刍议物理图像法在物理学教学中的应用.pdf

物理学是反映物理现象发生 发展和变化规律的 是研究 引起物质运动和变化的各个物理量的特点及关系的 物理规律 可以用文字来叙述 也可以用数学函数式来表示 还可以用物 理图像来描述 1 物理图像 物理图像是数与形相结合的产物 比枯燥的文字 公式更 容易理解和掌握 它不仅能够直观 形象 简洁地展现物理量之 间的关系 清晰地表达物理过程 还可以恰当地表达用语言难 以简明描述的物理情景 是具体与抽象相结合的体现 物理图 像可以使抽象的概念直观形象 动态变化的过程清晰明了 在 进行抽象思维的同时 充分利用图像进行视觉感知 这有助于 对物理知识的理解和记忆 准确把握物理量间的定性和定量关 系 物理图像有很多类型 如模型图 受力分析图 过程分析图 矢量合成和分解图 函数图像等 2 物理图像法解题的特点 2 1 直观形象 优化解题过程 例题 1 一物体放在凸透镜前可在屏上成放大 3 倍的像 要 想得到放大 2 倍的像 应将物体沿主轴 A 靠近焦点 B 远离焦点 C 越过焦点向光心靠近 D 移动后一定在焦点和 2 倍焦点之间 几何光学透镜成像部分 只有透镜成像公式 1 u 1 v 1 f 用它进行计算时 容易出现漏解的情况 如果根据此公式做出 凸透镜成像的 v u 图和 k u 图 见图 1 就非常直观地反映了 像的放大率随物距和像距的变化而变化的规律 使解题过程得 到简化 由图 1 可知 在屏上得到放大 3 倍的像是实像 且物体 原来在 f 2f 之间 可以看出 实像和虚像均满足题意 所以增大 u 或将物体移入 f 之内均可 故答案 B C 正确 2 2 启迪思维 拓宽解题思路 例题 2 甲 乙 2 辆汽车沿平直公路从 A 地出发 同时同向 驶向 B 地 甲车在前一半时间内以速度 v1作匀速运动 在后一 半时间内以速度 v2作匀速运动 乙车在前一半路程中以速度 v1 作匀速运动 在后一半路程中以速度 v2作匀速运动 问哪辆车 先到达 B 地 图 1凸透镜成像的物理图像 v u 图k u 图 善发展的 刷新 作用 将传统色彩教学与先进的多媒体工具相 结合 为传统色彩教学体系注入新鲜血液 产生新的活性因子 催化出更加合理和艳丽的教学奇葩 4 重视传统民族色彩的解构和融汇 借鉴传统色彩 将本土传统文化和西方色彩理念融汇起 来 借鉴民族色彩中的精华 将其有效地运用到现代色彩理念 中去 丰富中国特色的色彩教育 引导学生观察传统的色彩和 那些过去他们曾熟视无睹的色彩搭配 唤起他们对色彩地域特 色的感知 帮助他们认识中国传统色彩的审美规律 中国传统 色彩典范 如建筑彩画 宗教壁画 民间年画以及中国服饰 京 剧脸谱等 是今天用于当代色彩绘画创作的取之不尽 用之不 竭的源泉 它给人们以许多的启迪和广泛的内涵 这些典范凝 聚着人类对色彩规律研究的智慧与经验 是我们探索绘画民族 化的极好途径 总之 色彩课程教学要适应时代的需要 教师作为传播者 要不断更新 充实自己的相关知识以形成新的知识结构和审美 意识 为学科的建设与发展注入新鲜血液 通过创新教学培养 学生的创新意识和能力 蒉 蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉 刍议物理图像法在物理学教学中的应用 陈 上海交通大学医学院附属卫生学校 上海 201318 摘要 现着重介绍一种能直观 形象地描绘物理规律 解决物理问题的方法 物理图像法 阐述物理图像法在物理学教 学中的应用 关键词 物理图像法 物理学教学 应用 中图分类号 G424 1文献标识码 B文章编号 1671 1246 2009 14 0073 03 教学探讨卫生职业教育Vol 27 2009No 14 73 解法一 公式分析法 甲车在全程中的平均速度为v甲 s1 s2 t v1 t 2 v2 t 2 t v1 v2 2 乙车在全程中的平均速度为 v乙 s0 t1 t2 s0 s0 2v1 s0 2v2 2v1v2 v1 v2 根据数学中的不等式知识可得到 当 v1 v2时 v1 v2 2 2v1v2 v1 v2 即有 V甲 V乙 则有 t甲 t乙 解法二 图像分析法 依题意在同一坐标系中分别做出甲 乙两车运动的 s t 图 见图 2 图 3 由图 2 图 3 可知 直线的斜率表示物体运动的 速度 v1和 v2 无论是 v1 v2 还是 v1 v2 总有 t甲 t乙 即甲车先到 B 地 从上述 2 个解法中我们可以明显地看出 图像能从整体 上清楚地展现物理过程 图像分析法比公式分析法更巧妙 更 灵活 因此该法能拓展学生思维的广度 这是培养学生分析问 题 应用物理图像处理问题和提高思维能力的有效方法 2 3 快速准确 避免烦琐计算 例题 3 在平直公路上 以 6 m s 的速度匀速行驶的自行车 与以 10 m s 的速度匀速行驶的汽车同向行驶 某时刻同时经过 某处 以后汽车开始以 a 0 5 m s2的加速度做匀减速运动 问 自行车追上汽车前 两车何时相距最远 最远距离为多少 解 依题意做出两车运动的 v t 图像 见图 4 图 4 中 a 与 b 分别表示自行车与汽车运动的 v t 图像 加速度是速度图象 的斜率 直线与横轴所围图形的面积表示位移 由图像的物理 意义可知 当两车速度相等时 即 t 8 s 时 两车的距离最大 此 时 自行车的位移为 S2 汽车的位移为 S1 S2 两车的距离为图中 阴影部分的面积 S1 即 S1 8 10 6 2 16 m 本题也可用直线运 动公式求解 可能有多种解法 但均不如物理图像法简洁 清 晰 物理图像能直接表明各物理量的变化特点 准确体现物理 量间的依赖关系 突出了数形结合的重要思想 显示了物理图 像法的特有技巧 2 4 演示动态变化 把握变化规律 例题 4 在两竖直墙壁之间 绳 OA OB 结于 O 点 见图 5 下面悬挂质量为 m 的物体 绳 OA 与竖直墙间的夹角为 开 始时绳 OB 水平 现使 OA 固定不动 将绳 OB 的 B 端沿着竖直 墙缓缓上移 试分析绳 OA OB 张力的变化 解法一 将 B 点上移 设 OB 与竖直墙的夹角为 O 点受 力分析见图 6 将 TA和 TB正交分解 根据共点力平衡条件有 TAsin TBsin 1 TAcos TBcos mg 2 由 1 得 TA TBsin sin 代入 2 整理得 TB mg sin sin TA mg sin sin 因为 0 90 0 180 所 以 B 端沿着竖直墙缓缓上移时 由 90 逐渐减小 而 sin 先增大后减小 TB先减小后增大 TA mg sin sin mg sin sin mg sin cos cos sin sin mg cos mg sin cot 当 由 90 逐渐减小时 cot 在 0 上为减函数 cot 逐渐增大 TA逐渐减小 解法二 物体对 O 点的拉力在绳 OB 水平时 可分解为对 两绳 OA 和 OB 的拉力 TA和 TB 见图 7 由题意知合力 T 恒 定 而其中一个分力 TA方向不变 所以在 B 端逐渐上移过程 中 平行四边形逐渐变形 但始终限制在虚线 a b 之间 TA变 为 TA1 TA2 TA3 TB变为 TB1 TB2 TB3 从图形变化可以看出 TA逐渐减小 而 TB先减小后增大 比较以上 2 种解法可以看出 用计算法解题 涉及三角函 数的运算及三角函数单调性的讨论 往往容易出错 而采用矢 量合成与分解的平行四边形法则 直接利用图形就简单多了 图 5例 4 的实物图 图 6O 点的受力分析 图 2甲乙两车运动的 s t 图 v1 v2 图 3 甲乙两车运动的 s t 图 v1 v2 图 4自行车与汽车运动的 v t 图像 m s T B TA TB TA TB TA T mg 74 学生能看清物理过程及物理量之间的变化关系 直观简便 动 态过程清晰 容易理解 许多问题 当用其他方法较难解决时 常能从图像上触发灵感 另辟蹊径 3 如何运用物理图像法解题 物理图像法解题有许多优点 但如何让学生领会并掌握这 种行之有效的方法却并不简单 在教学中应着重从物理图像的 物理意义 图形和坐标的建立这两方面加以指导训练 3 1 用物理图像法解题的步骤 1 建立用相关物理量表示的坐标系 2 根据题意描述的 物理过程 做出对应的物理图像 3 根据物理图像的物理意 义 进行判断 推理和计算 3 2 用物理图像法解题的注意事项 首先 教师在平时的教学中要经常地把对物理概念 定义 规律 定律等的教学图像化 这样通过平时教学的潜移默化 让 学生对图像有较扎实 深刻的理解 其次 教师在教学中分析物理图像时力求做到讲清 讲全 讲透 清 物理图像的物理意义要清 不拖泥带水 全 一个物理 图像中所隐含的所有物理信息要分析全面 让学生对整个物理 图像的物理意义有一个横向的理解 透 讲到一个物理图像时 应能举一反三地把这个物理图像与以前学过的类似的物理图 像联系起来 让学生能对物理图像有一个纵向的把握 再次 要从物理意义上去认识物理图像 引导学生根据实 际问题的要求 灵活地建立坐标系 应用物理图像解决实际问 题 由物理图像的形状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 并把物理量的解析式与物 理图像进行对照 加深理解 综上所述 物理图像具有形象 直观 动态变化过程清晰等 特点 能使物理问题简化明了 能将物理学科与数学 信息技术 等学科有机地结合起来 物理图像法是物理学中分析问题常用 的科学方法之一 在教学中教师应有意识地引导学生应用物理 图像法来分析问题和处理问题 这是提高学生科学素养 启迪 思维 触发灵感的好方法 参考文献 1 申探禄 数形结合与物理图像 J 物理通报 2001 1 11 12 2 张丽 利用运动图像 巧解物理问题 J 技术物理教学 2006 1 27 3 岳晓虹 王金磊 巧建几何图形速解物理问题 J 中学物理 高中版 2001 2 28 蒉 蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉 关键词 卫生职业学校 女生 体育 弱势群体 中图分类号 G420文献标识码 B 文章编号 1671 1246 2009 14 0075 02 我国卫生职业学校有相当一部分女生存在肥胖 瘦弱 体 弱多病 运动能力低下及患先天性疾病和不喜爱体育健身等问 题 她们的体育成绩难于达标 平时疏于运动 作风懒散 处于 亚健康状态 一旦环境发生变化 极易患病 女生体育弱势群体 可以定义为 由于先天或者是后天原因 在体育活动或比赛等 方面处于不利或劣势的群体 本文研究的体育弱势群体主要是 指体育成绩未达标的学生群体 女生体育弱势群体的身体素 质 心理素质及与同学之间的协调等都低于一般水平 基本没 有体育特长 相对其他学生丰富多彩的体育锻炼活动而言 女 生体育弱势群体的体育锻炼活动则显得单调 缺乏 需要指出 的是 体育弱势群体不是单纯指多病身残的学生 而是指肥胖 者 瘦弱者 体弱多病者 运动能力低下者及患先天性疾病者和 不喜爱体育健身者 这些类型均属于体育弱势群体 1 卫生职业学校女生体育弱势群体现状 体育兴趣是人们力求积极认识和优先从事体育活动的心 理倾向 它对体育锻炼行为与习惯的形成有着至关重要的作 用 它影响着体育锻炼的自觉性和积极性 卫生职业学校女生 体育弱势群体中对体育活动非常有兴趣者寥寥无几 而没有兴 趣甚至是厌恶体育活动者接近半数 女生体育弱势群体所特有 的一些身体素质 体育