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物理图像和作图在高中物理力学中的运用

物理图像是运用数和形的结合，恰当地表达各种现象的物理过程和物理规律的一种物理方法。图象的特点是简明、清晰、形象直观、动态过程清楚、使物理量之间的函数关系更加明确，利用它可以防止复杂的运算过程，还可以恰当地表示用语言难以表达的内含，所以物理图像是处理物理问题的重要手段，也是培养学生能力的很好的切入点。

在新高考《考试说明》的能力要求中，“能运用函数图像进行表达、分析”，是应用图像处理物理问题能力的具体要求。在新版中学物理教材中，十分强调应用图像解决物理问题的方法。

图象在教学中有以下几种常见的表现形式：

1、运用图像描述物理概念、规律及物理过程。

2、处理实验数据，总结物理规律。

3、推导某些物理公式。

4、通过作图或对图形分析解决问题。

物理图像的教学是随着物理教学的深入逐渐建立、逐渐完善的。教师应该在平日教学中，要突出图象特点，帮助学生建立对物理图景的全面认识，到达深入学习的目的。在教学环节上，注意对学生进行“识图、用图、画图”的针对性训练，并同时注意这三个环节的相互依存关系，抓典型实例，深入讨论图象反映的问题。对图象的教学，不仅仅是传授知识，更重要的是教会学生利用图象解决问题的方法。

一、识图

1、要让学生理解物理图像的内涵：

物理图像的内涵一般包括：①、弄清坐标轴所代表的物理量(包括单位)、原点及坐标上一些特殊点的含义：②、弄清曲线与坐标轴的交点(截距)、曲线的斜率、曲线上点的切线的斜率的物理含义；③、图像曲线所代表的物理过程是什么？其过程的特点是什么？④、图线与坐标轴所围区域的面积数值的物理含义是什么？⑤、如何运用物理图像表述物理情景，特别是帮助学生理解物理中应用最多的直角坐标系中图象的物理意义，尤其要抓直线形图象的共性。

2、“识图”根底教学举例

①、点和线：图像中的一点对应一个状态，例如P-V图的一点对应一个状态。图像中的一条线表示一个物理过程，例如等压过程；等容过程是用线段表示的。②、截距：图线与坐标轴的交点常具有特殊的意义,例如P-t图与纵坐标轴的交点t=0时的压强值为P0；直线与横坐标轴的交点P=0时的温度为-273°C。③、斜率：某些图线的斜率通常对应一个新的物理量，例如在P-T图中的斜率为气体体积V。④、面积：某些图线下与横坐标轴所围的面积也常表示一个新的物理量，例如V-t图中的面积为S。

3、“识图”训练

V“识图”的教学要求学生对图1图像体会以下含义：

V

V0

V0

t

t0

αθθ

α

θ

图1-1A图1-1

⑴、知道它是什么图像(坐标轴名称，图像名称)。

⑵、反映出什么规律?显然反映出匀变速直线运动规律。由于V＝V0+at，对于匀变速直线运动，加速度a及初速度V0是定值，可见V是t的一次函数，图像为一条直线。

⑶、引导学生从图像上应知道哪些信息?

①、V与t的对应值。②、截距：在t＝0时，纵截距为初速度V0；，横截距为在v＝0时的时刻短。③、斜率：由于a短＝△v／△t，即tgθ＝∣tgα|=a，也就是图线斜率的绝对值为匀变速运动的a。

④、面积：表示时间0～t0的位移⑤、交点：表示a和b两物体速度相等

二、用图

1、类比相似图像，抓区别实施“简语”教学

振动和波中的图象较多，振动图象X-t图和波的X-Y图常令初学者混淆，为此，可在图1-2A中的X-t图对质点在A时刻的运动方向采用“等一下”的比喻，因为下一时刻质点将向上运动。

对波的图1-2B中X-Y图质点A的运动方向采用“追前面”的比喻，因为下一时刻质点A将向下运动。“简语”即简单语言，这种教学方式对图象描述生动，学生容易印象深刻，便于区分记忆。

2、注意图像教学层次要逐渐递进，做好内容铺垫，以解决后面问题。

例1、水平光滑的地面上，放置一个质量为1千克的木块，使其处于静止状态。用大小为2牛的水平力在奇数秒内向右作用于木块。在偶数秒内向左作用于木块，如此反复，求经过100

解析：1秒后末速度VM=at=Ft/m=21/1=2(m/s)

2秒后末速度VM’=VMat=2-21/1=0。

3秒后末速度又和1秒后末速度相同，4秒后末速度又和2秒后末速度相同，从此周而复始。因此做出V-t图，如图1-3所示。

V-t图所围面积S均为正，因此计算S应该是50个大三角形面积的代数和，由面积公式并代入数据可得：S=5022/2=100(m)。即：经过100秒钟物体发生的位移100m。

在以后讲带电粒子在矩形波周期性电压下在两电极间的往复运动，知识点和难点都比拟集中，需要分散难点，如果在高一做好了内容铺垫，讲过质点在往复受力中做往复运动的图象，这样的根底对高二突破难点有重要作用。

图像教学内容