高中物理教学中图的价值与应用研究

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  纵观近几年的高考物理试卷,图形、图象在解决物理问题时起着非常重要的作用,并且,物理图形、图象的题目也越来越多,所占的分数比值也越来越大.因此,高中物理图的价值和应用的研究意义非凡.本文结合自身的教学实践和教学案例,具体从图的类型、教育学心理学的角度出发,论述高中物理教学中图的应用的理论依据、教育价值以及主要策略.
  1物理教学中图的应用价值
  1.1图象在高中物理教学中的应用
  高中物理新课程标准以及高考的考纲都明确规定:根据物理问题,能借助于几何图形、函数图象等方法,通过作图、析图、解图等找到物理所要解决的问题.尤其是实验中,用“图”的情形更多,在物理实验中,用图象分析、处理数据.如高中物理运动学中,图象就有匀变速直线运动、自由落体运动、竖直上抛运动、平抛运动时,都用到图象.
  如匀加速直线运动的s-t图象和v-t图象.
  显然,这个概念图不仅有效复习了所学的知识,更为应用做了铺垫和准备.
  2物理教学中的“图”的意义
  2.1图使解决问题简单化
  物理学习离不开实验,而对于实验的现象的观察、数据的分析,往往借助于图象,通过图象进行数据分析和处理,不仅直观、形象,还可以减少误差,并分析误差的成因.如a-F的图象,根据图象和F轴相交于A,与a轴相交于B,那么,可以断定,截距OA,表示平衡摩擦力,截距OB,表示过度平衡摩擦力.
  2.2图是探究物理的基本方法.
  研究物理方法有观察法、实验法等,但是都离不开图象,图象是观察、实验的基礎,同时,反过来,图象也利于观察和实验,更方便实验现象的分析和数据的分析,因此,图象法是探究物理的基本方法之一.
  物理中的图象,反映物理量之间的关系.如力学中的a-F图象,反应的是加速度a与力F之间的关系:F=ma,从公式中可以看出,物体所受的力越大,加速度就越大,反之,力越小,加速度就越小.那么,从图象上更可以直接看出加速度a和力F之间的关系,因为a-F图象是一条斜向上的直线,不难看出a与F是正比例函数,因为,正比例函数的图象是直线.
  再如,“一定量的气体在温度t不变的前提下,压强p与体积V的关系”的实验时,通过p-V图象和p-1/V的比较和拟合,发现p与V成反比,因为,图象是双曲线.同时,根据双曲线的性质,更直接判断p与V成反比的结论.
  3图象的物理意义
  3.1“点”的意义
  物理学中的“点”有很多,如截距点、交点、极值点、拐点等等.这些点的物理意义基本和数学中的点的意义相通.如“截距点”,数学上的“截距”是直线、曲线与纵轴和横轴相交的交点到原点O的距离,而物理中的“截距点”是一个物理量为零时,另一个物理量是多少,反应的是物体的一个状态.
  同样,交点、极值点等也与数学的交点、最大值、最小值有联系,且意义相同.如物理中的“极值点”指的是该点附近的物理量的变化趋势,那个点表示的是最大值.物理中的“拐点”指的是物体在运动过程中,在该点处发生了突变.
  物理中的这些特殊点,利于我们分析物理现象或者分析数据等时的应该密切关注的地方,也是物理图形、图象的基础.
  3.2“线”的意义
  物理学中的“线”指的是图形、图象的直线和曲线的切线,通常情况下,物理中用得最多的是斜率的概念.斜率一般表示两个物理量的比值,如s-t的图象的斜率是v.   物理中,根据图象、图形计算、求解的例题很多,如:根据F-t图象求最大速度.分析:因为a=F/m,v=v0 at=v0 Ft/m,所以Ft积最大的时候速度最大.
  物理中的图形、图象使物理问题简单化、直观化、形象化,[LL]给问题的解决提供了快捷和便利.
  3.3“面”的意义
  物理中有一些图象的图线与横轴所围的面积的值,它通常表示一个物理量.如图4的阴影部分分别是F-s、F-t表示的是“冲量”和“功”.
  3.4图在物理中的运用
  总起来说,图在物理中的运用,除了作图题,用图解决问题的形式也很多,如求截距.
  再如:在xy平面内有一列沿x轴正向传播的简谐横波,波速为3.0 m/s,频率为2.5 Hz,振幅为8.0×10-2 m,已知t=0时,P的位移为y=4.0×10-2 m,速度沿y轴正向,Q点在P点的右方9.0×10-1 m处,对于Q点来说:
  A.在t=0时,位移为y=-4.0×10-2 m
  B.在t=0时,速度沿y轴负方向
  C.在t=0.1 s时,位移为y=-4.0×10-2 m
  D.在t=0.1 s时,速度沿y轴正方向
  解λ=1.2 m, T=0.4 s.
  [TP1GW172.TIF,Y#]
  即PQ相距四分之三波長.
  再者,利用图象求斜率、求极值以及分析运动情境等,但在运用图象解决实际问题时,务必注意物理量之间的关系,应学会看图、分析图.
  总之,“图”在高中物理教学和学习中,居重中之重地位,图象、图形的运用在高考的试卷上已经彰显其重要性,要提高教学质量和学习效率,“图”不可忽视,在解决实际问题时,图使问题简单明了、生动直观.在教学中,应充分培养学生的识图、作图、解图能力,努力提高解题能力和物理素养.
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