图像法高中物理教学中的应用

图像法高中物理教学中的应用 随着教改的深化，高中物理教学大纲、教材都相对降低了， 然而在教学过程中仍旧存在一个问题 。初、高中物理知识的衔接。 学生普遍反应，在初中学习物理只需花很少的时间，上课听讲、课后 完成作业，知识基本上就掌握了。而学习高中物理所用的时间较多， 上课认真的看书、听讲，课后还是不会做作业。产生这种现象的原因 主要有两点：一是初中物理知识简单，直观形象，都来源于生活。而 高中物理知识性强，有些规律要通过学生自己的理解、，有些规 律与生活中的现象相悖，着重学生各方面能力的培养。二是学生的年 龄特征决定的，初中学生主要是知识的简单应用，而高中学生必须由 一般规律上升到抽象思维，建立物理模型，提高思维的深度。从教材 来看，思维形式的提高也很明显。初中教材从具体的事物、具体的自 然现象中总结规律；高中教材将具体的实物抽象为理想的模型，比如 质点、点电荷、刚体等。通过研究这些理想模型的运动来总结规律， 再把这些规律应用到实际生活中去。为了学生能适应高中物理的学 习，在教材里附了很多的实物和图像。因此我认为在解决高中物理问 题的过程当中可以更多的采用图像法。因此高中教材里所附的这些实 物和图像在教学过程中不可忽略，它可以起到意想不到的效果。在教 材中的图象有力学、电学、热学、光学中的等下面通过几个例题来比 较图象法在解题中的优点： 如：例题1：甲、乙两辆汽车沿平直公路从A地同时同向驶向B 地，甲车在前一半时间内以速度V作匀速运动，在后一半时间内以1 作匀速运动。乙车在前一半路程中以速度V作匀速运动，在速度V21后一半路程中以速度V作匀速运动，问哪辆车先到达B地？ 2 解法一、公式法： ttvv，12ssvv，，121222甲车在全程中的平均速度为： v,,,甲tt2 vvvv，21212,,2vv，12 即有 ,,,,则有tt乙乙甲甲 ss2vv0012乙车在全程中的平均速度为：v,,, 乙ss00ttvv，，1212，1222vv vvvv，21212,,2vv，12据数学中的不等式知识可得到，当vv,时， 12 即有 ,,,,则有tt乙乙甲甲解法二、图象分析法： s s 甲 甲 乙 乙 /2 0甲 S/2 0S 乙 甲 乙 t t t 甲乙甲乙t//ttt t 甲乙甲乙 VV>V V，还是Vt，，甲乙1212即总是甲车先到B地。从上两个解法中我们可以明显的看出解法二 形象直观，突出了数形结合的重要思想

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，显示了物理图象的应有 技巧。我们再来看看下一道例题 例题二：总质量为M的列车，在平直的铁轨上匀速行驶，其发动 机的牵引力恒定，所受阻力为车重的k倍，突然，质量为m的车厢脱钩当司机发现事故并关闭发动机时，机车已行驶距离为L，求机车与车厢停止运动后相距多远？ 解：应用图象法 车厢与机车脱钩后，它们的图象如图。若司机发现事故时，vt, 机车的速度为v，车厢从过够到停止运动所需M V 时间为t，机车从脱钩到停止运动所用时间为1 t，则斜线区域为车厢与机车停止运动后的距 2VM离 ,s V0 MLt t 12由几何知识有： ,,s t Mm, 象类似以上例题还有很多很多，从它们的 简易程度来说，物理图象能直观地表示物理量之间的相互关系，形象 地描述物理过程。利用图象法，能够准确、迅速地进行判断、推理和 计算。用图象法解题的步骤是：（1）建立用相关物理量表示的坐标系； （2）根据题意描述的物理过程，作出对应的物理图象；（3）根据图象的物理意义，进行判断、推理和计算。例如还有运动学中的追赶问 题、力学中示意图、机械运动中的振动图象、波动图象等等都可以利 用图象法来求解，因此在物理教学中，要充分重视物理教学中的图象， 为以后的解决问题提供更多的思路、更好的方法、更加完美的完成物 理教学任务。也该在教学中，应注重引导启发学生对问题进行多层次 多角度的分析思考，培养提高学生的直觉思维，逻辑思维和发散思维 能力，激发创造意识。 物理教学是一个抽象、逻辑性强、要有一定的空间想象能力，能 根据物理题目给出的意思，完成一个题意的转化过程。能够把题目的 翻译成简单的物理符号，把题目的每一句话能够转化为物理表达式， 并建立相应的物理模型，并能加以应用到类似的物理题型中去，达到 举一反三的目的，提高学习的效率。比如： 例题：总质量为M的列车，在平直的铁轨上匀速行驶，其发动机 的牵引力恒定，所受阻力为车重的k倍，突然，质量为m的车厢脱钩当司机发现事故并关闭发动机时，机车已行驶距离为L，求机车与车厢停止运动后相距多远？ 解：应用动能定理 设列车匀速运动的速度为v，车厢从脱钩到停止运动发生的距离0 s为s，从发现车厢脱钩到机车停止运动发生的距离为，机车与车厢12停止运动后相距,s，如图 S S 12以机车为研究对象，由动能定理有： L ΔS 12kMgLkMmgLsMmv,,，,,,()()0()202 对于车厢由动能定理得到, 12,,,kmgsmv0102 ML又故,,，,,,sLsss21Mm, 通过上面的例题我们清楚在解决物理问题时，建立物理模型的重 要性，而在高中阶段的物理教学中常见的物理模型可归纳如下： （1）、物理对象模型化。物理中的某些客观实体，如质点，舍去 物体的形状、大小、转动等性能，突出它所处的位置和质量的特性， 用一有质量的点来描绘，这是对实际物体的简化。当物体本身的大小 在所研究的问题中可以忽略，也能当作质点来处理。类似质点的客观 实体还有刚体、点电荷、薄透镜、弹簧振子、单摆、理想气体、理想 电流表、理想电压表等等。 （2）、物体所处的条件模型化。当研究带电粒子在电场中运动 时，因粒子所受的重力远小于电场力，可以舍去重力的作用，使问题 得到简化。力学中的光滑面；热学中的绝热容器、电学中的匀强电场、 匀强磁场等等，都是把物体所处的条件理想化了。 （3）、物理状态和物理过程的模型化。例如，力学中的自由落 体运动、匀速直线运动、简谐运动、弹性碰撞；电学中的稳恒电流、 等幅振荡。 （4）、物理中的数学模型。客观世界的一切规律原则上都可以 在数学中找到它们的表现形式。如能在高中物理的学习中总结、归纳，建立了物理模型，但还要注意以下几个问题： （1）.模型是在一定条 件下适用的。建立物理模型，可使问题的处理大为简化而又不会发生大 的偏差。现实世界中，有许多事物与这种“理想模型”十分接近，在一 定场合、一定条件下，作为一种近似，可以把实际事物当作“理想模型” 来处理，但也要具体问题具体分析。例如，在研究地球绕太阳公转运动 的时候，由于地球与太阳的平均距离(约14960万千米)比地球半径(约 6370千米)大得多，地球上各点相对于太阳的运动可以看作是相同的， 即地球的形状、大小可以忽略不计，这样就可以把地球当作一个“质 点”来处理；但在研究地球自转时，地球上各点的转动半径不同，地球 的形状、大小不可以忽略，不能把地球当作一个“质点”来处理。（2）. 物理模型是在不断完善发展的，人类对事物的本质的认识也是不断深入 和提高的，物理模型也相应地由初级向高级发展并不断完善。例如，原 子模型的提出就是一个不断完善的过程。起初，人们认为原子是不可分 的，其英文名称atom的原义，即不可分割的意思。直到1897年汤姆生 通过阴极射线实验发现电子，揭开了原子结构的序幕，汤姆生的“枣糕 式”原子模型、卢瑟福的“原子核式结构”模型，此模型可以解释α 粒子散射实验，还可以估算出原子核的大小，但与经典电磁理论产生了 两个矛盾。玻尔为了解决上述矛盾，提出了原子的“轨道量子化”模型， 这种模型的内容是三条假设：即能级假设、跃迁假设、轨道假设。从这 可看出物理模型不是一成不变的，要随着科学的发展而发展，只要这样 才能跟上新时代。 综上所述，图象与物理模型在物理教学中有不同于其它方法的优越 性，能够熟练的掌握并能实施到教学中去，对学习效率、能力等的培养 具有重要作用。 撰写人：