图象在高中物理教学中的运用窥探

钱丽华

运用物理图象研究物理问题，具有直观形象，简明清晰的特点.其反映的物理规律易被学生理解与掌握.在整个高中物理教材中涉及众多图象问题，物理图象在物理教学中起着至关重要的作用.基于此，笔者结合多年教学实践经验，浅析对物理图象教学的理解及体会，抛砖引玉，以期为高中物理图象教学提供新思路.

一、物理图象的应用

1.物理图象能正确反映物体运动的规律，根据图象能直接得到各有关物理量的值.如运动学中的“v-t”图象能明确反映质点在不同时间内的运动规律.根据图象直接读出不同时刻的速度“v”值，通过简单计算可求出加速度“a”及时间t内的位移“x”.

2.物理图象能形象，直观地描述物理现象.如在研究电场时，用电场线描述电荷之间存在一种看不见，摸不着的特殊物质，即电场，使无形的东西变为有形的物质，易以学生掌握.

3.运用物理图象能容易验证某些物理定律.如在验证牛顿第二定律实验中，通过做出“a-F”和“a-1/m”的图象是一条过原点的直线，能得到a∝F和a∝1/m，从而验证该定律.

4.运用物理图象能较为正确的测定物理量的值，减小实验误差.如在研究匀变速直线运动中，通过做出“v-t”图象能较为正确地测定加速度a的值，从而避免某些明显错误数据给实验结果产生的影响.

5.运用物理图象有利于研究某些物理规律，如做出输出功率与外电路电阻关系的“P-R”图象，很容易得出：当Rr时，随着R的增大，P反而在减小；只有当R=r时，电源的输出功率达到最大值.

6.应用图象有利于实验误差分析，如在测电源电动势E和内阻r的实验中，因电流表和电压表存在内阻，对实验结果产生影响.做出路端电压和电流关系的“U-I”图象（如图1所示，其中实线为由实验测量数据做出的图线，虚线为考虑电表内阻时实验数据的修正图线），从图象中很容易得出：当电流表内接时，E测图1 二、物理图象的教学策略

在教学中，首先，使学生理解和熟悉物理图象，其次，指导学生正确做出物理图象的方法，最后，引导学生运用图象分析和研究有关问题，培养学生运用这一工具解决物理问题的能力.

1.使学生正确理解函数图象的物理意义

高一学生接触的图象多以数学方面的图象为主，物理图象很少，因此，学生往往单纯的从数学视角去认识图象，缺乏对图象物理意义的理解.如图2所示，“x-t”图象中，学生往往把图象看成质点在该平面内的运动轨迹，其中把AB段当作是质点在水平方向上运动等错误观点.针对高一新生的特点，强调物理图象与数学图象的区别，指出物理图象的坐标轴明确的物理意义，在“x-t”图象中，线段反映的是质点在不同时间

图2的位移情况.图中AB线段表示物体静止，通过讲解、提问、练习等方式，使学生逐步理解图象的物理意义.在图象作业中，有许多学生不标明物理量的符号，单位刻度值等问题，教师应向学生指出物理图象具体的物理量、物体的运动规律和相关物理量在数值、单位上的相关联系，区别于数学纯数值计算，从而培养学生对图象物理意义的理解能力.

2.要讲清物理量之间的函数关系，使学生能正确的做出物理图象

在学生实验中，利用实验数据做出相应的物理图象时，有些学生机械地把坐标系中的点用折线连接，以为这些线段就是要做的图象，这时，教师要引导学生分析这两个物理量之间的关系，运用数学知识判断图象的形状，从而正确做出物理图象，如利用“U-I”图象求电源的电动势E和电源内阻r的学生实验中，先分析由U=E-Ir可知，U与I为线性关系，在U轴上的截距为E，在I轴上的截距为E/r的一条直线，弄清两者关系，使所有的点尽可能地落在这条直线上.通过分析，使学生既能正确做出图象，又能从图象中快捷而正确的得出结论.

3.要深化对图象的物理意义的理解，使学生重视图象学习

物理图象能正确反映物理规律，对图象分析及讨论，还可以获得新的物理知识.如运动学中的“v-t”图象，图象在某一点的斜率表示质点在该点运动时的加速度，故斜率越大，加速度就越大.如研究小灯泡的伏安特性曲线（“I-U”图象），图象的斜率为1/R，故斜率越大，电阻反而越小.又如电场中的电场线，线的疏密程度反映了电场强度的大小，电场线的切线方向即为电场强度的方向，通过类似的例子使学生深化对图象的理解，使学生重视物理图象的学习.

4.引导学生利用物理图象分析问题，培养学生利用图象解题的能力.

如现有一汽车以恒定功率启动，4 min中行驶了1800 m，求4 min末的速度是否为15 m/s？

在解题过程中，我们发现汽车做的并不是匀变速直线运动，无

图3法直接用公式求解，此时可借助“v-t”图象求解.由于汽车以恒定功率发动，牵引力逐渐减小，合外力减小，加速度减小，图象为一向下弯曲的曲线，由于 v-t图象所包围面积的数值等于位移，此时可画出一条匀变速的辅助线（如图3所示），若为匀变速则有x=vt/2，v=2x/t=15 m/s，然后借助匀变速和变加速图象比较，同时保证两图象下面积相等，可得速度小于15 m/s.通过公式法和图象法两种解题思路的分析，使学生认识到运用图象解题的优点，使学生养成使用图象解题的习惯.

5.注意相关物理图象中的相互转换，提高学生对图象的熟练运用能力

如在研究气体性质这部分内容时，根据一定质量气体的状态变化可做出三种图象“p-V”，“p-T”，“V-T”，在教学中注意从一种图象出发，要求学生做出另外两种相应图象，并用图象分析物理过程，求出相关物理量.在波动图象中，已知某一时刻的波形图象，要求学生作出波向左传播，经Δt时间的波形图象；如果波向右传播，经Δt时间波形图象.已知质点的振动图象和机械波传播速度，做出时刻t的波形图象，通过这些训练，使学生能熟练掌握图象间的相互转换.总之，物理图象直观，明了的特点，有利于学生把抽象的物理知识转化为具体的形象的物质，有利于学生对知识的理解与掌握，有利于学生能力的培养，提高了学生利用数学工具解决物理问题的能力.利用图象处理物理问题是学习物理的一种重要方法，因此，在物理教学中应重视物理图象教学.

（收稿日期：2015-11-26）