理解“物理图象”的意义巧妙解决实际问题 (2)VIP免费

理解“物理图象”的意义巧妙解决实际问题於罗英（江苏省大港中学江苏镇江212028）一、前言物理图像是一种特殊且形象的语言和工具。它巧妙运用“数”和“形”的结合，由“数”到“形”，其中“数”是概念、规律的整体的抽象表述，“形”是概念、规律整体的直观表达。图象分析就是要通过对“形”的剖析，强化对“数”的认识，最后抽象出图象所表达的物理状态、特征和规律。图象的特点是简明、清晰、形象直观、动态过程清楚、物理量间的函数关系明确。利用它有助于对物理知识的理解和记忆，有助于准确把握物理量之间的定性和定量关系，有助于形象地描述物理规律，深刻理解问题的物理意义，有助于分析或解决某些复杂的物理过程。二、高中物理中常见的物理图象高中物理涉及图象很多，从种类看有：速度—时间图象（v-t）、位移—时间图象(S-t)、加速度—合力图象(ａ-F)、加速度—质量倒数图象(ａ-1/m)、合力—时间图象（F-t）、合力—位移图象（F-S）、振动图象（y-t）、波动图象(y-x)、分子力—分子间距离图象（F-r）、分子势能—分子间距离图象（Ep-r）、电阻伏安特性曲线(I-U)、电源路端电压—电流图象(U-I)、电源输出功率—外电阻图象(P出-R)、电流—时间图象(i-t)、电压—时间图象(u-t)、电量—时间图象(q-t)、磁通量—时间图象(φ-t)、光电效应中光电流—光电管两端电压图象（I-UAK）等。从图形形状看，有直线型、正弦曲线型、双曲线型和其他型等。从图象的层次看，有“点”、“线”、“面”三个不同的层次。三、理解图象的物理意义是分析问题的关键一）明确物理图象坐标轴所表达的含义对物理图象的分析首先要弄清坐标轴所代表的物理量(包括单位)，列出两坐标轴物理量的数学表达式，洞察物理量之间的关系、变化和发展，将局部静态分析与完整动态分析相结合，构建“形象”和“抽象”交织而成的物理知识多维体系。如图1所示，A表示闭合电路的路端电压随回路中电流变化的图线，强调电源的特性，其数学表达式为，因此是线性图线。B表示某一电阻的伏安特性曲线，根据公式，其图形的特点由电阻本身决定。二）明确物理图象中“点”的物理意义1．图象中任一点的坐标“点”是认识图象的基础。物理图象上的“点”代表某一物理状态，它包含着该物理状态的特征。图1中A点坐标（I、U）表示闭合电路中的流过电源电流及电源两端路端电压，B点坐标表示流过某一电阻的电流及加在该电阻上的电压。2．图象与纵轴、横轴的交点1I/AU/V0246BA321图1它反映了当一个物理量为零时，另一个物理的值，即表明了研究对象的一个特定状态。图1中A图象与纵轴的交点（即截距）坐标表示电源的电动势E，与横轴的交点反映出电源的短路电流。3．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。图1中A、B两者的交点坐标表示电阻B接入电路A时流过电源的总电流和路端电压，也就是说电阻B就是电路A中的外电阻。4．图象上的极值点它表示某个物理量在特定条件下出现极大值或极小值。如图2是电源输出功率随外电阻变化的图线，由可知，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大为，图中的极值为电源的最大输出功率，当输出功率小于最大值时，外电路电阻有两种可能性。5．图象上的拐点。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。拐点分为明拐点和暗拐点，明拐点学生能一眼看出其物理量发生突变，如图3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。而暗拐点学生往往察觉不到物理量的突变。如图4中P点看起来是一条直线，但实际上速度方向发生了变化，加速度没变化。三）明确物理图象中“线”的物理意义1．图线本身的意义图线本身反映着一个物理量（应变量）随另一个物理量（自变量）变化时所遵循的规律。在认识此线时要观察其整体的情况，即它是曲线、直线还是折线，但分析和解决问题时要把它们分割成段来研究。解决图象问题要特别注重从数学角度分析物理问题。2．直线的斜率或切线的斜率。斜率是一个非常有用的信息，从数学角度看斜率就是纵坐标随横坐标的变化率。如图1中A斜率的绝对值表示电源的内阻r，B的斜率表示电阻的大小R。另外速度—时间图象（v-t）的斜率表示...