摘 要：物理作為高中教育階段的一門重要科目，在高考中占據(jù)著較大的分值比例.物理知識(shí)具有顯著的復(fù)雜性與抽象性特征，解題難度較初中階段也相應(yīng)地有所提升，學(xué)生在解題訓(xùn)練中經(jīng)常會(huì)遇到一些難度較大的題目，如果不及時(shí)處理將會(huì)影響到他們學(xué)習(xí)物理的積極性和自信心.當(dāng)運(yùn)用常規(guī)方法無法有效解題時(shí)，教師可指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用圖像法，幫助他們順利求得正確答案.本文針對(duì)圖像法如何在高中物理解題中的應(yīng)用作探討，并分享部分個(gè)人看法.

關(guān)鍵詞：圖像法；高中物理解題；數(shù)形結(jié)合

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）31-0106-03

收稿日期：2023-08-05

作者簡(jiǎn)介：鄧敏（1980.3-），女，福建省南平人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中物理教學(xué)研究.

圖像法在高中物理解題中有著極大幫助，能夠把抽象的理論知識(shí)通過具象化的形式展示出來，將題目?jī)?nèi)容變得清晰易懂，促進(jìn)更快、更好解題效果的實(shí)現(xiàn).在高中物理解題教學(xué)中應(yīng)用圖像法，不僅可以將物理概念變得直觀、形象，清晰展示物理量之間的關(guān)系，還能夠準(zhǔn)確呈現(xiàn)無法運(yùn)用語言清晰描述的內(nèi)容.教師應(yīng)指引學(xué)生根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用圖像法進(jìn)行解題，降低解題的難度，將多變復(fù)雜的解題過程變得更為簡(jiǎn)便，以此培養(yǎng)他們的物理解題能力.

1 高中物理解題中應(yīng)用圖像法的特點(diǎn)

在高中物理解題中應(yīng)用圖像法，就是借助圖像更為形象、直觀地描述和分析題目?jī)?nèi)容，把文字?jǐn)⑹龅念}意通過圖像準(zhǔn)確地表示出來，有助于學(xué)生形成更為清晰的解題思路，有效提高他們的解題正確率與速度，應(yīng)用圖像法主要有以下幾個(gè)特點(diǎn).

1.1 構(gòu)建圖像

圖像法從實(shí)質(zhì)上來看，就是把題目中涉及的物理量的變化、極值、關(guān)系等利用直觀化的圖像準(zhǔn)確、清晰地呈現(xiàn)出來.在高中物理題目中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)同各類常見函數(shù)有關(guān)的圖像，每個(gè)圖像和函數(shù)之間都存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系.在高中物理解題教學(xué)中應(yīng)用圖像法，主要特征是利用題干中文字描述的內(nèi)容構(gòu)建圖像，把物理量中的函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)變成圖像樣式，并精準(zhǔn)確定圖像坐標(biāo)軸中的變量數(shù)據(jù)，從而為解決題目指明思路.

1.2 結(jié)合圖像

高中物理教學(xué)內(nèi)容通常以生活實(shí)際中的客觀事物與運(yùn)用為主要背景，通過符號(hào)或者文字表示出來.高中生在物理學(xué)習(xí)過程中，思考與分析物理題目時(shí)要以閱讀文字和符號(hào)信息為基礎(chǔ)，結(jié)合抽象的邏輯思維能力展開理解及判斷，繼而在腦海中生成物理問題的表象.在高中物理解題實(shí)踐中采用圖像法，學(xué)生應(yīng)當(dāng)根據(jù)題目信息畫出圖像與分析關(guān)鍵要素，準(zhǔn)確研究和掌握題目中涉及的物理對(duì)象，據(jù)此建立出相應(yīng)的物理模型，推動(dòng)順利求解.

1.3 數(shù)形結(jié)合

在高中物理解題中應(yīng)用圖像法，學(xué)生可以利用圖像深入思考題目?jī)?nèi)容，深層次地理解物理概念、定理、原理、公式等知識(shí)，使其通過圖像準(zhǔn)確把握物理量、各個(gè)條件之間的關(guān)系，進(jìn)而更為深刻地掌握物理理論知識(shí).同時(shí)，在高中物理解題教學(xué)中，通過對(duì)圖像法的運(yùn)用，學(xué)生能進(jìn)一步認(rèn)識(shí)物理題目中文字描述和圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也就是數(shù)與形之間的關(guān)系，有利于他們深入理解數(shù)形結(jié)合思想的內(nèi)涵與用法，使其物理思維能力得到較好的改善[1].

2 高中物理解題中應(yīng)用圖像法的對(duì)策

2.1 轉(zhuǎn)變常規(guī)解題思路，進(jìn)行圖像法解題

在高中物理解題教學(xué)中，隨著知識(shí)難度與深度的提升，學(xué)生遇到難題的概率也是越來越大，假如沒有及時(shí)處理掉這些難題，他們將會(huì)陷入解題困境中，會(huì)影響接下來的學(xué)習(xí)與解題訓(xùn)練.對(duì)此，當(dāng)學(xué)生遇到一些運(yùn)用常規(guī)方法無法處理的難題時(shí)，高中物理教師可提示他們轉(zhuǎn)換一種新的思路去重新思考，特別是在分析部分不需要定量、只需定性分析就能夠獲得結(jié)果的題目，應(yīng)用圖像法通常會(huì)起到意想不到的效果，使其順利突破障礙[2].

例1 一輛汽車正在馬路上行駛，汽車在恒定功率下狀態(tài)由靜止轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)，在4分鐘時(shí)間內(nèi)一共行駛1 800米，那么該輛汽車在4分鐘末的速度是（）.

A.等于7.5米/秒B.大于7.5米/秒

C.等于15米/秒D.小于15米/秒.

分析 在處理這一題目時(shí)，學(xué)生可以先進(jìn)行一個(gè)假想，因?yàn)轭}干中并沒有說明這輛汽車是怎么運(yùn)動(dòng)的，這時(shí)要對(duì)汽車的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行分類討論，即為加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)或者勻速直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)合這兩種情況畫出相應(yīng)的v-t圖像，如圖1所示，其中曲線表示汽車在做加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩塊陰影部分面積一樣時(shí)，汽車在4分鐘末的速度v₁＝2x/t＝2×1 800/4×60 m/s＝15 m/s，由此能夠判定出汽車4分鐘末的速度比15米/秒??；當(dāng)汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，能輕松計(jì)算出4分鐘末時(shí)的速度V₂＝xt＝1 800/4×60 m/s＝7.5 m/s，所以說綜合起來正確答案是選項(xiàng)A和選項(xiàng)D.

2.2 巧妙應(yīng)用斜率知識(shí)，進(jìn)行圖像法解題

在高中物理知識(shí)學(xué)習(xí)過程中，斜率是一個(gè)同函數(shù)圖象關(guān)系十分密切的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)斜率還是一個(gè)極為重要的參數(shù)，能夠?qū)⒑瘮?shù)關(guān)系同圖像連接起來，結(jié)合相關(guān)物理規(guī)律與性質(zhì)在圖象中通過斜率將特定的物理指標(biāo)與概念進(jìn)行表示.當(dāng)分析物理函數(shù)圖象時(shí)，如果遇到一些比較陌生的圖像，高中物理教師也應(yīng)當(dāng)指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合特定的物理性質(zhì)與規(guī)律，分析圖像斜率自身所表示的具體意義和含義，幫助他們簡(jiǎn)化處理物理題目?jī)?nèi)容，使其輕松求得準(zhǔn)確結(jié)果[3].

例2 如圖2所示，這是甲、乙兩個(gè)物體在同一直線上運(yùn)動(dòng)的位置坐標(biāo)X隨時(shí)間t變化的圖像，已知甲物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，乙物體在做勻速直線運(yùn)動(dòng)，那么在0至t2時(shí)間內(nèi)，下列說法正確的有（）.

A.甲做勻減速直線運(yùn)動(dòng)

B.乙做變速直線運(yùn)動(dòng)

C.0至t₁時(shí)間內(nèi)兩個(gè)物體的平均速度是一樣的

D.兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)方向是相反的

分析 A選項(xiàng)，結(jié)合位移圖像的斜率等于速率可知，甲物體是沿著負(fù)方向在做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，通過觀察發(fā)現(xiàn)乙物體的圖像切線斜率是在不斷變大的，這表明乙物體的運(yùn)速度是不斷增加的，在做變速直線運(yùn)動(dòng)，故正確；C選項(xiàng)，結(jié)合坐標(biāo)的變化量等于位移指導(dǎo)在0至t1時(shí)間內(nèi)兩個(gè)物體的位移大小不一樣，方向相反，則平均速度不同，故錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，結(jié)合斜率知識(shí)可知甲物體的速度是負(fù)，乙物體的速度是正，即兩個(gè)物體的運(yùn)算方向相反，D正確.

2.3 善于運(yùn)用面積知識(shí)，進(jìn)行圖像法解題

物理圖像不僅可以反映出兩個(gè)或者多個(gè)物理量之間的關(guān)系、變化規(guī)律和相關(guān)性，還會(huì)出現(xiàn)一些圖形，而這些圖形圍成的面積通常也具有一定的物理意義，代表著一定的物理量，這也是解題的突破口之一.其實(shí)面積是一類極為常見的圖像，學(xué)生從小學(xué)階段就開始接觸，在高中物理解題教學(xué)中，要想更好地應(yīng)用圖像法來解題，教師可引導(dǎo)他們運(yùn)用面積相關(guān)知識(shí)分析題目?jī)?nèi)容，

結(jié)合圖像法形成清晰、明確的解題思路，迅速獲得答案，提升解題的準(zhǔn)確率[4].

2.4 合理利用截距知識(shí)，進(jìn)行圖像法解題

截距一般是出現(xiàn)在直線上，指的是直線與縱坐標(biāo)軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)，截距是一個(gè)數(shù)，有正負(fù)之分.在物理學(xué)中，截距也通常同某一特殊狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，如：在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，v-t圖像與縱坐標(biāo)軸之間形成的截距，往往表示的就是該物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)的初始速度.當(dāng)處理一些特殊的高中物理題目時(shí)，教師可依據(jù)題干的具體描述和內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生利用圖像中的截距分析題意，通常能夠起到化繁為簡(jiǎn)的效果，使其打開思路，有效提高他們的解題效率[5].

2.5 采用數(shù)形結(jié)合思想，進(jìn)行圖像法解題

數(shù)和形不僅是數(shù)學(xué)領(lǐng)域研究的兩個(gè)既古老又基本的對(duì)象，兩者之間還可以相互轉(zhuǎn)化.物理圖像同樣是數(shù)與形結(jié)合在一起的一種產(chǎn)物，可體現(xiàn)出具體和抽象的相結(jié)合，這也是應(yīng)用圖像法處理物理試題的切入點(diǎn)之一.因此，高中物理教師在解題教學(xué)中可指引學(xué)生借助數(shù)形中的數(shù)形結(jié)合思想應(yīng)用圖像法，將物理量之間的關(guān)系直觀、生動(dòng)地呈現(xiàn)出來，明確展示變化過程，這對(duì)他們解答試題有著極大幫助，使其在數(shù)形結(jié)合思想下快速獲取正確答案[6].

例3 如圖3所示，一根輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)是k，其中左端同豎直的墻壁相連接，在右端有一個(gè)水平力F的作用下，使得這根彈簧從原始狀態(tài)慢慢拉伸至x₀的長(zhǎng)度，那么在這一過程中水平力F所做的功是多少？

分析 通過閱讀題目?jī)?nèi)容，學(xué)生發(fā)現(xiàn)因?yàn)檫@根彈簧的長(zhǎng)度在慢慢變大，所以可理解成水平拉力F全部都用在彈簧的伸長(zhǎng)量上面，結(jié)合公式F＝kx畫出相應(yīng)的圖像，實(shí)現(xiàn)數(shù)向形的轉(zhuǎn)變.如圖4所示，在這一圖像中，他們可以結(jié)合所學(xué)的物理和數(shù)學(xué)知識(shí)知道：圖像陰影部分就是水平力F所做的功，所以W＝1/2kx²₀.另外，該做功的數(shù)值就是這根彈簧此時(shí)所具有的彈性勢(shì)能.

總而言之，在高中物理解題教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)充分意識(shí)到圖像法的作用和優(yōu)勢(shì)，要求學(xué)生除運(yùn)用一些常規(guī)解題方法以外，還要結(jié)合具體情況靈活應(yīng)用圖像法，重新分析題目?jī)?nèi)容、已知條件和數(shù)量關(guān)系，并發(fā)掘出題干中的隱性條件，使其學(xué)會(huì)根據(jù)具體題目畫出相應(yīng)的圖像，找到和總結(jié)應(yīng)用圖像法的技巧，助推他們突破解題障礙與困境，進(jìn)而輕松求出題目的答案.

參考文獻(xiàn)：

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[2] 葛俊.高中物理圖像法解題方法分析[J].數(shù)理化解題研究，2021（06）：67-68.

[3] 連培惠.高中物理解題中如何運(yùn)用圖像法[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2020，49（18）：65-66.

[4] 朱修懿.高中物理“圖像法”解題技巧分析[J].中學(xué)生數(shù)理化（自主招生），2019（09）：32.

[5] 鐘立梅.高中物理解題對(duì)圖像法的靈活運(yùn)用解析[J].考試周刊，2019（50）：172.

[6] 王金偉.如何巧用圖像法開展高中物理解題[J].中學(xué)生數(shù)理化（學(xué)習(xí)研究），2019（04）：57.

［責(zé)任編輯：李 璟］