考，第一种，在图像中，三角形的面积所表示的就是木板的长度；第二种情景，当铁块在木板A上进行滑行的时候与前者是一样的，当滑到B木板上之后，在图上相对应的是线段1，A木板运动在图像上表示的2，那么当铁块与木板B进行共同的运动，所对应的是图像中的线3，因为木板四边形的面积是要比三角形M的面积要更小，所以就能够得出小铁块并不会滑出木板B，而是会停留在木板上，所以正确的答案就是C选项.
在以上的例题中就是利用图像来去解决动力学综合的问题.在对于这一类题目的解题过程中.利用图像法首先要能够清楚的梳理出题目中物体受力的特征是什么，运动的规律是什么，然后借助图像的方法来将题目中的这些运动的状态和过程来去分别的、仔细的表示出来，最后就是根据图像结合题目的信息以及所学的知识来去进行比较、分析、推理和解答，就能够有效的借助图像法来帮助学生更加直观、高效的去思考和解决问题.
应用图像法解题要结合不同的题目类型以及学生自身在解题过程中的“偏好”来去进行解题，要对图像法发进行灵活的运用而不是“死”的运用，才能够帮助学生进行解题，而不会成为学生解题中的一种累赘，切实的帮助学生提高高中物理解题的效率和质量.
例3有两个质量都相同的木块A和B，将这两块木块放在统一光滑的水平面上，并且木块中间由一根弹簧所连接，一开始弹簧是处于自然的状态，如果现在用水平恒力F推动木块A，那么在这个过程中，当弹簧第一次被压缩到最短的过程中( ).
A.当AB的速度相同时，加速度aA=aB
B.当AB的速度相同时，加速度aA>aB
C.当AB的加速度相同时，VA>VB
D.当AB的加速度相同时，VA 通过以上题目中信息的获取与整理，能够将所有的信息通过图像的方式展现出来(如图4所示)： 图4 在通过推力F将A木块进行推动的过程中，木块A和木块B是一种A向右运动的方式，那么就能够分析出来开始的VA>VB，并且在初始的阶段一定存在aA>aB的关系，然后当aA逐渐在减小而aB在逐渐增大时，这个过程就能够通过以上的图像来进行表示，那么从图像中就能够快速的了解到，当两者的速度一致的时候aA 从以上的图像法中能够了解到，借助图像法将题目中物体运动的状态和过程通过图像来展现出来，能够让学生在图中能够清晰明了的知道两个物体在运动过程中的一个状态变化以及交叉点，等等信息，学生根据这些信息就能够快速的获取到相对应的答案，者相比较于直接的进行计算或者是联想能够更加的有效与准确.所以在高中物理解题的过程中，针对于运动学的相关问题，学生首先能够先尝试着通过图像法来进行表达、思考和求解，有时候能够为学生带来更加高效的解题. 通过解析上述几个例题，我们可以知道图像法对解题简便有极大好处，利用图像法在解题的过程中能够有效的帮助学生将一致的物理信息与物体的运动状态、过程等更加直观的通过图像的方式展现出来，在图像中能够有一个更加清晰地物理关系，学生在对于图像进行分析与思考的时候就能够更加的清晰与明确，或者相比较于传统的解题方法而言更加的快捷、高效与准确，因此在高中物理关于运动学的相关解题教学引导的过程中，学生们更应该加强这方面的训练，尽早掌握图像法，从而提高解题速度，要重视在平时训练中对图像法的灵活运用，培养一个良好的图像法解题的思维和技巧，才能够帮助学生在考试中更加熟练、快速的进行方法的使用与解题，提高学生解题效率的同时也能够促进学生物理解题能力的提升.
