楊鑫

【摘 要】 高中物理中，無論是動(dòng)力學(xué)知識(shí)，還是實(shí)驗(yàn)觀察，都會(huì)涉及多對象、多過程的分析，而利用物理圖就可以實(shí)現(xiàn)化繁為簡的處理。本文就高中物理必修內(nèi)容的直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)、實(shí)驗(yàn)觀察，及電磁學(xué)知識(shí)中的一些典型的物理圖的應(yīng)用，從方法上加以分析提煉，以體現(xiàn)出圖解物理的直觀與簡潔。

【關(guān)鍵詞】 物理教學(xué) ?巧妙用圖 ?方法歸納

皮亞杰在發(fā)生認(rèn)識(shí)論中提出的圖式，是表象與概念的組合，是形象與抽象的結(jié)合。而畫圖思考的過程中，學(xué)生用眼睛看，用手去畫，用腦去思考，實(shí)現(xiàn)人與外界的間接的相互作用。得出抽象的概念和規(guī)律相對應(yīng)的圖，是一種概括化的，并從客觀世界抽象出典型的物理特征且反映物理規(guī)律的圖。這種圖就是一種物理模型，是形象思維與抽象的產(chǎn)物。學(xué)生通過對物理模型的掌握，去同化和順應(yīng)頭腦中原有的圖式，在不斷建立新的平衡的過程中掌握了物理知識(shí)，這也是圖解物理的心理學(xué)依據(jù)。

一、挖掘圖與物理過程的聯(lián)系

關(guān)于物理中圖的重要性的一個(gè)有力佐證就是，翻開高中物理教材，隨便哪一節(jié)內(nèi)容中都有相關(guān)的物理圖作為輔助。此外，在生產(chǎn)生活中，建房造橋前都要有相關(guān)的工程圖、結(jié)構(gòu)圖。工業(yè)制造中也必須有設(shè)計(jì)研發(fā)圖，生產(chǎn)流程圖。所以圖在生產(chǎn)生活中無處不在。那么很自然，對于基礎(chǔ)學(xué)科物理的學(xué)習(xí)中，理應(yīng)體現(xiàn)出圖的重要地位。

因此，在講解物理過程時(shí)教師要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用圖解的能力，教會(huì)學(xué)生準(zhǔn)確理解相應(yīng)的物理過程在圖解中的表示方法。例如：物體從起點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)時(shí)的位移可以用v-t圖解的面積表示，電源的內(nèi)阻r可以用U-I圖解的斜率表示等等。

教師還要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真分析、理解圖解的內(nèi)涵和外延，使對復(fù)雜過程的抽象理解轉(zhuǎn)化為清晰、直觀的圖解認(rèn)識(shí)，使得學(xué)生的思路更加清晰、巧妙、靈活。例如：變力做功、非勻變速運(yùn)動(dòng)、求解交流電的有效值等過程我們都可以用圖解法表示出來。

另外，在教學(xué)中應(yīng)注意方法，讓學(xué)生更容易理解。比如在講授勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間位移圖解時(shí)，有些學(xué)生由于沒有很好地掌握位移的概念，又不結(jié)合實(shí)際分析，輕易地把該圖解理解為物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。也有少數(shù)學(xué)生讀不懂這類圖解，在數(shù)學(xué)中這是很簡單的直角坐標(biāo)和正比例函數(shù)關(guān)系，在此有必要對比著講解。又如講振動(dòng)圖解時(shí)，也有學(xué)生把圖解與振子的軌跡混淆，振子的振動(dòng)過程分析不清。學(xué)習(xí)了波形圖后，如果學(xué)生自己不理解兩類圖解的含義，要分清楚振動(dòng)圖解和波形圖并不容易。波動(dòng)看前，振動(dòng)看后，這些細(xì)節(jié)之處看起來不重要，然而這是培養(yǎng)學(xué)生分析問題、應(yīng)用數(shù)學(xué)手段處理問題的能力和提高思維能力的最佳例子。實(shí)際上解決物理問題的關(guān)鍵在于構(gòu)建物理模型，將實(shí)物和文字表述用理想模型和圖解表示出來。學(xué)生要做到這點(diǎn)，要靠平時(shí)多看、多練。同時(shí)也要求教師在課堂上多示范。

二、利用圖解物理的方法

圖解物理的過程就是，第一步仔細(xì)審題同時(shí)劃出關(guān)鍵詞;第二步將題目轉(zhuǎn)變成相應(yīng)物理圖，注意需在圖上進(jìn)行詳細(xì)的物理量的標(biāo)注，目的是盡可能完整地展示題目的原意;第三步對應(yīng)著圖而列出相關(guān)的物理關(guān)系式并求解;第四步結(jié)合題圖進(jìn)行必要的分析討論。

例如，受力分析圖與運(yùn)動(dòng)分析圖相結(jié)合，能方便解決動(dòng)力學(xué)問題。高一物理的勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，處理常規(guī)問題的關(guān)鍵就在于：1. 從受力分析角度找出物體所受的合外力，即外界對做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所提供的向心力;2. 從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)時(shí)需要的向心力。再利用圓周運(yùn)動(dòng)物體的受力的供需關(guān)系進(jìn)行列式求解即可。

例：球做圓錐擺時(shí)細(xì)繩長L，與豎直方向成θ角，求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度ω。

再如：如右圖所示的單擺模型，在圖中C位置時(shí)，懸線與豎直方向的夾角為θ，擺長為L，如已知此時(shí)線的拉力為T，求小球此時(shí)的速度大小。

解析：與上題的圖對比可發(fā)現(xiàn)，上題為水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，而本題則屬于豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，因而從圖中可以看出圓心的位置不同，然后根據(jù)在圓周運(yùn)動(dòng)中指向圓心的合外力提供向心力，就可列出所供向心力的表達(dá)式。還有由本圖很容易發(fā)現(xiàn)，小球到圓心的距離就是擺長，進(jìn)而得到半徑?？傻茫篢-G1=Fn 即 T-mgcosθ=mv2/L，解出方程就可。

結(jié)合這兩題的求解過程可以發(fā)現(xiàn)，所供合外力的正確求解需結(jié)合受力圖和圓心的位置圖，而所需的向心力中的半徑的表達(dá)式也需結(jié)合圓心位置圖。而圖畫好后，則只需看圖列式就可以了。對于較為復(fù)雜的圓周運(yùn)動(dòng)，如多對象的問題，也只要用上面的分析方法，列出對應(yīng)的表達(dá)式進(jìn)行求解對比就可以得出答案。

總之，圖解能直觀、形象地簡化物理過程，是快速解題的一種有效方法，但如何讓學(xué)生掌握這種行之有效的方法、提高學(xué)生運(yùn)用圖解的能力是教師在教學(xué)中應(yīng)該重視、思考的問題。因此在教學(xué)中應(yīng)提倡解析法與圖解法的有機(jī)結(jié)合。兩種形式之間是可以相互補(bǔ)充、相互轉(zhuǎn)化的，數(shù)缺形時(shí)少直觀;形少數(shù)時(shí)難入微。應(yīng)該說利用圖是解決物理問題的一種重要手段，教師在平時(shí)的教學(xué)中要善于培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖、建圖、用圖的能力，努力提高學(xué)生的基本素質(zhì)。

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