如何用图像法解决物理问题

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1、如何用图像法解决物理问题【摘要】本文着重介绍一种能形象地表述物理规律；直观地描述物理过程；解决物理问题的方法一一图象法，从图象的“点”、“线”、“面”所含物理意义入手，并结合有特点的实例阐述怎样利用图象法解决物理问题。【关键词】图象法；拐点；斜率；截距；面积一、图象的物理意义图象的物理意义主要通过“点”、“线”、“面”三个方面来体现，教学中应从这三方面入手。“点”：图象中的点包括某个任意点和一些特殊点，如拐点、交叉点、极值点、截距点等。“点”是认识图象的基础。物理图象上的一个"点"对应一个物理状态，它包含着该物理状态的特征和特性。从“点”着手分析时应注意从以下几个特殊“点”分析

2、其物理意义。①截距点：它反映了当一个物理量为零时，另一个物理量的值是多少，也就是明确表明了研究对象的一个状态。如图1中，图象与纵轴的交点反映出当1二0时，I=E即电源的电动势；而图象与横轴的交点表示电源的短路电流。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。如图2中的P点表示甲、乙两物体位移相同的时刻和发生的位移。（同一时刻达到相同的速度）①极值点：它可以表示该点附近物理量的变化趋势。如图3中的D点表明在闭合电路中当外电阻R等于内电阻r时,电源有最大输出功率。②拐点：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

3、点。对明拐点,学生能一眼看出其物理量发生了突变。如图4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。对暗拐点，学生往往察觉不到物理量的突变。如图5中P点，在该点速度方向发生了变化。“线”：主要指图象的切线，其斜率通常具有明确的物理意义。物理图象的斜率代表两个物理量之比值，其大小往往代表另一物理量的值。另外图线的变化规律反映了横纵坐标表示的两物理量之间的变化关系。图象中的斜率K：过曲线上某一点作曲线的切线，该切线与横轴所成角度的正切值（k=tg-0）图6）。若，即该量可用微元法表示（物理图象的斜率代表两个物理量增量之比值，其大小往往代表另一物理量）.如s-t图象的斜

4、率为速度，v-t图象的斜率为加速度,图象的斜率为感应电动势等。如图7①-1图象中tl时刻电动势为0。“面”：指图线与横纵坐标所围面积表示的物理意义。面积的大小常代表另一物理量的大小。比如力随时间的变化关系曲线中（图8）①若F是恒力，则图象所围的面积S1表示力F的冲量Il=Ft②若F是变力，用微元法同样得到图象所围面积S2表示力F的冲量12,即与F是否为恒力无关。其它比如v-t图象中所围面积代表位移，F-s图象中所围面积为力做的功，S（1/v）图象与1/v轴所围的面积代表时间等。二、图象法运用于物理教学的意义1•形象直观、简化解题过程图象法思路清晰，能使解题过程得到简化，起到比解

5、析法更巧妙、更灵活的效果。例如在比较匀变速直线运动中的平均速度与中间位置的速度的大小关系时，用图象法解题一目了然。如图9,平均速度即中间时刻速度V2,中间位置的瞬时速度即面积平分时刻的速度VI。依据图象能很快地得出结论V2I源，其差值A1=1真-1源二U/RV随U的减小而减小。当U趋于0时，即外电路短路时，人1二0,此时I真二I源。画出电源真实的U真-1真图线（如图16中直线AC所示，两图线在A点相交）。比较直线AB和AC纵轴截距和图线斜率,不难看出e测U测，其差值AU随电源电流I的减小而减小。当外电路断路即1=0时，△"（）,U真二U测。根据以上特点画出电池的U真-1真图线（

6、如图18所示的直线NP,两图线相交于P点）。比较直线MP和NP的纵轴截距和斜率，显然£测二£真，r测〉r■真。从以上实例分析看到，一些看似很复杂、解题过程较为繁琐的物理问题，通过应用物理图象分析求解，往往可以达到事半功倍的效果。物理图象包含的物理意义是多方面的，只要我们在平时的解题中多加留意，就会有意想不到的收获。