高中物理教学中图的价值与应用研究お

车伟

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.

如图1中①表示物体做匀速直线运动.（斜率表示速度v）；②③表示物体静止；④物体向反方向做匀速直线运动；⑥t1时刻物体位移为x1.

物理中，用图形、图象解决的问题很多，运动学、力学、电学、光学、电磁学等方面的习题，都与图象、图形有千丝万缕的联系，应用很普遍.再如电学中的电源的伏安特性曲线、力学中的单摆的T-L曲线等，在物理教学中，图形和图象是物理学、物理教学中的重要元素.

1.2高中物理教学中，概念图的应用价值

物理教学中，图的运用教师们多会关注图象的运用，而忽略了概念图的作用.而概念图在物理教学中，同样意义非凡.

（1）先行组织者的策略.

所谓先行组织者，指的是学生所要学的新知识和已经掌握的知识间架起的一座桥梁，这个桥梁就是“概念图”.概念图能激起学生对所学过的知识的回忆和对新知识的探讨的欲望.概念图在每一个章节的学习中都有用场.如学习《摩擦力》这一节内容时，新课程标准要求两课时完成，分别是静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件、方向判断以及大小的计算.学习滑动摩擦力之前，就可以用概念图的形式复习已经学过的静摩擦力的知识而过渡到滑动摩擦力的学习上.此时概念图，不仅“温故而知新”，更重要的是为学习新知识做好了方法上的准备，因为滑动摩擦和静摩擦的知识结构完全相同，并且知识间也有关联性.

在《力的相互作用》中，弹力和摩擦力的学习时，都可以使用“力的概念图”——作用点、大小和方向等复习相关的“力”的知识和概念，使学习摩擦力和弹力更省时省力.

（2）课堂小结策略

80%以上的老师在课堂小结时，都会使用图表、图例等形式让学生回顾一节课的所学知识，这里的图表、图例等就是“概念图”.如学习“平抛运动”等时，概念图就是行之有效的课堂小结方式.如表1.

高中物理复习课旨在系统复习所学的物理知识，用所学的知识提高解题能力.在复习时，多数教师习惯于先将知识串讲一遍，再进行针对性的训练.而概念图的使用可以使学生对所要学习的知识一目了然.如复习《平抛运动》时，可以使用概念图如图3所示.

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、实验的基础，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相距四分之三波长.

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.