高中物理學(xué)習(xí)圖像幾點(diǎn)體會

時間:2022-03-15 03:09:56

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高中物理學(xué)習(xí)圖像幾點(diǎn)體會

在我的學(xué)習(xí)過程中物理是比較難的一個科目,在物理的學(xué)習(xí)過程中有關(guān)圖像類問題又是讓我頭疼的一個問題。其實(shí)自從初中開始接觸物理,我就接觸了圖像的各種問題。初中的知識相對來說比較簡單,相關(guān)的圖像也比較容易理解。但是有關(guān)高中的學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的圖像類問題總是困擾著我,于是我決定下一番功夫仔細(xì)的把高中知識中涉及的幾類圖像弄個明白。下面我談幾點(diǎn)感受

1物理圖像與數(shù)型結(jié)合的感悟

我最早認(rèn)識的圖像是在數(shù)學(xué)中有關(guān)笛卡爾直角坐標(biāo)系的圖像。笛卡爾是法國著名數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和哲學(xué)家。我們在數(shù)學(xué)里領(lǐng)略了他的數(shù)學(xué)才華,物理的很多定律的描述都應(yīng)用了笛卡爾的工具,幾乎每一個物理方程都可以在直角坐標(biāo)系里畫出一個形象直觀的幾何圖形。而這個思維工具可以讓我們對物理方程中靜止的理解變成動態(tài)的理解。臂如,在水平地面上某處以初速v0、傾角α發(fā)射一顆炮彈。不計空氣阻力時,可認(rèn)為炮彈在水平方向不受力,運(yùn)動性質(zhì)為勻速直線運(yùn)動。豎直方向只受重力作用,做勻變速運(yùn)動(類似于豎直上拋運(yùn)動)。若以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),取水平方向和豎直向上方向分別為x軸、y軸建立直角坐標(biāo),炮彈的運(yùn)動方程可寫成:x=v0cosαt(1)y=v0sinαt-12gt2(2)從(1)式解出t代入(2)式,便得到了炮彈運(yùn)動的軌跡方程:y=xtga-g2v02cos2αx2(3)這個方程描述了一個拋物線,畫出的軌跡便如下圖所示。根據(jù)這個拋物線方程很容易確定這顆炮彈運(yùn)動的一些特性。令y=0,解方程得x1=0,x2=2v02gsinαcosα=v02gsin2α其中一個解x1對應(yīng)著拋出點(diǎn),另一個解x2就是炮彈的射程,由x2的表達(dá)式可以知道,當(dāng)發(fā)射炮彈的初速度與水平方向夾角α=450時,落在與發(fā)射點(diǎn)同一水平面上的炮彈有最大射程。將x=12x2=v022gsin2α代入(3)式,得拋物線頂點(diǎn)的y坐標(biāo),即炮彈的射高ym=v02sin2α2g。這樣,我們就可以通過對物體運(yùn)動方程或軌道方程的研究,與圖像相結(jié)合更為深入的理解物理學(xué)。在這個過程中我對物理公式的理解由原來的靜態(tài),慢慢轉(zhuǎn)變到了一些動態(tài)的理解上。這些都得益與數(shù)與型的統(tǒng)一,在物理學(xué)習(xí)中,我常常特別鐘情與圖像,也正是由于這種數(shù)與型的統(tǒng)一可以作為物理學(xué)研究的重要方法所決定的。引入坐標(biāo)系使幾何圖形代數(shù)化,把數(shù)與型完美地統(tǒng)一起來,這正是笛卡爾創(chuàng)立解析幾何的宗旨。而把這種思想應(yīng)用在物理學(xué)習(xí)的體會中能夠良好的幫助我們更好的、更深刻的、更形象的理解物理定律。

2物理圖像中動與靜的結(jié)合的理解

高中物理必修一的運(yùn)動學(xué)里,我們學(xué)習(xí)過的位移與時間(s-t)的圖像,速度與時間(v-t)的圖像等。在學(xué)習(xí)的過程中我覺得,物理的圖像十分明顯地具有這種動靜結(jié)合的效果,我們用坐標(biāo)平面上的一個點(diǎn)表示物體運(yùn)動過程中某一瞬時的狀態(tài)(靜態(tài)),從坐標(biāo)平面上的一個點(diǎn)過渡到另一個點(diǎn),意味著發(fā)生了一個過程。因此,坐標(biāo)平面上由一系列點(diǎn)構(gòu)成的線,就反映了物體(研究對象)在某段時間內(nèi)連續(xù)進(jìn)行的運(yùn)動變化過程。這里的點(diǎn)與線的關(guān)系,就是靜與動的關(guān)系。比如:直角坐標(biāo)系中,勻速直線運(yùn)動(s-t)的圖像是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線。表示物體在不同時刻它處在離原點(diǎn)不同位移的地方,對應(yīng)于圖中靜止的點(diǎn)。隨著時間的流逝,物體的位移在變化,在圖中用沿斜直線變動的一系列點(diǎn)表示,所以,這樣條圖線就反映了一個物體從坐標(biāo)原點(diǎn)出發(fā),沿規(guī)定的正方向做勻速直線運(yùn)動時位置的變化規(guī)律。所以在我的理解中,圖線就是動靜結(jié)合的產(chǎn)物。基于這個理解我良好的理解了運(yùn)動學(xué)中的有關(guān)圖像的本質(zhì)意義和所反映的物理規(guī)律。在實(shí)際應(yīng)用中,為了能從靜態(tài)的圖像看出其動態(tài)的寓意,我們可以用一個具體物體還原其動態(tài)的本來面目。

3物理圖像中抽象與形象的聯(lián)系

圖的一大特點(diǎn)是看起來非常的形象,圖像常常可以把抽象的概念具體化。所以它作為聯(lián)系抽象思維與形象思維的紐帶,對我理解一些比如磁感應(yīng)強(qiáng)度,電場強(qiáng)度,瞬時速度等抽象的物理概念起著非常重要的作用。比如瞬時速度是我在高中物理學(xué)習(xí)過程中認(rèn)為很抽象的一個概念,它的嚴(yán)格定義需要借助極限的知識,運(yùn)動物體在某一時刻或某一位置的瞬時速度,就是包括著一時刻在內(nèi)的極短時間內(nèi)平均速度的極限。用公式表示為v=limΔt→0v-=limΔt→0ΔsΔt。對與我剛剛進(jìn)入高中的物理學(xué)習(xí),單純這樣一個數(shù)學(xué)式定義是難以理解的,我很難想象Δt→0包含著一個怎么樣的物理實(shí)質(zhì)。利用(v-t)圖像斜率的意義,我慢慢就把原來平均速度計算時Δt→0的物理意義具體化了,這個過程使原來很抽象的一個定義有了形象的對照,這個方法對我來說它極大的幫助了我理解瞬時速度的概念。4總結(jié)以上三點(diǎn)是我在思考物理圖像類問題的一點(diǎn)體會和感悟。

作者:梁明朗 單位:陜西省西咸新區(qū)秦漢中學(xué)