高考命题物理图像的应用与教学

《高中物理教学大纲》明确要求：“物理规律常用数学公式和图像来表示,要引导学生理解公式和图像的物理意义.”高考考试说明中,对应用图像表示及处理物理问题的能力方面,也指出：“等必要时能运用几何图形函数图像进行表达和分析”.

近几年的全国高考物理试题,每年都有对物理图像的考查题,而且图像题在高考题中占的比例越来越大.下表可以充分说明：

近六年高考图像题统计

由上表可见,考查较频繁的知识点是振动图像、波动图像和感应电流图像等,题型以选择题居多,且在教材的基础上逐渐扩展,如2007年的F/mg-t图像,2010年的Ep-r图像等.近几年高考物理试题,对图像的考查应用大致可以分为如下几种类型.

一、通过对物理过程的分析和图像的描述,选择相应图像

分析：由加速度图像可知前10s汽车匀加速运动,后20s汽车匀减速运动恰好停止,因为图像的面积表示速度的变化,此两段的面积相等.最大速度为20m/s,所以速度图像为图9.然后利用速度图像的面积求出位移.汽车运动的面积为匀加速、匀速、匀减速三段的位移之和,即s等于（10×10+30×20+10×20）等于900m.

物理图像有许多优点,如何让学生领会并掌握并非简单,在教学中应着重从图像的物理意义、图像的坐标选取和图形的建立这几方面加以指导训练.

（1）要让学生理解图像的物理意义

图像是表示物理量之间关系的一种方法,它把“数”转化为“形”,每一种图像都有其特定的物理意义.①弄清坐标轴所表示的物理量,明确因变量（纵轴表示的量）与自变量（横轴表示的量）的制约关系；②识别两个相关量的变化趋势,从而分析具体的物理过程；③看交点、分清两个相关量的变化范围及其给出的相关条件,明确图线与图线、图线与坐标轴的交点、图线斜率,图线与坐标轴所围成图形的“面积”的物理意义.

（2）让学生了解图像和物理理过程的对应关系

物理图像,不仅是一种纯粹的数学表达,它包含着丰富的内容.除搞清物理图像的物理意义外,还应加深理解图像与公式、图像与过程、图像与物理量之间的联系与变通,以便对有关的物理问题作出准确判断.

（3）明确图像与数学表达式的关系

一个物理规律能同时用数学公式和图像来表示,则二者之间必定有密切的对应关系.很多学生在解析几何中能将二者的结合运用自如,却不能较好地处理解决物理问题.因此在教学中,应经常将两种表示法并列对比,使学生习惯图像的应用,能由此及彼,体会到应用图像解题的好处.

当然在应用物理图像解决物理问题的过程中,我们应提倡解析法与图像法的有机结合,这是因为数与形是反映事物间关系的两种不同形式,但数与形又是统一的,它们都可以用来描述物理规律的变化.两种形式之间是可以相互补充、相互转化的,数缺形时少直观；形少数时难入微.总之,图像是解决物理问题的一种重要手段,我们在平时的教学中要善于培养学生识图、建图、用图的能力,努力提高学生的基本素质.

（责任编辑易志毅）