王麗娜

摘要：高中物理問題的解決方法有很多，文字法、公式法、圖像法。這幾種不同的方法，在探究同一個物理現(xiàn)象或者規(guī)律上相互補(bǔ)充。其中物理圖像法最容易讓人理解，更它比枯燥文字和公式形象具體。本文分析了物理圖像的起源，給出了物理圖像與數(shù)學(xué)圖像之間對應(yīng)關(guān)系的五要素，即軸、點(diǎn)、線、面（積）、形以及相應(yīng)的物理實(shí)例.

關(guān)鍵詞：物理圖像；高中物理；教學(xué)方法

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1672-1578（2017）09-0185-01

1.什么是物理圖像

物理圖像就是用感官直接可以感受到的擬合數(shù)學(xué)表達(dá)和實(shí)驗(yàn)的圖像，也就是可以生成可視化的印象。物理圖像起源于數(shù)學(xué)圖像，其思想來源于數(shù)形結(jié)合.笛卡爾（R. Descartes）引入了直角坐標(biāo)系后，代數(shù)學(xué)從此便有了一個幾何的表述.人們可以用圖形來直觀地描述那些抽象的代數(shù)方程，也可以用代數(shù)方法來研究幾何問題，這就是解析幾何.在代數(shù)學(xué)中引入圖像，用數(shù)學(xué)家的話說就是數(shù)形結(jié)合.

2.圖像的各個層次的物理意義

圖像的物理意義主要通過"軸"、"點(diǎn)"、"線"、"面"、"形"五個方面來體現(xiàn)，教學(xué)中應(yīng)從這五方面入手，予以明確。

2.1 物理圖像中"軸"的物理意義。"軸"是認(rèn)識圖像的基礎(chǔ)。，若x軸表示時間，y軸表示位置，則該圖像反映了某質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動時，位置與時間的關(guān)系.若令x軸和y軸分別表示其他的物理量，則該圖像又可以反映在某種情況下相應(yīng)的物理量之間的關(guān)系.

2.2 物理圖像中"點(diǎn)"的物理意義：物理圖像上的"點(diǎn)"代表某一物理狀態(tài)，它包含著該物理狀態(tài)的特征和特性。從"點(diǎn)"著手分析時應(yīng)注意從以下幾個特殊"點(diǎn)"入手分析其物理意義 。

⑴截距點(diǎn)。它反映了當(dāng)一個物理量為零時，另一個物理的值是多少，也就是說明確表明了研究對象的一個狀態(tài)。如圖1中，圖像與縱軸的交點(diǎn)反映出當(dāng)I=0時，U=E即電源的電動勢；而圖像與橫軸的交點(diǎn)反映出電源的短路電流。

⑵交點(diǎn)。即圖線與圖線相交的點(diǎn)，它反映了兩個不同的研究對象此時有相同的物理量。如圖2中的P點(diǎn)表示甲、乙物體相同的時刻具有相同的位置。

⑶極值點(diǎn)。它可表明該點(diǎn)附近物理量的變化趨勢。如圖3中的D點(diǎn)表明當(dāng)電流等于E/（2r）時，電源有最大的輸出功率。

⑷拐點(diǎn)。通常反映出物理過程在該點(diǎn)發(fā)生突變，物理量由量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。拐點(diǎn)分明拐點(diǎn)和暗拐點(diǎn)，對明拐點(diǎn)，學(xué)生能一眼看出其物理量發(fā)生了突變。如圖4中的P點(diǎn)反映了加速度方向發(fā)生了變化而不是速度方向發(fā)生了變化。而暗拐點(diǎn)，學(xué)生往往察覺不到物理量的突變。如圖5中P點(diǎn)看起來是一條直線，實(shí)際上在該點(diǎn)速度方向發(fā)生了變化。

2.3 物理圖像中"線"的物理意義："線"：主要指圖像的直線或曲線的切線，其斜率通常具有明確的物理意義。物理圖像的斜率代表兩個物理量增量之比值，其大小往往代表另一物理量值.如S-t圖像的斜率為速度，V-t圖像的斜率為加速度、Φ-t圖像的斜率為感應(yīng)電動勢、U-I圖像的斜率為負(fù)載的電阻等。

2.4 物理圖像中"面"的物理意義："面"：是指圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積。有些物理圖像的圖線與橫軸所圍的面積的值常代表另一個物理量的大小.利用求面積的方法，計(jì)算有關(guān)問題，可使有些物理問題的解答變得簡便，如V-t圖像中所圍面積代表位移，F(xiàn)-S圖像中所圍面積為力做的功，P-V圖像中所圍面積為氣體壓強(qiáng)做的功。S-（1/V）圖像與1/V軸所圍的面積代表時間等。

2.5 物理圖像中"形"的物理意義："形"：指圖像的形狀。由圖線的形狀結(jié)合其斜率找出其中隱含的物理意義。例如在V-t圖像中，如果是一條與時間軸平行的直線，說明物體做勻速直線運(yùn)動；若是一條斜的直線，說明物體做勻變速直線運(yùn)動；若是一條曲線，則可根據(jù)其斜率變化情況，判斷加速度的變化情況。在研究小電珠兩端的電壓U與電流I關(guān)系時，通過實(shí)驗(yàn)測出在不同電壓下通過小電珠的電流，作出U-I圖線，得到的是一條曲線，通過對圖線斜率的分析可得出：在實(shí)際情況下，小電珠的電阻隨著溫度的變化而發(fā)生了變化。

3.圖像法在平時的教學(xué)中的應(yīng)用

圖像法解題有許多優(yōu)點(diǎn)，但如何讓學(xué)生領(lǐng)會并掌握這種行之有效的方法并非簡單，在教學(xué)中應(yīng)著重從圖像物理意義、坐標(biāo)選取等方面加以指導(dǎo)訓(xùn)練。首先，根據(jù)圖像的物理意義的把握，能自覺的處理解決與圖像有關(guān)的物理問題。教師在平時教學(xué)時要經(jīng)常的把物理概念。定義。規(guī)律等教學(xué)圖像化，這樣通過平時的潛移默化讓學(xué)生對圖像有個扎實(shí)深刻的理解。教師在教學(xué)分析圖像時講清講細(xì)講透。在上述的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)際問題要求，靈活的建立坐標(biāo)，應(yīng)用圖像解決實(shí)際問題。

總之，通過長期的訓(xùn)練，使學(xué)生能正確利用圖像解決問題。當(dāng)然在應(yīng)用在物理教學(xué)中應(yīng)提倡解析法與圖像法的有機(jī)結(jié)合。圖像法是解決物理問題的一種重要手段，我們在平時的教學(xué)中要善于培養(yǎng)學(xué)生識圖、建圖、用圖的能力，努力提高學(xué)生的基本素質(zhì)。endprint