《中学物理》2012年第3期第73页刊载了《例谈“利用图象巧解题”》一文(以下简称“原文”),现对原文关于“例1、例2”的解法提出商榷,以期抛砖引玉.1原文对“例1、例2”的解
例1如图1所示,小滑块m从静止开始沿光滑斜面由A滑到C,经历的时间为t1,如果改由光滑曲面滑到C,则经历的时间为t2,关于t1和t2的大小关系,正确的是
A.t1>t2B.t1=t2
C.t1t2,选项A正确.
例2老鼠离开洞穴沿直线前进,它的速度与到洞穴的距离成反比.当它行进到离洞穴距离为d1的甲处时速度为v1,试求:(1)老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处的速度v2多大?(2)从甲处到乙处共用去多少时间?
2两点商榷
2.1原文误读了图2中图线b的物理意义
由于沿曲面ADC滑下时物体做曲线运动,其速度的大小和方向都随时间变化,因此,图2中图线b应该是描述滑块的速率随时间变化的关系,这才是图2中图线b的物理意义.因此“b图线与坐标轴所围的面积”的物理意义是:滑块沿曲面ADC滑下所经过的“路程”,并不是原文所说的“位移”.
2.2原文对图3中“画斜线的梯形面积”的物理意义的阐述依据不足
原文对例2第(2)问解答时,根据题意画出了d-1v图象(图3),接着原文立即指出:“所需时间即画斜线的梯形面积t=12(d1+d2)(1v2-1v1)”,对于这个关系,没有给出推导过程.由于d-1v图线不是中学物理中的常见图象,其图象中的“面积”没有一般熟知的物理解释,因此,一步到位给出上述关于t的关系式似太唐突,应有“必要的文字说明和推导过程.”原文所述“画斜线的梯形面积”是由无数个如图4中画斜线的竖直条的面积求和而成,这一点根据中学生的知识储备是不难理解的,而当Δ(1v)充分小时,竖直小条的面积△S⊥就用P点的纵坐标d与Δ(1v)乘积代替即△S⊥=d×Δ(1v),这一点中学生也能理解,问题是对△S⊥的物理意义进行解释,也就是说d×Δ(1v)表示什么?它虽然有时间的量纲,是不是一段时间?对中学生来说,有些为难,更不是一目了然的,所以原文把“画斜线的梯形面积”的物理意义说成是“所需时间”在中学物理范围内显得依据不足.现在我们考察图4中画斜线的横向小条的面积:
ΔS∥=1vΔd=Δdv,
由于Δdv对应于发生极短位移Δd所用的时间Δt,故ΔS∥=Δt,因而“梯形p1d1d2p2的面积”就是所需时间
t=12(1v1+1v2)(d2-d1)
将v1d1=v2d2代入上式,有t=d22-d212d1v1,与原文结果相同,但显得依据充分.
如果将图3改画成图6所示的形式,则在图6中“图线P1P2段与下方坐标轴所围成的面积即为从d1到d2所需的时间”,这样就更符合中学物理教材的传统表述和学生的思维习惯.
3启示
认清“图象信息”是顺利解题的前提和关键.图象问题千变万化,但无外乎“输入信息画图象”和“输出信息解问题”两类,而其中“信息”的物理意义则是“信息的灵魂”,因为物理图象不同于数学图线,它一般是与一系列物理过程相对应,受一定的物理规律所制约,只有对“图象信息”的物理本质有了透彻的理解,才能在“物理图象”和“物理过程”的相互“翻译”中游刃有余.作者: 崔杨,本文来自《中国图象图形学报》杂志