物理科学具有鲜明的动态特点,而图像问题能够对物理的动态性进行更直观更明了的阐述,使物理教学不再只是枯燥的理论传授,可以激发学生的学习积极性,并且采取图像教学能够使学生的智力以及潜能得到充分的调动开发. 因此,在高中物理教学中需要采取图像问题教学方法,促使教学质量得到提升.
1 高中物理教学图像问题的相关概念
物理图像是指一种应用于物理教学中,用图像将物理现象及其规律描绘出来,从而使物理问题的相关原理得到展示的教学手段. 物理图像包含受力分析图、物质运动过程图、函数图象、模型图以及矢量合成与分解图等等许多种类. 这些图像主要的共同特点是可以将物理问题生动化、简单化以及形象化等,有利于学生更加直接地了解物理问题想要表达的内容,并且使问题的解决过程简单化.
2 在高中物理教学中架构图像的必要性
对于高中物理教学而言,图像法不仅是解题方法的一种,而且还是一种思维方式. 在教学中架构图像,重点在于"数形结合",这样能够提升学生的学习效果. 而其必要性主要表现在以下几个方面:
2. 1 有利于学生更好吸收课堂内容
在平时的教学过程中对物理概念或者规律等进行图像化处理,能够潜移默化地影响学生并使其树立图像意识. 而教师在架构图像时要注重将其与教学内容相连,并且要结合从易到难与逐步进行的观念,使其与学生的认知能力相符,从而帮助学生应用图像架构法更好地解决物理问题并对物理规律予以总结.
2. 2 能够利用图像特点开展形象化教学
图像法具有简洁、清晰、形象等特点,能够使函数关系更加明确,使物理问题的信息量展现得更加全面. 这样一来有利于教师开展形象化教学,从而帮助学生熟练掌握图像中所蕴含的物理知识点,例如截距、斜率等,同时还能够使学生拥有更加立体、清晰与灵活的思路. 应用图像架构来解决运动、变力做功方面的问题具有很好的效果.
2. 3 有利于激发学生学习兴趣
在高中物理教学中对图像予以架构能够极大程度地提升学生的学习兴趣,不仅能够培养学生的发散思维,还可以促使学生提升主动性,主动去挖掘、探索物理知识. 对于教师而言,架构图像时也要注重技巧,即将物理知识与简单线条充分结合,使物理知识能够清晰明了地体现出来.
2. 4 使教学活动带有启发性
在物理课堂中教师要用图像架构时要避免将与图像有关的知识全部灌输给学生,这种方法会导致学生对于学习产生厌烦感,磨灭积极性,同时学生也难以消化,带来学习上的压力.
因此,教师可以针对图像抛出一个问题,让学生自己去延伸拓展,在发掘探索的过程中学习知识,教师则予以适当引导,这样能够使教学活动带有启发性.
3 高中物理教学图像问题的构架与解决
在高中物理的教学过程中,通常会遇到许多单纯利用相关原理以及物理公式等手段无法有效解决的问题,这时就需要采取图像问题教学方法. 为了更明晰地描述图像问题的构架和解决过程,笔者在此举出一些应用实例来进行分析.
3. 1 高中物理中的运动学问题
(1) 例题:假设某物体在某个高度以静止状态开始,沿光滑路径 AB 下滑到 B 点或 D 点,再由光滑路径 ACD 下滑到 B 点或者 D 点,假设 B、D 两点高度相同,并且 AB、ACD 两条路径的路程也相等,以此条件对两种路径下物体到达底端的用时关系进行对比.
(2) 图象问题构架与解决分析:例题中只包括重力做功,因此我们可通过机械能守恒定律得知,物体从例题中的两种路径滑至底部的速度应当是相同的. 所以,我们可以采取根据问题构架时间 --- 速度的图象的手段来使问题得到快速解析.
首先根据题目内容绘出对应的图象,在图象中,将物体沿 AB 做出的匀变速直线运动用直线表现出来,将物体沿ACD做的加速运动用曲线来表现,并且要将运动中逐渐减小加速的状态表现出来.
另外,在作图过程中要注意,图像需要满足题目中的相关要求. 本题中主要包括: 该物体的最终速度是同等的;AB 和ACD 同时间轴围出的范围面积也是相同的,我们可以通过实践--- 速度的图像特性得知,面积就是指位移的大小,因此两者位移是相等的.
3. 2 高中物理中的变力做功问题
(1) 例题: 如果某个带电粒子在如图 1 所示的匀强电场中做无初速的释放,其中 t = 0,并且不计算重力,那么下列哪些答案是真的?
A. 粒子在匀强电场中的位移渐渐变大,但始终是处于无初速释放运动状态,并且一直沿着同个方向.
B. 粒子在匀强电场中反复进行来回运动,并且其运动的速度方向每间隔 T/2 时间就会改变一次.
C. 粒子的速度与加速度的大小会随着时间的变化而进行周期性改变;但其速度的方向以及加速度的方向始终不发生变化,不会根据时间变化而更改.
D. 粒子在匀强电场中,其加速的方向会每间隔 T /2 时间而改变一次,并且速度大小也会不停变动,而其速度的方向会始终保持不变.
(2) 图象问题构架与解决分析:经过对题目进行分析可以得知,带电粒子在匀强电场力的作用下展开运动. 还可以通过相关公式得出带电粒子的电场运动轨迹,公式主要包括 F =Eq、牛顿第二定律 F = ma 以及运动学公式 v = v0+ at 等等. 然后绘制相应的速度 --- 时间图象,并分析粒子在电场的运动轨迹可以得知,带电粒子的速度大小随着时间变化而不停变动,而其速度方向则始终不变,一直沿着正方向运动;带电粒子的加速度大小不会随着时间变化而变化,一直保持不变,而其方向每隔T/2 时间段就改变一次. 速度---时间物理图象具有能够明显观察出带电粒子不断增大位移的特点,因为图中路线和时间轴所围出的面积也就是带电粒子运动的位移. 所以再通过与四个选项的比较,就能够顺利得出答案,即 A、D 是正确的观点.
3. 3 高中物理中力学的复合问题
(1) 例题:假设有一架遥控飞机,飞机的动力系统能够提供的固定升力为 F = 28 N,飞机质量则为 m = 2 kg. 飞机在地面上进行试飞时,从静止状态开始垂直上升,假设上升过程中受到的阻力为固定数值,g = 10 m/s.
① 飞机进行首次试飞过程中,t1= 8 s 时抵达高度 H =64 m,求飞机受到的阻力 f 数值;
② 飞机再次试飞,其遥控装置在飞机飞到 t2= 6 s 时发生状况,导致飞机瞬间没有了升力,求飞机在此情况下所能到达的高度 h 最大值;
③为保证飞机不坠至地面,求飞行器从下坠初始至升力恢复的时间 t 最大值.
(2) 图象问题构架与解决分析:①按照题目要求如下图绘出v - t图象. 将飞机上升的位移数值用阴影和三角形表现出来,可得知位移大小为 64 m,然后可得出加速度 a1= 2 m / s²,最终得出阻力 f 为 4 N.
②根据题意可知,飞机失去动力前匀加速上升的加速度大小为a1= 2 m / s²,失去动力之后匀减速上升的加速度大小则为a2= 12 m / s²,故可根据要求作出 v - t 图象如图3. 在图中将飞行器能达到的最大高度 h 用阴影和三角形表现出来,从而可得出高度 h = 42 m.
③ 根据题意可知,飞机下落时先是匀加速下落,且其加速度大小为 a3= 8 m / s²;之后飞机为匀减速下落,其加速度大小为a4= 6 m / s²,遂由此作出满足题目要求的 v - t 图象如图 4,将飞机下降的图象用三角形和阴影表现出来. 根据题目内容可知图中两个三角形的面积是相等的,并根据图中内容做出简化图象如图 5,再利用三角形面积的相关含义进行分析,从而得出
综上所述,在解决物理问题的过程中,如果采取图象手段,就能够通过图象的直观性和明确性等使问题得到更快速更有效的解决. 因此,高中物理教师应当注意在教学过程中培养学生在架构以及解决图象问题方面的能力,具体包括认识图象、建立图象问题的架构以及根据图象解决物理问题等等,从而提高学生的学习能力和理解能力,使得教学质量也随之得到提升.
