浅谈物理图象方法的应用

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1、浅谈物理图象方法的功能高中教学部严永林在物理学中，两个物理量间的函数关系，不仅可以用公式表示，而且还可以用图象表示。物理图象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、形彖、简洁的展现两个物理量Z间的关系，清晰的表达物理过程,正确地反映实验规律。新教材屮也重点强调了图象的地位，并注重运用数形结合的思想分析物理运动。这是因为物理图象不仅仅是能简单直观地表达物理关系变化和物理规律的一种方式，而且有吋也是分析和解决物理实际问题的一种有效方法与途径。因此，研究物理图象的智能价值，对提高物理教学的效益是十分必要的。在教

2、学上，运用物理图象来分析与解决物理问题，其主要功能有：1、运用图彖直接解答问题。一些对情景进行定性分析的问题，如判断物理对象的状态、物理过程是否能够实现、物理的大小比较、物理量的变化、做功情况等，常可运用图象直接解答。而由于物理图象的直观、简洁和形象，因此解答往往特别简捷。这对帮助学生理解物理概念，掌握物理规律，培养学生思维的敬捷性、深刻性是很有效的。【例题1]一物体做加速直线运动，依次通过A、B、C三点，AB二BC。物体在AB段加速度为如，在BC段加速度为d2，且物体在B点的速度为=圧土，贝ij2A.a>a2B・°

3、=。

4、2C.a

5、爬行，它的速度与到蚁巢屮心的距离成反比,当蚂蚁爬到距巢屮心的距离L}=m的A点处时，速度是v}=2cm/s。试问蚂蚁从A点爬到距巢中心的距离L2=2m的B点所需的时间为多少？【点拨解疑】木题若采用将A3无限分割，每一等分可看作匀速直线运动,然后求和，这一办法原则上可行，实际上很难计算。题中有一关键条件：蚂蚁运动的速度V与蚂蚁离巢的距离兀成反比，即丄*兀，作出丄图象如图2所示，为一条通过原点的直线。从图上可以看出VV梯形ABCD的面积，就是蚂蚁从A至B的时间:111L;r（w宀）占=75s点评：解该题的关键是确定坐标轴所代表

6、的物理量，速率与距离成反比的条件，可以写成reel，也可以写成丄*兀，若按前者确定坐标轴代表的量，图XV线下的面积就没有意义了，而以后者來确定，面积恰好表示时间，因此在分析时有一个尝试的过程。【例题3】在光滑的水平面上有一静止的物体，现以水平恒力甲推这一物体，作用一段时间后，换成相反方向的水平恒力乙推这一物体。当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间和同时，物体恰好回到原处，此时物体的动能为32J。则在整个过程中，恒力甲做功等于多少J?恒力乙做功等于多少J?【点拨解疑】这是一道较好的力学综合题，涉及运动、力、功能关系的问题。粗看物理

7、情景并不复杂，但题意直接给的条件不多，只能深挖题中隐含的条件。图3表达出了整个物理过程，可以从牛顿运动定律、运动学、图彖等多个角度解出，特别是应用图象方法，简单、直观，与新教材中的要求结合紧密。作出速度时间图象(如图4所示)，位移为速度图线与时间轴所夹的面积,依题意，总位移为零1/C、1C—(vix2r)=—V2=2Vi22由题意知,占32J,故*亦=8J,点评：该题还有其他多种解法，以拓宽思路，培养多角度解决问题的能力。3、运用图象处理实验数据，寻找物理关系或物理规律。用图象来处理数据，可避免繁杂的计算，较快地找出物理量之

8、间的关系和规律，或需求物理量的平均值、累计值，也可用来定性的分析误差。【例题4】如图5所示，d是某电源的图线，b是电阻的C/J图线,这个电源的内阻等于。把这个电源和这个电阻/?串联成闭合电路，电源消耗的总功率为。【点拨解疑】这是一道电源的U-I图线和电阻R的U-I图线题，只要知道了图像的物理意义，答案利用图像的斜率、截距、面积、交点坐标就可以求解。运用图彖解题的教学建议：1、运用图彖首先必须搞清楚纵轴和横轴所代表的物理量，明确要描述的是哪两个物理量之间的关系。如辨析简谐运动和简谐波的图象，就是根据坐标轴所表示的物理量不同。2

9、、图线并不表示物体实际运动的轨迹。如匀速直线运动的s-t图是一条斜向上的直线，但实际运动的轨迹可能是水平的，并不是向上爬坡。3、耍从物理意义上去认识图象。rfl图象的形状应能看出物理过程的特征,特别要关注截距、斜率、图线所围面积、两图线交点等。很多情况下，写出物理量的解析式与图彖对照，有助