图像法在高中物理解题中的应用

摘 要：物理作为高中教育阶段的一门重要科目，在高考中占据着较大的分值比例.物理知识具有显著的复杂性与抽象性特征，解题难度较初中阶段也相应地有所提升，学生在解题训练中经常会遇到一些难度较大的题目，如果不及时处理将会影响到他们学习物理的积极性和自信心.当运用常规方法无法有效解题时，教师可指导学生应用图像法，帮助他们顺利求得正确答案.本文针对图像法如何在高中物理解题中的应用作探讨，并分享部分个人看法.

关键词：图像法；高中物理解题；数形结合

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2023）31-0106-03

收稿日期：2023-08-05

作者简介：邓敏（1980.3-），女，福建省南平人，本科，中学一级教师，从事高中物理教学研究.

图像法在高中物理解题中有着极大帮助，能够把抽象的理論知识通过具象化的形式展示出来，将题目内容变得清晰易懂，促进更快、更好解题效果的实现.在高中物理解题教学中应用图像法，不仅可以将物理概念变得直观、形象，清晰展示物理量之间的关系，还能够准确呈现无法运用语言清晰描述的内容.教师应指引学生根据实际情况应用图像法进行解题，降低解题的难度，将多变复杂的解题过程变得更为简便，以此培养他们的物理解题能力.

1 高中物理解题中应用图像法的特点

在高中物理解题中应用图像法，就是借助图像更为形象、直观地描述和分析题目内容，把文字叙述的题意通过图像准确地表示出来，有助于学生形成更为清晰的解题思路，有效提高他们的解题正确率与速度，应用图像法主要有以下几个特点.

1.1 构建图像

图像法从实质上来看，就是把题目中涉及的物理量的变化、极值、关系等利用直观化的图像准确、清晰地呈现出来.在高中物理题目中，经常会出现同各类常见函数有关的图像，每个图像和函数之间都存在着对应关系.在高中物理解题教学中应用图像法，主要特征是利用题干中文字描述的内容构建图像，把物理量中的函数关系转变成图像样式，并精准确定图像坐标轴中的变量数据，从而为解决题目指明思路.

1.2 结合图像

高中物理教学内容通常以生活实际中的客观事物与运用为主要背景，通过符号或者文字表示出来.高中生在物理学习过程中，思考与分析物理题目时要以阅读文字和符号信息为基础，结合抽象的逻辑思维能力展开理解及判断，继而在脑海中生成物理问题的表象.在高中物理解题实践中采用图像法，学生应当根据题目信息画出图像与分析关键要素，准确研究和掌握题目中涉及的物理对象，据此建立出相应的物理模型，推动顺利求解.

1.3 数形结合

在高中物理解题中应用图像法，学生可以利用图像深入思考题目内容，深层次地理解物理概念、定理、原理、公式等知识，使其通过图像准确把握物理量、各个条件之间的关系，进而更为深刻地掌握物理理论知识.同时，在高中物理解题教学中，通过对图像法的运用，学生能进一步认识物理题目中文字描述和图像之间的对应关系，也就是数与形之间的关系，有利于他们深入理解数形结合思想的内涵与用法，使其物理思维能力得到较好的改善[1].

2 高中物理解题中应用图像法的对策

2.1 转变常规解题思路，进行图像法解题

在高中物理解题教学中，随着知识难度与深度的提升，学生遇到难题的概率也是越来越大，假如没有及时处理掉这些难题，他们将会陷入解题困境中，会影响接下来的学习与解题训练.对此，当学生遇到一些运用常规方法无法处理的难题时，高中物理教师可提示他们转换一种新的思路去重新思考，特别是在分析部分不需要定量、只需定性分析就能够获得结果的题目，应用图像法通常会起到意想不到的效果，使其顺利突破障碍[2].

例1 一辆汽车正在马路上行驶，汽车在恒定功率下状态由静止转变为运动，在4分钟时间内一共行驶1 800米，那么该辆汽车在4分钟末的速度是（）.

A.等于7.5米/秒B.大于7.5米/秒

C.等于15米/秒D.小于15米/秒.

分析 在处理这一题目时，学生可以先进行一个假想，因为题干中并没有说明这辆汽车是怎么运动的，这时要对汽车的运动方式进行分类讨论，即为加速度减小的加速直线运动或者匀速直线运动，结合这两种情况画出相应的v-t图像，如图1所示，其中曲线表示汽车在做加速度减小的加速直线运动，当两块阴影部分面积一样时，汽车在4分钟末的速度v₁＝2x/t＝2×1 800/4×60 m/s＝15 m/s，由此能够判定出汽车4分钟末的速度比15米/秒小；当汽车做匀速直线运动时，能轻松计算出4分钟末时的速度V₂＝xt＝1 800/4×60 m/s＝7.5 m/s，所以说综合起来正确答案是选项A和选项D.

2.2 巧妙应用斜率知识，进行图像法解题

在高中物理知识学习过程中，斜率是一个同函数图象关系十分密切的知识点，同时斜率还是一个极为重要的参数，能够将函数关系同图像连接起来，结合相关物理规律与性质在图象中通过斜率将特定的物理指标与概念进行表示.当分析物理函数图象时，如果遇到一些比较陌生的图像，高中物理教师也应当指导学生结合特定的物理性质与规律，分析图像斜率自身所表示的具体意义和含义，帮助他们简化处理物理题目内容，使其轻松求得准确结果[3].

例2 如图2所示，这是甲、乙两个物体在同一直线上运动的位置坐标X随时间t变化的图像，已知甲物体在做匀变速直线运动，乙物体在做匀速直线运动，那么在0至t2时间内，下列说法正确的有（）.

A.甲做匀减速直线运动

B.乙做变速直线运动

C.0至t₁时间内两个物体的平均速度是一样的

D.两个物体的运动方向是相反的

分析 A选项，结合位移图像的斜率等于速率可知，甲物体是沿着负方向在做匀速直线运动，故错误；B选项，通过观察发现乙物体的图像切线斜率是在不断变大的，这表明乙物体的运速度是不断增加的，在做变速直线运动，故正确；C选项，结合坐标的变化量等于位移指导在0至t1时间内两个物体的位移大小不一样，方向相反，则平均速度不同，故错误；D选项，结合斜率知识可知甲物体的速度是负，乙物体的速度是正，即两个物体的运算方向相反，D正确.

2.3 善于运用面积知识，进行图像法解题

物理图像不仅可以反映出两个或者多个物理量之间的关系、变化规律和相关性，还会出现一些图形，而这些图形围成的面积通常也具有一定的物理意义，代表着一定的物理量，这也是解题的突破口之一.其实面积是一类极为常见的图像，学生从小学阶段就开始接触，在高中物理解题教学中，要想更好地应用图像法来解题，教师可引导他们运用面积相关知识分析题目内容，

结合图像法形成清晰、明确的解题思路，迅速获得答案，提升解题的准确率[4].

2.4 合理利用截距知识，进行图像法解题

截距一般是出现在直线上，指的是直线与纵坐标轴交点的纵坐标，截距是一个数，有正负之分.在物理学中，截距也通常同某一特殊状态相对应，如：在匀变速直线运动中，v-t图像与纵坐标轴之间形成的截距，往往表示的就是该物体在运动时的初始速度.当处理一些特殊的高中物理题目时，教师可依据题干的具体描述和内容，指导学生利用图像中的截距分析题意，通常能够起到化繁为简的效果，使其打开思路，有效提高他们的解题效率[5].

2.5 采用数形结合思想，进行图像法解题

数和形不仅是数学领域研究的两个既古老又基本的对象，两者之间还可以相互转化.物理图像同样是数与形结合在一起的一种产物，可体现出具体和抽象的相结合，这也是应用图像法处理物理试题的切入点之一.因此，高中物理教师在解题教学中可指引学生借助数形中的数形结合思想应用图像法，将物理量之间的关系直观、生动地呈现出来，明确展示变化过程，这对他们解答试题有着极大帮助，使其在数形结合思想下快速获取正确答案[6].

例3 如图3所示，一根轻质弹簧的劲度系数是k，其中左端同竖直的墙壁相连接，在右端有一个水平力F的作用下，使得这根弹簧从原始状态慢慢拉伸至x₀的长度，那么在这一过程中水平力F所做的功是多少？

分析 通过阅读题目内容，学生发现因为这根弹簧的长度在慢慢变大，所以可理解成水平拉力F全部都用在弹簧的伸长量上面，结合公式F＝kx画出相应的图像，实现数向形的转变.如图4所示，在这一图像中，他们可以结合所学的物理和数学知识知道：图像阴影部分就是水平力F所做的功，所以W＝1/2kx²₀.另外，该做功的数值就是这根弹簧此时所具有的弹性势能.

总而言之，在高中物理解题教学实践中，教师应充分意识到图像法的作用和优势，要求学生除运用一些常规解题方法以外，还要结合具体情况灵活应用图像法，重新分析题目内容、已知条件和数量关系，并发掘出题干中的隐性条件，使其学会根据具体题目画出相应的图像，找到和总结应用图像法的技巧，助推他们突破解题障碍与困境，进而轻松求出题目的答案.

参考文献：

［1］黄承琪.圖像法在高中物理解题中的应用[J].数理化解题研究，2021（28）：96-97.

[2] 葛俊.高中物理图像法解题方法分析[J].数理化解题研究，2021（06）：67-68.

[3] 连培惠.高中物理解题中如何运用图像法[J].中学物理教学参考，2020，49（18）：65-66.

[4] 朱修懿.高中物理“图像法”解题技巧分析[J].中学生数理化（自主招生），2019（09）：32.

[5] 钟立梅.高中物理解题对图像法的灵活运用解析[J].考试周刊，2019（50）：172.

[6] 王金伟.如何巧用图像法开展高中物理解题[J].中学生数理化（学习研究），2019（04）：57.

［责任编辑：李 璟］