高中物理有关图象教学初探

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  摘要:在历年的高考试题中,至少有一道试题专门考查物理图象问题,在其它试题中有时也会涉及物理图象。在各教科书中,也有许多知识使用图象的方式呈现,还有些知识就是运用图象的方法得出。部分试题,除了常规解法外,还可以另辟蹊径,使用图象法解题,起到事半功倍的效果。
  关键词:高中物理;图象教学
  一、运用图象教学的意义
  恰当利用图象可以帮助学生高效掌握物理概念和物理规律。图象以其形象直观的特点,能给予学生最直接、最深刻的印象,更容易突出概念和规律的本质,更好构建知识网络,更快学会必备知识,为形成关键能力打好基础。正确运用图象,也可以帮助学生直观理解实验原理,简化分析过程,更好地掌握实验器材的使用,准确分析实验数据,迅速得出正确的结论,并恰当地进行误分析或者实验方法的改进。在分析、解决生活、生产中实际问题时,适当地运用图象,还可以使分析过程更便于理解,分析方法更别具一格,有利于训练学生的学科素养、形成核心价值,体现考核的“基础性、综合性、应用性和创新性”。
  二、分析物理图象的步骤和方法
  在数学中,常量和变量一看便知。在物理中,常量和变量都用字母表示,要结合具体情况或者题意辨别。
  1.确定变量和常量
  坐标轴代表的物理量为变量,除此外都是常量。
  2.确定变量间的关系
  由物理公式或者数学知识确定物理变量间的关系,运用的物理公式常常是某一特定物理过程所反应的物理规律,从而我到物理变量间定量关系,高中物理图象以线性主为,少数出现分析曲线图象的情况,线性关系比较容易处理,实际意义更大。
  用来建立物理量间的函数关系式的公式一般不会很多,少则一个公式,通常两到三个公式的情况居多,使用的物理公式越多,建立的关系式就会越复杂,关系式太复杂也不便于分析处理实际问题。
  分析各量间的关系时,还须注意各量的变化在实际过程中是否可控,否则建立的物理量间的关系是无效的。
  3.分析物理图象的数学含义和物理意义
  分析图象中的斜率具有非常重要的意义,图象的斜率往往表示一个物理量。线性图象的斜率是定值,曲线图象的切线斜率是变化的,图象切线的斜率变化,根据有关斜率的数学知识分析。
  具有特定的物理意义。在分析图象时,要联系具体情况正确找出两截距的物理意义,才能解决具体问题,线性图象截距的物理意义应用更广泛。
  还有,有时图象和横轴围成的面积也具有一定的物理意义,要联系具体情景准确判断。如物体作直线运动时的v-1图象与横轴围成的面积表示物体的位移。
  最后,还要从利用图象解决问题的方法方面进行提炼,得出分析问题的一般方法。在人教版物理必修1中,从匀速直线运动的速度图象出发,分析得出了匀变速直线运动的平均速度公式和位移公式,运用的方法为“微元法”。把这种方法推广,可以得出一些新的结论,如F-x图象与横轴围成的面积表示力做的功、F-t图象与横轴围成的面积表示力的冲量等结论。
  4.在分析、解决与图象相关问题时,必须要注意,涉及的图象是矢量图象还是标量图象,矢量的大小变化是看物理量绝对值大小的变化,标量的大小变化可以根据图象上升或下降来判断,注意区别数学和物理在分析图象单调性的异同。
  三、典例分析
  例题.如图所示,竖直放置的“U”形光滑导轨宽为L,矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d,磁感应强度为B。质量为m的水平金属杆由静止释放,进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为R,与导轨接触良好,其余电阻不计,重力加速度为g。金属杆()
  7×6-3×3=33
  A.刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下
  B.穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间
  C.穿过两磁场之间的总热量为4mgd
  由于金属杆进入磁场Ⅰ后做加速度逐渐减小的减速运动,速度图象为“凹”形,而在两磁场之间做匀加速运动,运动过程如图所示(其中v1为金属杆刚进入Ⅰ时的速度,、为金属杆刚出Ⅰ时的速度),图线与时间轴所围的面积表示位移,两段运动的位移相等,所以穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间,选项D正確,A错误。(答案BC)
  参考文献
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  [2]郑彩贤.探讨高中物理图象法解题[J].理科考试研究,2015,22(07):48.
  [3]俞建中.高考复习中的力学图象探讨[J].中学物理,2014,32(13):81-82.
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