沈陽市第一中學　郭榮華

物理圖像是數(shù)學與物理、概念規(guī)律與圖形相結合的產(chǎn)物，是抽象思維向形象思維的轉化形式之一，它能夠直觀、形象、簡潔、生動地展現(xiàn)兩個物理量之間的定量關系和變化趨勢，能夠清楚地表述物理過程、體現(xiàn)物理規(guī)律，同時也是分析物理問題的重要方法之一。由于物理圖像具有化難為易、化繁為簡、化抽象為具體、處理實驗數(shù)據(jù)誤差更小等優(yōu)點，同時它又能夠很好地考查學生對物理規(guī)律的理解和應用的熟練程度，因此，一直以來高考中對于物理圖像問題的考查在各部分考點或各種題型中都有很高的出現(xiàn)頻率，從不同層面不同角度考查考生觀察分析、收集信息、推理判斷、作圖處理數(shù)據(jù)、用圖像解決物理問題的能力，可謂是高考重點中的熱點問題。

一、高考命題規(guī)律探究

（一）考查圖像的種類不拘一格

在近三年的高考試題中涉及到的物理圖像的考查不僅包括對常用圖像、基本圖像的考查，同時也涵蓋了諸多對非常規(guī)圖像和拓展變式圖像的考查，以及一些由傳感器獲得的圖像、非熱點圖像的考查。

1.常用圖像、基本圖像

該類圖像一般很少僅就單一知識點進行考查，而是常與其他多個知識點有機地結合在一起進行考查，其所涉及的考點一般均為《考試大綱》中的Ⅱ類要求，要求考生要能夠理解確切的物理含義以及與其他知識的聯(lián)系，并能在實際問題的分析、綜合、推理和判斷等過程中靈活運用，故對考生的綜合能力要求較高。現(xiàn)將高考試題中經(jīng)常進行考查的常用、基本圖像種類梳理如下：

X-t （位移-時間）、v-t （速度-時間）、F-t （力-時力學　間）、a-t（加速度-時間）、F-x（力-位移）、y-x（橫波的圖像）、y-t（簡諧運動圖像）、F-ΔX（彈力-形變量）、A-f（共振曲線）U-I（路端電壓-電流）、U-I（電壓-電流）、E-x（場電磁學　強-位移）、漬-x 圖像（電勢-位移）、Ep-x（電勢能原位移）、U-t（電壓-時間）、i-t（電流-時間）、B-t（磁感應強度-時間）、椎-t（磁通量-時間）熱學、P-T（壓強-溫度）、P-1/V（壓強-1/體積）、V-T（體光學、　積-溫度）、F-r（分子力-距離）原子a-F（加速度-合力）、a-1/m（加速度-1/質量）、U-I（路端電壓-電流）、1/I-R（1/電流-外阻）、1/U-1/R實驗?。?/路端電壓-1/外阻）、I-U（伏安特性曲線）、T2-L（周期2-擺長）

2.非常規(guī)圖像、變式拓展圖像

該類圖像是以常用、基本圖像為基本模型，保持常用圖像的本質屬性不變，通過有目的變換命題中的非本質條件或題目中的條件、結論，合理預設物理背景，轉換問題的內(nèi)容和形式等方式，在“同”中求異，在“異”中存同，從而形成了一些非常規(guī)圖像或變式拓展圖像，諸如機械能守恒條件下的EKEP（動能-勢能）、電路中 P出-R（輸出功率-外阻）、機車啟動中的F-1/V（牽引力-1/速度）、光電效應中的EK-v（動能-頻率）、幾何光學中的 sini-sinγ（入射角正弦-折射角正弦）、安安法測電阻的 隕1-隕2（電流1-電流2）等圖像。由于這類變式拓展圖像具有 “新”“奇”“惑”的特點，面對這類圖像很多考生都深感無從入手，難以應對。因此就要求學生在對常用圖像、常見圖形熟練掌握運用的基礎上，從基本公式、基本結論、基本物理規(guī)律出發(fā)，學會思變、探異、創(chuàng)新，培養(yǎng)出良好的物理思維品質，增強創(chuàng)造性的學習能力。

3.傳感器獲取的圖像

傳感器作為信息采集的重要元件，在自動控制、信息處理等技術中發(fā)揮著重要的作用，而近年來涉及傳感器領域的高考命題也越來越多。由于傳感器的工作原理是對某一物理量敏感的元件將所感受到的信號按照一定規(guī)律轉化成相應的電學信號，故在分析該類傳感器圖像問題時應把握住“兩個關系”：敏感信號和電學信號的轉換關系；環(huán)境對敏感信號影響的關系，就能夠順利地找到傳感器的具體工作原理從而實現(xiàn)對題目的快速突破。

例如2016年上海卷中的第16題風速儀。該題通過將光強信號轉換為電學信號，通過轉速與光照時間長短的關系就能很快確定正確選項。

（二）命題方式有跡可循、有點可抓

高考對物理圖像類問題的考查一般會從如下三個方面進行命題。

1.已知物理過程利用物理圖像實現(xiàn)物理問題的簡化

例1如圖所示，物體從斜面上A點由靜止開始下滑，第一次經(jīng)光滑斜面AB滑到底端時間為t1；第二次經(jīng)光滑斜面ACD下滑，滑到底端時間為t2.已知AC+CD=AB，在各斜面的等高處物體的速率相等，試判斷

A.t1＞t2B.t1=t2C.t1＜t2D.不確定

【解析】本題采用圖像法解決比較簡便，在AB和ACD上運動的初末速度相等，AC段的加速度大于AB段的加速度，在CD段的加速度小于AB段的加速度，做出速度-時間圖像，從圖像上直觀地比較時間的長短.

2.已知物理圖像或繪制物理圖像，通過圖像識別物理現(xiàn)象、分析物理過程、找尋物理規(guī)律

例2兩電荷量分別為q1和q2的點電荷放在x軸上的O、M兩點，兩電荷連線上各點的電勢漬隨x變化的關系如圖所示，其中A、N兩點的電勢為零，ND段中C點電勢最高，則

A.A、N兩點電場強度為零

B.CD間各點的場強方向均向x軸負方向

C.ND段中各點的場強方向均向x軸正方向

D.將一負點電荷從N點移到D點，電場力先做正功后做負功

【解析】本題通過漬-x圖像的斜率可以找尋到電場強度E。根據(jù)圖像中兩點電荷連線的電勢高低的分布可知兩點電荷的電性，進而通過功能關系判斷出電場力做功的正負。

3.“等效圖像”問題即對同一物理過程或物理現(xiàn)象用不同的圖像從不同角度進行描述和闡釋

例如2014年安徽卷第17題中僅給出了一帶電粒子在電場中僅受靜電力作用的電勢能EP與位移x的關系圖像，考查了這一過程中的電場強度、粒子動能、粒子速度、粒子加速度與位移的關系“等效圖像”。

二、備考物理圖像專題的策略和建議

（一）狠抓雙基，夯實基礎

1.基礎知識：物理圖像專題蘊含的基礎知識可以簡單的歸納為“軸、點、線、面、斜率”五大板塊，如下圖所示

①軸：

弄清兩個坐標軸各代表什么物理量，以便了解圖像所反映的是哪兩個物理量之間的關系，通過靈活選取坐標軸可以把一些較為復雜的曲線圖像轉化為簡單的直線圖像，實現(xiàn)“化曲為直”簡化物理問題。同時還要關注坐標的單位和數(shù)量級等細節(jié)，避免后續(xù)計算出現(xiàn)問題。

②線：

注意觀察圖線是直線還是曲線，明確圖像反映的物理意義，并通過圖像進一步確定所代表的函數(shù)關系。一般情況下高考對直線型（包括一次函數(shù)圖像、正比例函數(shù)圖像）圖像考查較多，而對于非線性圖像的考查也基本囊括在二次函數(shù)（如平拋運動的軌跡方程）、正弦函數(shù)（如交變電流圖像、簡諧運動圖像、橫波圖像等）、反比例函數(shù)（如等溫線圖像、機車恒定功率啟動的云原災圖像）、波動函數(shù)中的方波、齒波（如交變電場、交變磁場圖像）四大函數(shù)范圍之內(nèi)。

物理圖像除了要明晰物理量之間的函數(shù)關系外，圖像中的漸近線、復合線、對比圖線等也隱含著重要的物理信息，具有重要的物理意義。

·漸近線：增原賊圖像中的漸近線（圖甲）往往代表物理運動的最終速度。

·復合線：棗原則（分子力-距離）圖像中的合力圖像（圖乙）反映的是分子間引力、斥力共同作用的效果。

圖甲

圖乙

·對比圖線：對比圖線一般反映的是同一物體在不同狀態(tài)下的具有的物理規(guī)律（如一列橫波不同時刻的波形圖，圖丙）或者是相同題設情況下不同物體呈現(xiàn)的物理屬性（如兩個彈簧振子的曾原賊圖像，圖?。?。對比圖線的處理方式要注重“求異”，通過對比找到圖像反映出的物理規(guī)律、物理過程、物理本質等的不同，以“異”為切入點就可以順利的破解題目。

圖丙

圖丁

③點：對于圖像中的特殊點一般有如下6種類型

·拐點：拐點既是坐標點，又是兩種不同變化情況的交界點，即物理量之間的突變點，表示圖像的斜率大小或方向發(fā)生突變，如災原賊圖像的拐點代表加速度的變化。

·截距點：圖線與坐標軸的交點坐標含義與圖像有關，如安阻法測電動勢和內(nèi)阻中的1/隕-R圖線與y軸交點縱坐標表示短路電流的倒數(shù)，與x軸交點橫坐標的絕對值表示內(nèi)阻r。

·交點：交點往往表示不同對象達到的某一物理量的共同點，如在同一U原I坐標系內(nèi)，電阻的U原I圖線和電源的U原I圖線的交點表示兩者連成閉合電路時的工作點。

·端點：端點包括圖線的起點和終點，如2008年寧夏卷中矩形線圈abcd的計時起點位置的不同就決定了圖像的起點和終點的坐標不同，因而處理好圖像端點問題的關鍵在于分析好所研究的物理過程的初、末狀態(tài)。

·極值點：如交變電流圖像中的峰值、共振曲線中的共振點，輸出功率圖像中的最大輸出功率等。

·臨界點：在求解動力學問題中，存在著大量的臨界問題，臨界值和臨界狀態(tài)的形式出現(xiàn)在不同的物理情景中，體現(xiàn)在物理圖像中便是臨界點問題。利用圖像的臨界點盡快確定臨界狀態(tài)找出臨界條件是求解該類問題的基本思維模式。如在摩擦力的相關問題中臨界點往往代表靜、動或動、靜突變；在板塊模型中往往代表板與塊間存在相對靜止、相對運動的突變。

④面：

⑤斜率：

2.基本技能：

處理物理圖像類問題要求學生掌握四項基本技能——繪圖、識圖、改圖、用圖，以上四方面技能對學生的能力要求逐步提高。

①繪圖：該項技能主要體現(xiàn)在以下兩個方面

·對實驗數(shù)據(jù)的處理：要求學生應用描點法得到較為準確的實驗圖像。

·把一些較為復雜的物理過程利用物理圖像進行呈現(xiàn)，實現(xiàn)物理情景向物理圖像的有機轉化，增強對物理過程的理解。

②識圖：從物理圖像中獲取有效信息，準確把握物理量間的數(shù)學特征，充分挖掘物理圖像隱含的條件和信息。

③改圖：根據(jù)同一物理現(xiàn)象或同一物理過程或同一物理規(guī)律，從不同角度不同側面對已有物理圖像進行變化，得到新圖像，從而達到簡化問題、巧解題目的目的。如對曲線圖像進行“化曲為直”、把a-t圖像轉化為v-t圖像、把運動和力圖像轉化為功能圖像等。

④用圖：

·實現(xiàn)物理圖像向物理公式的轉化

如伏阻法測電源的電動勢和內(nèi)阻實驗中，利用物理圖像轉化為原理公式，就可以十分快捷地根據(jù)圖像的截距、斜率信息求解出E、r。

·實現(xiàn)物理圖像向物理規(guī)律的轉化

該類問題一般由所給圖像或所求圖像出發(fā)，結合所含物理規(guī)律，通過分析、判斷或簡單計算確定結論。例如在自感現(xiàn)象中經(jīng)常會考查通、斷電自感的i-t等相關圖像，若想得出正確的選項，需追根溯源到自感現(xiàn)象遵循的物理規(guī)律，根據(jù)通電、斷電瞬間自感電流的特點和規(guī)律才能夠得出正確的判斷。

·實現(xiàn)物理圖像向物理過程的轉化

由物理圖像展現(xiàn)物理情境，細化各段圖線對應的物理過程，利用圖像進行深入推理論證，可有效地提高學生分析復雜物理過程的能力。

（二）探究思變，提升能力

1.提升讀取信息能力：在大多數(shù)情況下，含有同樣信息量的物理圖像相比于文字表述更為簡潔和直觀，因而圖像具有更強大的信息傳遞功能。由于大量的物理條件、物理信息都隱含在圖像之中，那么怎樣能夠快速找全信息、挖掘出隱藏條件、順利地解決物理問題呢，這就要求學生在平時訓練時圍繞“軸、點、線、面、斜率”五大板塊有意識地提升自身讀取信息的能力。

2.提升邏輯推理能力：利用已有條件和必要假設以及依據(jù)物理概念規(guī)律進行的邏輯分析和推理，通過物理圖像在條件間建立聯(lián)系做出正確判斷，體現(xiàn)出對知識的概括化、系統(tǒng)化、與內(nèi)在邏輯化的要求。

通過對近年來高考試題的深入研究和分析，筆者認為物理圖像類問題雖然存在“廣而大”且靈活多變的特點，但考生如果在基礎和能力兩個方面有意識地進行訓練和培養(yǎng)，就應能夠避免機械式的應試，跳離低效的題海，可以自如的應對物理圖像問題，決勝高考。