如何高效绘制“物理草图”

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我们在分析物理问题时，往往要绘制“物理草图”.所谓的“物理草图”是指为辅助分析、解决物理问题而徒手或部分借助工具绘制的不十分精确的物理示意图，例如学生考试时在草稿纸上绘制的示意图.绘制示意图是分析物理问题的重要手段，它能建立清晰、有序的物理过程，确立物理量间的关系，把问题具体化、形象化，为正确进行逻辑思考搭建平台.

但笔者发现，学生在绘制草图时存在诸多问题，造成时间的浪费甚至解题失败.笔者收集了学生测验中使用过的草稿纸、试卷，结合平时的监考经历，通过仔细观察、对比、分析，归纳出了以下几种常见的情况，并提出了一些建议.

1徒手绘图与借助工具绘图的关系把握不好

绘制物理草图，没必要步步依靠工具，徒手绘图也很重要.但有些学生把握不好运用这两种方式的时机，往往造成两种极端――或者从不使用工具，或者过度依赖工具.完全徒手绘图的弊端突出表现在绘制一些对角度、长度等有较高要求且较复杂的图形中，例如2011年全国高考物理新课标卷25题（本题的详细解答请查阅相关资料，这里不再赘述）.

但有些比较简单的草图如果过度依赖工具作图则势必造成时间的浪费.那么什么情况下适合徒手绘图，什么情况下适合使用工具绘图呢？在笔者看来，如果图形对角度、长度、比例、直线之间的平行和垂直关系等没有严格要求且比较简单时，则可以徒手绘图，如电路图部分，否则就要借助于工具，如光路图、带电粒子在复合场中的运动等部分.另外，即使同一幅图，也可以根据需要部分徒手画，部分使用工具.

2绘图工具选择不当

笔者主要发现两种情况：（1）学生们往往用碳素笔绘制草图，而一旦出现错误则不可更改，只能重画.这种情况的弊端突出表现在绘制某些较复杂的示意图时，在已基本画好的图上，因最后几笔画错而不得不重新再画，这样会浪费大量的时间.所以，教师在平时教学中尽量要求学生用铅笔作图，特别是在分析一些动态物理场景时，分析完一种状态后，可用橡皮擦去一部分，以剩余部分为基础再画另一种状态的示意图，不必全部重画，这样学生就会养成一种习惯；（2）物理题中往往出现一些特殊角度，如45°、30°、60°等，有的学生用量角器去绘制这些角度，其实利用常用的三角板就可以快捷而准确地画出.

3图形尺寸不合适

有些学生画的草图尺寸过小，由于没有预留足够的空间，在分析题目的过程中，会因后续添加的字母、数字、线条等内容，使得图形变得面目全非，从而无法再使用.遇到这种情况，学生们往往不假思索在作废的图上打个“×”或画个“”，然后另起炉灶，但在第二次绘图时，不一定吸取教训，从而重蹈覆辙，不得不再画第三幅.

4没有适当利用卷面上的原图

5审题不认真，绘图“徒劳无功”

有些学生做题时急于求成，没有认真审题就匆忙动手绘图，结果欲速不达.例如下面这道题：如图4所示，竖直平面内一质量为m、带电量为q（q>0）的粒子，以初速度v0垂直于电场线方向飞入电场强度为E的匀强电场中.求t时间后粒子的速度和位移（粒子没有飞出电场）.

这道题的一般解题思路是：对粒子进行受力分析-求加速度-求未知量.但部分学生在进行受力分析时忽略了重力的作用，认为粒子只受到电场力的作用而在水平面内做类平抛运动.很显然，这样的思路从一开始就是错的，据此画出的示意图即使很规范，也只能得出错误的结果.实际上粒子是在电场力和重力的合力作用下做类平抛运动，如图5（电场力沿z轴正方向，重力沿y轴正方向，v0沿x轴正方向，弧线为粒子的运动轨迹，F为电场力和重力的合力）.由此可见，高效绘制物理草图的前提是认真审题，搞清楚基本物理过程，只有如此才能理清解题思路，快速而又准确地找到解题方法.

以上问题只是笔者发现的比较普遍的现象，个别学生还有些特殊情况，这里就不一一列举了.除了让学生意识到以上的问题外，老师们还应做好以下两方面的工作.

（1）向学生明确高效绘制草图的原则.

①规范性.要让学生明白，“草图”不意味着可以潦草应对，它依然应具有一定的规范性.可以向学生列举一些因画图规范性太差而导致解题失败的例子，使其认识到问题的严重性；

②快捷性.绘制草图时要有时间观念、效率观念，既要能满足分析问题的需要，还要注意节省时间，争取一次成功；

③简洁性.草图既要完整、准确，同时又不能画多余的线、标多余的字母、数字，要依据题目，有规律，有顺序地画图、标注字母和数字，使整幅图简洁、清晰.

（2）全面提高“徒手绘图”与“借助工具绘图”的能力，寻找两者之间的最佳结合点.

要让学生备齐作图的工具，如铅笔、直尺、三角板、圆规等，并在平时的作业、练习、测验中多使用.还要让学生提高徒手绘图的能力，特别是针对抛物线、正弦曲线这类用工具很难画出的图形，使学生逐步明白这两种方式各自的优势，并最终找到它们的最佳结合点.

老师们对于学生考试的失分情况往往从学生学习和自己的教学层面找原因，学生草稿纸上的问题很少引起老师们的重视，即使教学中意识到问题的存在，也只是偶尔点拨一下，并未对学生进行全面指导.因此，老师们在平时的教学中要留意学生绘制物理草图时出现的问题，并根据自己学生的实际情况采取指导策略，引导学生逐步掌握高效绘制物理草图的能力，使得学生们在平时的考试以及最终的高考中不因这一细节问题造成时间的浪费甚至解题失败.