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淺議如何培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用圖集解決物理問題的能力

◇山東張紅

圖象在物理教學(xué)中的運(yùn)用非常廣泛,在學(xué)習(xí)力學(xué)、電學(xué)以及熱學(xué)等內(nèi)容時(shí)經(jīng)常用到．圖象不僅能夠清晰地表現(xiàn)出物理量間的關(guān)系,直觀地描述物理過程,還能夠有效地展現(xiàn)物理規(guī)律．使用圖象來解答物理問題,能夠使解題的過程變得更加簡單,使物理意義變得更加直觀．由此可見,讓學(xué)生理解圖象的意義,使用圖象來分析與表達(dá)物理規(guī)律,同時(shí)使用圖象來解決相關(guān)的物理問題非常重要．

1引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)圖象,為深入分析問題打下良好的基礎(chǔ)

在高中物理課堂上,使用函數(shù)來描述物理量間的變化較為常見,例如力學(xué)中的s-t圖象、v-t圖象，或者熱學(xué)中的p-V圖象、V-T圖象等．有些圖象從形狀上看較為相似,如力學(xué)的象s-t圖與v-t圖象,假如沒有準(zhǔn)確地把握?qǐng)D象表達(dá)的具體含義,就很容易混淆,因此教師應(yīng)當(dāng)重視培養(yǎng)學(xué)生的讀圖能力,要求學(xué)生不僅要注意圖象的形狀,還需要理解圖象的物理意義.引導(dǎo)學(xué)生正確觀察圖象是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用圖象解決物理問題的關(guān)鍵．例如學(xué)生在學(xué)習(xí)勻速直線運(yùn)動(dòng)的s-t圖象(圖1)與v-t圖象(圖2)時(shí),教師就可引導(dǎo)學(xué)生從幾個(gè)方面來理解：

1)圖1中的坐標(biāo)軸分別表示什么物理量?其單位是什么?坐標(biāo)的原點(diǎn)是不是從0開始的?

2)圖象上某點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱、橫坐標(biāo)分別表示什么?

3)圖象上縱、橫軸表示的物理量間的函數(shù)關(guān)系是怎樣的?表示的物理情景是什么?

圖1　　　　　　　　　　　圖2

通過上述問題,能夠有效啟發(fā)學(xué)生的思維,幫助學(xué)生對(duì)于圖象表達(dá)的物理情景能夠產(chǎn)生正確的理解.每次遇到新的圖象時(shí),教師都可對(duì)學(xué)生進(jìn)行識(shí)圖指導(dǎo),為今后深入分析各種圖象做好鋪墊．

在引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)和理解圖象后,教師還需要幫助學(xué)生注意實(shí)際問題,帶領(lǐng)學(xué)生充分運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)來分析圖象,作出正確的判斷．

圖3

分析此題是圖象解析題,學(xué)生需要通過分析圖象來解決問題．汽車在起始時(shí)刻的速度為0,在0～1 min時(shí)間內(nèi)，汽車做勻加速運(yùn)動(dòng),此后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)直到停止.2個(gè)階段的加速度大小比較是a1∶a2=3∶1，即F-Ff=3Ff,因此F∶Ff=4∶1．

2將抽象的物理現(xiàn)象圖象化,通過分析圖象解決問題

在物理問題中,物理量間都具有相互約束的關(guān)系,假如采用傳統(tǒng)的解題方法,只能增加解題難度,此時(shí)如果能夠借助合理的圖象,將物理問題中一些較為抽象的物理現(xiàn)象圖象化,就能夠按照實(shí)際情況將其變?yōu)槿S的幾何關(guān)系,使學(xué)生能夠更加直觀地看待問題,理清思路,且還能夠幫助學(xué)生充分吸收課堂所學(xué)知識(shí),提高解題效率．

圖4

分析如圖4,取鐵球勻速向右的方向?yàn)檎较?在產(chǎn)生碰撞前鐵球的速度為v=4 m·s-1,因此產(chǎn)生碰撞前球的動(dòng)量為

p=mv=0.4 kg×4 m·s-1=

1.6 kg·m·s-1．

碰撞后球的速度為

v′=-4 m·s-1,

動(dòng)量為

p′=mv′=-0.4 kg×4 m·s-1=-1.6 kg·m·s-1,

Δp=p′-p=-3.2 kg·m·s-1．

因此動(dòng)量產(chǎn)生了變化．

在高中物理課堂上,多數(shù)物理問題都需要通過綜合分析法來解決,但是計(jì)算的步驟較為復(fù)雜,學(xué)生較容易出現(xiàn)錯(cuò)誤,此時(shí)就可借助圖象來解題,將抽象的物理問題變?yōu)榫唧w的問題,從而明確解題思路．

圖5

分析如圖5所示,假設(shè)飛機(jī)飛過小楊頭頂時(shí)與地面的距離為h,聲音傳播到地面的時(shí)間為t,聲速為v0,公式為h=v0t．同時(shí),在t時(shí)間內(nèi),假如飛機(jī)繼續(xù)飛出x,飛行速度為v,則x=vt,2個(gè)公式對(duì)比可得

v∶v0=x∶h=cot 60°=0.58．

因此飛機(jī)飛行的速度約是聲速的0.58倍．

3借助物理圖象展現(xiàn)物理量間的關(guān)系,導(dǎo)出物理規(guī)律

圖6

圖7

此外,教師還可帶領(lǐng)學(xué)生借助圖象導(dǎo)出相應(yīng)的物理規(guī)律,如想要推理初速度為0的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,就可畫出相應(yīng)的v-t圖象,如圖7．由圖象能夠迅速得出:vt∶v2t∶v3t∶…∶vnt=1∶2∶3∶…∶n;1t內(nèi)、2t內(nèi)、3t內(nèi)…nt內(nèi)的位移之比st∶s2t∶s3t∶…∶snt=1∶22∶32∶…∶n2．

4結(jié)束語

綜上所述,在物理教學(xué)中,教師可充分引導(dǎo)學(xué)生借助圖象來分析與解決問題,如此便能夠培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)．

(作者單位：山東省濱州市鄒平黃山中學(xué))