高中物理教学中的图像问题浅析

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1、高中物理教学中的图像问题浅析　　在高中物理学中，两个物理量间的函数关系，不仅可以用公式表示，而且可以用图像表示。物理图像是数与形相结合的产物，是具体与抽象相结合的体现，它能够直观、形象、简洁地展现两个物理量之间的关系，清晰地表达物理过程，正确地反映物理规律。通过分析最近几年全国综合理科能力测试试卷的物理试题部分，我们可以发现，物理图像在解决物理问题的过程中起到非常重要的作用。而且有关图像的题目大体上呈现增加的趋势，所以物理图像的教学很值得我们思考、研究。　　一、物理图像在教学中的作用　　1.利用物理图像可以直观形象地描述某一物理现象、物理概念、物理规律、物理过程。　　物理

2、问题可以用文字表述、数学公式或图像描述。公式表述称为代数法，用图像表述称为几何法。公式从数学角度看比较精确，但物理意义较抽象；而图像则更加直观、生动、形象。在某些情况下，用图像表述物理问题，往往比用语言或公式更加明确、形象，有利于学生理解和记忆。例如，力的平行四边形定则的三种表述方式中，以图像法最为直观明了。又如，反射定律、折射定律的图像表示，比文字叙述更为简洁明了。其他图像如力的示意图、力的图示、电场线图、布朗运动图、各种光路图等，都可以形象地描述相对应的物理情景。4　　在物理学中，一个状态往往是由几个状态参量来表征的。如运动学中的匀速直线运动是由位移、速度、时间三个量

3、描述的。一个状态对应着一组状态参量，如果用状态参量作为坐标轴来建立坐标系，一个物理状态就可以由坐标系中的一个点表示。如匀速直线运动的v-t图上，直线上任一点表示该点的速度和时间。如果把物体所处的各个状态连接起来，就是物体的状态变化过程。　　数学公式配合物理图像表达物理规律，可以加深学生对规律的理解。例如，光电效应中的爱因斯坦光电效应方程：E■=■mv■■=hv-W，用数学公式表达了光电子的最大初动能与入射光频率之间的关系。如图形象地表达了光电子最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率而增大的线性关系，直观地看出光电效应的产生有一个最低频率（极限频率ν）。　　利用物理图像

4、可以描述仪表的结构、实验实物图像及实验原理图等。如高考试题中游标卡尺的读数就要求学生既会操作又会读图。　　2.利用物理图像帮助学生形成物理概念，建立物理规律。　　物理概念和物理规律往往是比较抽象的，在进行物理概念和物理规律的教学时，常常采用“抽象概念形象化”的方法或建立“物理模型”的方法描述物理情景。通过利用形象化的物理图像，可以帮助学生理解和记忆抽象的物理概念、规律。例如，在电场和磁场的概念教学时，就可以用“光芒四射”的图像描绘正点电荷的电场线，用“众矢之的”的图像描绘负点电荷的电场线。　　利用物理图像建立物理规律在实验中经常用到。如欧姆定律的得出，就是将得到的实验数据

5、（U、I值）在坐标系中描点，得到的I-U图像是一条过原点的直线，从而总结出了欧姆定律。4　　3.利用物理图像推导物理公式。　　物理公式一般都用代数的方法推导，然而有些公式使用图像方法推导则较简明方便。例如，匀速直线运动的位移可以利用速度图像来求，即位移的数值等于v-t图来求位移，即做匀速直线运动的物体，在时间t内的位移的数值等于速度图线下方的图形的面积，具体推导可参见教材。　　4.物理图像有助于培养学生的形象思维能力。　　形象思维是在感性认识的基础上通过意象、联想和想象揭示客观对象本质及其规律的思维形式。形象思维是通过生动的形象反映客观世界的。物理形象思维是以思维表象为思

6、维材料而进行的思维。物理表象是物理形象在人脑中的间接概括的反映，而物理形象主要来源于实践。　　二、注重培养学生对坐标图像的理解、分析和应用能力　　1.正确理解坐标轴表示的物理意义及各段曲线的变化规律。　　在高中物理中，用坐标系描述物理量间的变化规律的例子非常普遍，而且有些图像从形状上看十分相似，如力学中的位移图像（s-t）和速度图像（v-t）；简谐运动图像和机械波图像等，如果学生没有准确把握图像所表达的物理意义，就很容易混淆，所以教师要注重对学生读图能力的培养。　　2.引导学生走出习惯性的思维误区。　　在图像的教学中，遇到的另一个问题是学生容易被平时习惯的思维限制，凭直觉

7、和表象理解物理图像。而有些物理图像是强调矢量性和动态的，并且要与所处的背景和实际相符，所以学生在理解图像的物理意义时有很大障碍。4　　3.注重情景与图像间的切换，有助于解读图像。　　解读坐标图像的另一条有效途径是根据图像模拟出相应的物理情景，把抽象的图像过程转化为具体形象的物理模型，物理模型能帮助学生建立清晰的物理图景，起到疏通思路的作用，使物理问题由难化简、由繁化简优化教学过程的作用。　　把抽象的图像物化到生产、生活实际中，这也是目前高考中能力立意的题目要求，这种题目本着高起点低落点，重能力淡知识，要求学生能从抽象的图像中摄