简述物理图像的妙用

崔媛

【摘要】图像法在物理教学及解题中的应用

【关键词】图像 ； 解析式 ； 物理意义

【中图分类号】G634.7 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2015）15-0189-01

教学多年来，画各种各样的对应物理图像是讲课解题非常重要的工具之一，例：受力分析图，运动情况过程草图，各类直角坐标系图像，物理过程草图，电路图，能级图等等，基本上表达出题意，可以快速准确地解出题目。

知识概要

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、形象、简洁的展现两个物理量之间的关系，清晰的表达物理过程，正确地反映实验规律。因此，利用图象分析物理问题的方法有着广泛的应用。图象法的功能主要有：

1.可运用图象直接解题。一些对情景进行定性分析的问题，如判断对象状态、过程是否能够实现、做功情况等，常可运用图象直接解答。由于图象直观、形象，因此解答往往特别简捷。

2.运用图象能启发解题思路。图象能从整体上把物理过程的动态特征展现得更清楚，因此能拓展思维的广度，使思路更清晰。许多问题，当用其他方法较难解决时，常能从图象上触发灵感，另辟蹊径。

3.图象还能用于实验。用图象来处理数据，可避免繁杂的计算，较快地找出事物的发展规律或需求物理量的平均值。也可用来定性的分析误差。

应用图象解题应注意以下几点：

1.运用图象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.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.要从物理意义上去认识图象。由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象对照，有助于理解图象物理意义。

类型一、运动类题目，画出实际运动情况草图

例如：天体运动类题目，学生搞不清楚是两个环绕天体共同绕一个中心天体，还是一个中心天体对应一个环绕天体，可简称为“一中两环”和“两中两环”模型，同时在做板书时，画图示意，清楚明确地向学生展示了题意。

再例如：对于直线运功题目画出阶段运动情况草图，标出已知量，表明所求未知量，轻松理解运动过程。

类型二、各种物理函数图象考点

1.挖掘交点的潜在含意

例1：某额定电压为8V的灯泡的伏安特性曲线如图10所示。若将它与一个R=7？赘定值电阻串联后接在电动势E=8V内阻r=1？赘的电源上，则通过该灯的实际电流为__________A，该灯的实际电功率为_______W。

【解析】 根据闭合电路的欧姆定律作I-U图线，如图所示。交点坐标即为灯泡的实际电流和电压。）

小灯泡正常发光，

P总=IE=2×30W=60W

P损=I2（r+r1）+PL=22×（1+2）+12=24W

本题既应用了交点的物理意义，也应用了面积的物理意义。

2.寻找图中的临界条件

物理问题常涉及到许多临界状态，其临界条件常反映在图中，寻找图中的临界条件，可以使物理情景变得清晰。

例2：从地面上以初速度2v0竖直上抛一物体A，相隔△t时间后又以初速度v0从地面上竖直上抛另一物体B，要使A、B能在空中相遇，则△t应满足什么条件？

【解析】在同一坐标系中作两物体做竖直上抛运动的s-t

圖像，如图：要A、B在空中相遇，必须使两者相对于抛出点的位移相等，即要求A、B图线必须相交，据此可从图中很快看出：物体B最早抛出时的临界情形是物体B落地时恰好与A相遇；物体B最迟抛出时的临界情形是

物体B抛出时恰好与A相遇，故要使A、B能在空中相遇，△t应满足的条件为：2v0/g<△t<4v0/g

3.把握图像的物理意义

例3：如图所示，一宽40 cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，一边长为20 cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v=20 cm/s通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁场的时刻t=0，在下列图线中，正确反映感应电流随时问变化规律的是（ ）

【解析】 可将切割磁感应线的导体等效为电源按闭合电路来考虑，也可以直接用法拉第电磁感应定律按闭合电路来考虑。

当导线框部分进入磁场时，有恒定的感应电流，当整体全部进入磁场时，无感应电流，当导线框部分离开磁场时，又能产生相反方向的感应电流，所以应选C。

通过以上讨论可以看到，图像的内涵丰富，综合性比较强，而表达却非常简明，是物理学习中数、形、意的完美统一，体现着对物理问题的深刻理解。运用图像解题不仅仅是一种解题方法，也是一个感悟物理的简洁美的过程。

参考文献

[1]韩娟.高中生绘制物理概念图的思维策略[D]；重庆师范大学；2009年

[2]杨介民.用《几何画板》改进物理难点的教学[N]；电子报；2006年

[3]李儒学.浅议发散思维在教学中的重要作用[N]；贵州政协报；2004年endprint