过程图像辅助解题的物理教学实例研究

1 / 4 过程图像辅助解题的物理教学实例研究 过程图像辅助解题的物理教学实例研究 徐苏华 （浙江省桐庐中学） 利用图像分析和解决问题，是物理教学的重要目标。高中物理中常见的图像包括两类：一是表示受力情况或运动过程的过程图像，二是表示物体各种规律的规律图像，如速度图像、位移图像等。图像作为一种特殊的语言，是物理解题思维的一种十分有用的工具。美国有位学者说过：“如果一个特定的问题被转化为一个图形，那么，思想就整体地把握了问题，并且能创造性地思索问题的解法。”物理中的各类图像往往可以帮助我们建立起 关于事物及变化的生动图景，对问题形成正确合理的心理表征，同时它也为建立有关代数式奠定了基础，也可促进对题意的理解。 一、借助草图建立方程 例 1：如图 1 所示，质量为 10 kg 的物体在 F 200 N的水平推力作用下，从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水平地面的夹角 37。力 F作用2 秒钟后撤去，物体在斜面上继续上滑了秒钟后，速度减为零。求：物体与斜面间的动摩擦因数和物体的总位移 s。（已知 sin37， cos37， g 10 m/s2） 2 / 4 本题是利用牛顿运动定律求解的动 力学两类问题中的典型实例，学生若不规范作图，对两个过程中的加速度往往容易出错，导致错解。如果学生能结合题意把前后两个运动过程的受力图示画好，并将运动关系在图中标出（如图 2所示），就可以很方便地列出相应的方程，从而大大提高解题的正确率。 二、从图形中寻找潜在关系 例 2：一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央。桌布的一边与桌的 AB边重合，如图 3。已知盘与桌布间的动摩擦因数为 1，盘与桌面间的动摩擦因数为2。现突然以恒定加速度 a 将桌布抽离桌面，加速度方向是水平的且垂直于 AB 边。若圆 盘最后未从桌面掉下，则加速度 a 满足的条件是什么？（以 g表示重力加速度） 本题是两个物体多个运动过程的典型实例，最大的难度就在桌布与小圆盘两者运动的关系不清楚，怎样将两者联系起来？由于一般的学生不注重作图，使得学生初次接触时，往往不易做对。可以说，能否正确作出过程的示意图，找出桌布与小圆盘潜在的关系，是能否顺利求解的关键所在。要正确求解，先根据题中的立体示意图转化为平面示意3 / 4 图，以便作图，再结合运动过程，作出相应的示意图（如图4 所示），找出小圆盘与桌布和桌面间的位置关系（ S S1L/2， S1 S2 L/2）以及小圆盘在桌布上加速和桌面上两个运动的关联（ v a1t1=a2t2），就可顺利求解。 三、通过图形展现过程，加深对题意的理解 例 3：如图 5 所示，在光滑的水平面上放着质量都为m 的三个物块，其中 B 和 C 静止，中间夹着一根质量不计的弹簧，弹簧处于自然伸长状态，若物块 A 以水平速度 v0 与物块 B发生碰撞，且黏合在一起，求整个过程中：（ 1）弹簧具有的最大弹性势能；（ 2）物块 C 的最大速度。 本题是多物体、多过程的问题。若不作图，学生对运动过程往往是很模糊的，对运动过程中遵循的规律会乱套公式 ，很容易漏失 A、 B 两物碰撞机械能损失的过程，也从而错解。在讲解此类问题时，要非常注重画过程示意图，通过作图，来正确分析物体的运动过程，加深对题意的理解。当然，作图要结合力和运动的关系，作关键时刻的图示（如图6 所示）。一般来说，往往图作好了，大部分学生对这个复杂的运动过程也清楚了，如图 6 中（ 1）（ 2） A、 B 两物体动量守恒，机械能不守恒，（ 2）之后的过程动量守恒，机械能守恒，（ 4）弹簧第一次恢复原