高中物理论文例说高中物理图象的那些事儿

1、高中物理论文乐在图中例说高中物理图象的那些事儿摘要: 物理图像法是数形结合的思想方法在高中物理领域的渗透。在研究物理问题中，为了描述一个物理过程，我们一般用详细的文字去表述，有时也用数学算式去表达，也有时用物理图像描述，但凡能用物理图像描述，那一定会使问题变得直观且容易理解。本文从图象的点，线，面等多方面多角度介绍这种直观，形象描述物理规律的图象法，并阐述其在高中物理中的应用。关键词：物理图像 点 线 面 斜率 图像应用物理图像是描述物理的过程，展现物理的规律，揭示物理问题的重要方法之一。物理图像有很多类型，如模型图，受力分析图，运动过程图，矢量合成与分解图，函数图像等，具有形象、直观、动态变

2、化过程呈现清晰等特征，可以迅速使物理问题简化，使物理量之间的关系明了，更重要的是它能将物理学科与数学、信息技术等其他学科有机地结合起来，有利于帮助学生理解并掌握物理概念和规律，有利于学生简化问题过程,提高学生分析和解决物理问题的能力，有利于培养学生采用数形结合思想形象表达物理规律，灵活处理物理问题的能力。因此，在高中物理教学中被广泛的应用。一高中物理涉及的物理图象关于高中物理课本中涉及到的常用的物理图像，可归类为：力学：受力分析图、矢量合成分解图，位移时间，速度时间，力时间，力位移，振动图像，共振图像，波动图像等。电学：电压电流，电压时间，电流时间等。电磁学：电容电量和两极板电压图像，磁通量图

3、像，感应电流图像，磁感应强度图像等。热学：分子力图像，分子势能图像等。光学、原子核：光电效应图像，衰变图像等。实验：弹簧的弹力图像，伏安特性曲线，路端电压电流等。所有以上的物理图像都形象直观地反映了物理量的变化规律，它们有很多共同性或类似的地方，我们可以从总体上把握物理图像。二从轴、点、线、面、斜率五个层次看懂图象的物理意义1看轴：弄清直角坐标系中，横轴、纵轴代表的物理含义，则清楚了图像所反映的是哪两个物理量之间的对应关系。有些形状相同的图像，由于坐标轴所代表的物理量不同，它们反映的物理规律就截然不同，如振动图像x-t图和波动图像y-x图。另外，在识图时还要看清坐标轴上物理量所注明的单位等。2

4、看点：物理图像上的“点”反应某一物理状态，要弄清图像上任一点的物理意义，实质是两个轴所代表的物理量的瞬时对应关系，因此物理中常常利用图象中的点来求解物理问题，特别是“截距点”、“交点”、“极值点”、“拐点”，它们往往对应一个特殊状态，因为这些点具有特殊的物理意义。如图象与纵轴或横轴的交点：从数学的角度看，这些点取值容易，且计算方便；从物理角度看，这些点具有鲜明的物理意义。下面我们着重要了解截距点、交点、极值点、拐点等这些特殊点的物理意义。 （1）截距点。反映了当一个物理量为零时，另一个物理的值是多少，也就是说明确表明了研究对象的一个状态。纵轴截距，和一般的横轴截距不同，它代表物理过程的初状态情

5、况，在位移-时间图像中，就是初始位移。有时候截距点是题目中的隐含条件，不轻易的告诉我们，这时候更应该靠自己去挖掘，如例1、在测电池的电动势和内电阻的实验中，根据得U-I图像，由图像得出电池的电动势E=_ V，内电阻r=_ 。 图1解析：从图线与纵轴的截距得出电动势E=1.5V，不能把图线与横轴的截距0.6A当作短路电路，而应该是r=E/I短=2.5。（2）交点。即图线与图线相交的点，它反映了两个不同的研究对象此时有相同的物理量。（3）极值点。它可表明该点附近物理量的变化趋势。（4）拐点。通常反映出物理过程在该点发生突变，物理量由量变到质变的转折点。拐点分明拐点和暗拐点，对明拐点，学生能一眼看出

6、其物理量发生了突变。图2图3如图2中的P点反映了加速度方向发生了变化而不是速度方向发生了变化。而暗拐点，学生往往察觉不到物理量的突变。如图3中P点看起来是一条直线，实际上在该点速度方向发生了变化。3看线：图像上的一段直线或曲线则反应一段物理过程，在图象中图线的形状是多种多样的，有直线、有曲线，还有折线等，所以首要的分析图线所反映两个物理量之间的关系，进而明确图象反映的物理内涵。其中包括 “切线”“连线”，“辅助线”等。（1）“切线”，某一点的切线即为斜率，也往往代表另一个物理量的规律，看两轴所代表物理量的变化之比的含义。例如x-t、v-t图像中切线的斜率分别对应的是速度、加速度；闭合电路中路端

7、电压和电流U-I图像的斜率的绝对值表示的是“电源的内阻”；一般来说，图像切线的斜率对应纵横坐标物理量变化量的比值，而不是物理量的比值，在问题分析中要注意对它们的理解。（2）“连线”，在图像中，某两点连线能反映与题目图像相类似物理规律，又因为连线是线性的图像，所以比题目中的所给图像简单，我们在分析过程中可以用来相互对比分析，从而能得到一些定性的结论。例2、某物体做直线运动的速度时间图象如图4所示，若初速度的大小为v0，末速度的大小为vt，则在这段时间内物体的平均速度v和加速度a的说法中正确的是(   )。A.v等于1/2（v0+v1）  B.v大于1/2（v0+v1

8、）C.a的大小和方向都没有变化 D.a随时间逐渐减小 解析：用直线连接图像始末两点，我们可以知道这一连线为匀加速直线运动的图像，所以它的平均速度为1/2（v0+v1） ，而本题物体运动情况与之相比：位移比匀变速直线运动要大(看图像与时间轴所围的面积，面积可以表示位移），而时间相同，所以该物体的平均速度大于1/2（v0+v1） ；v-t图像中斜率可以表示加速度，那我们可以找几点化“切线”，看斜率的变化情况就可以比较出a的变化。（3） “辅助线”，物理中许多图像问题具有开放性，如果我们定量分析较难，我们可以通过作图，然后在图像中添加“辅助线”，立刻就会“豁然开朗”，从而茅塞顿开

9、，使问题迎刃而解，从而形象、直观地解决问题。在电学实验数据处理中，图像与坐标轴的交点没有的“附加”上去，看看有无特定的物理意义，下面举一例说明：例3、如图5所示，滑动变阻器的滑片P向右滑动，结果理想电压表的示数变化了3V，理想电流表的示数变化了2A，求电源的内阻。        解析：该题若用逻辑推导方法非常复杂，而且容易出错，如果按图创建两条“辅助线”很容易发现路端电压与电流强度的图像的斜率就等于 ，所以以上通过几个典型而简单的问题不难看出，合理地运用图像的切线、连线、延长线、对称线、补偿线等解决某些图像问题，具

10、有简单、直观和另辟蹊径的特点。灵活巧妙地运用图像去分析问题可以使学生开拓思路，提高兴趣，化繁为简，化难为易，不失为一个解题妙招，同时也是提高学生科学素养、培养学生探究能力的一个切入点。4看面积：图像和坐标轴所构成的“面积”，常与某一表示过程的物理量相对应，不仅使思路更加清晰，而且在很多情况下可以使复杂的过程得到简化，起到比解析法更巧妙、更灵活的独特效果。如v-t图中，图线与t轴所夹的面积代表位移，F-s图像中图线与s轴所夹的面积代表功。学习图象时，有意识地利用求面积的方法，计算有关问题，可使有些物理问题的解答变得简便。例4、如图所示，甲、乙两光滑斜面的高度和斜面的总长度都相同，只是乙斜面由两部

11、分组成，将两个相同的小球从两斜面的顶端同时释放，不计拐角处的机械能损失，试分析两球中谁先落地。 解析：若用公式求解此题，很难建立简单的函数解析式。若用 v-t图象分析，由于甲、乙两光滑斜面的高度相同，根据机械能守恒定律可得两球落地时速度大小相同。由于斜面的倾斜程度不同，对两小球进行受力分析可知，乙图中，小球在前部分的加速度大于甲，后部分的加速度小于甲。由于甲、乙两光滑斜面的总长度相同，在v-t图象上，应使两条图线与t轴围成的面积相等。 由v-t图象看出，t甲 < t乙，乙图中的小球先落地。5.看斜率：利用过图象上某点切线所确定的斜率，无论是直线还是曲线，斜率就是表示纵

12、轴和横轴比值的那个物理量。如：s-t图象的斜率确定的速度v、v-t图象的斜率确定的加速度a、U-I图象的斜率确定的电阻。只要理解了斜率的物理意义，这样就可以轻松面对和运用此类变化。综上所述，高中物理中的图象法充分地利用了数学图象的“点”、“线”、“面”。把握好不同物理图象中的“点”、“线”、“面”的不同的物理意义，相应的问题才会迎刃而解。 三.应用图像解决物理实际问题在总体上掌握图像各项基础意义上，对图像问题进行梳理，主要从应用图像解决问题的方法上进行分类归纳。通过具体的实例总结出每一类问题的解决问题的关键，以便举一反三。1从图像中获取信息yxOABCDEFGHI上下图6例5、一简谐横波在x轴

13、上传播，在某时刻的波形如图6所示。已知此时质点F的运动方向向下，则（ ）A、此波朝x轴负方向传播B、质点D此时向下运动C、质点B将比质点C先回到平衡位置D、质点E的振幅为零解析 波动图像本身有着特定的物理意义，由质点的振动方向判断波传播方向，有多种不同的方法。从波的产生过程来看，可取G点为参考点，G点已达到下方最大位移，而F点向下运动，正处在向下方最大位移运动的过程中，因此可见F点的振动落后于G点，所以该横波向左传播，A正确。再根据波的传播方向，可判断其他各点的振动情况，B正确C不正确。在波动过程中，各点的振幅都一样，E点的振动位移虽为零，但振幅不为零，D不正确。2从图像展现物理情境例6、将一

14、个力电传感器接到计算机上，可以测量快速变化的力。用这种方法测得的某单摆摆动过程中悬线上拉力大小随时间变化的曲线如图7所示。由此图线提供的信息做出下列判断： t02s时刻摆球正经过最低点；t11s时摆球正处于最高点；摆球摆动过程中机械能时而增大时而减小；摆球摆动的周期约是T06s。正确的是哪些判断？ 解析：如图7所示，则在最低点悬线受到的拉力最大；则在最高点悬线受到的拉力最小；又由于受到阻力的作用，物体做阻尼振动，机械能减小；再根据周期性可得本题的正确答案是。y/cmt/s12345601-1x1x23从提供的物理情境画出相对应的图像例7 、一列沿x轴正向传播的简谐波，在x1=10cm和x2=1

15、10cm处的两质点的振动图线如图8图8所示。则质点振动的周期为 s，这列简谐波的波长为 cm。解析 从振动图像上可直接读出周期T=4s。x11x21在求该简谐波的波长时，如果仍从振动图像入手，理解上较困难。为此，可根据质点的振动图像画出某一时刻（如t=0）一个周期内的波形图，如右图所示，显然有n+（1/4）=100， =400/（4n+1），n=0，1，2，。四图象问题解题思路总结物理图象法是描述和解决物理问题的重要手段之一，若灵活运用, 可快速解决实际问题，有些题目用平常的解析法来解，相当繁琐，若能结合图象，往往能起到化难为易的效果。下面是图象问题解题思路的总结： 1.从图象中获取相关有效信息，把握物理量之间的关系。 2.由图象展现物理情境，找准各图线对应的物理过程，挖掘“特殊点”等隐含条件。3.由提供的物理情境画相应的图象，利用物理图象，增强对物理过程的理解，再对物理过程进行相关分析。 4.对实现图像间的相互转换。如将a-t图转化为v-t图。综上所述：图象法作为高中物理学习和研究