高中物理中的斜率问题总结
高中物理的函数图像“切线斜率”应用解题
参考文献
[1]于胜寒函数图像的“切线斜率”的理解及在高中物理解题中的应用[J].中国新通信,2016,18,(23):134。
C. O点中产生的电荷强度在x轴方向中的分量为最大的状态。
D. x中的负电荷在经过B到C之间的转移过程中,电场力会首先先做正功,之后再做负功,具有这样一个先后顺序。
解题分析:φ-x图像中处于某一个位置之上的斜线斜率表示的是静电场中的电场在x方向之上的分量值,所以正确答案是A,同时O点中所对应的切线斜率数值是0,由此得知C项按答案错误。同时根据题目中所述,顺沿电场方向上的势能处于逐渐减小的状态,所以B选项阐述不对。电场做工可以表示为W=qu,由此可以得出,正确答案是D。因此最终的答案是AD。
高中物理的函数图像“切线斜率”应用解题
摘要:在高中物理课程的学习过程中,具有多种解题思路与解题方式,其中的重要知识点是切线斜率方面,在物理习题的定量分析与定性分析中都有着重要的应用空间,本文分析了在高中物理习题的讲解过程中函数图像“切线斜率”方面的应用策略,以促进同学们掌握相关的物理解题技巧,最终有效促进高中物理解题能力的提升。
例题:在具体的空间表现中静电场的电路势能φ在x轴中的具体分布情况具体如下图1所示,由这一图能够看出x轴在B点与C点之上的电场强度作用在x位置之上的分量将其具体表示成Ebx与Ecx,那么在以下的四个阐述中正确的是( )。
图1.函数图像
A. Ebx上的电场强度势能比Ecx要强。
B. Ecx上的分量方向是X轴的正方向。
浅析高中物理图像中斜率的意义及应用
课程教育研究Course Education Research 2018年第20期科学·自然在高中物理学习中,物理图像中斜率的应用非常广泛,有不少同学对此缺乏正确的分析,常常混淆斜率的应用或者忽略有关限制条件。
如果对这类问题模棱两可,领会不深刻,会导致物理学习出现较大困难,做题时有会而不对,对而不全的情况,甚至对有些题目无从下手。
下面对斜率的有关问题进行讨论。
一、割线斜率与切线斜率的比较从数学知识可知,斜率是表示一条直线对横坐标轴的倾斜程度,通常是用直线和水平线的夹角的正切来表示。
如图1所示,Ⅰ线为P 点与坐标原点相连接的割线,其斜率k=y x,即过原点的割线斜率为相应的y 与x 瞬时值的比值;Ⅱ直线为P 点的切线,其斜率k 1=dy dx,即切线斜率为相应的y 与x 微小变化量的比值。
显然,在图线为曲线时,某点的切线斜率与过该点和原点的割线斜率一般并不相等,只有在图线为过原点的直线时,两者的斜率才一定相等。
因此,在物理图像中,两种斜率所反映的问题是不同的,用切线的斜率来表示的是用微小变化量的比值来反映的物理量,如:1.速度v=dx dt,在x-t 图像中,切线斜率表示速度的瞬时值。
2.加速度a=du dt,在v-t 图像中,切线斜率表示加速度的瞬时值。
3.电流强度I=dq dt,在q-t 图像中,切线斜率表示电流强度的瞬时值。
4.电动势E=n d ϕdt,在Ф-t 图像中,切线斜率表示电动势的瞬时值。
用过原点的割线来表示的是相应瞬时值的比值来反映的物理量,如:1.电阻R=U I,在U-I 图像中,过原点的割线斜率表示电阻值。
2.质量倒数1m =a F,在a-F 图像中,过原点的割线斜率表示质量的倒数值。
下面探讨运用斜率法解题:例1:列车在恒定功率机车牵引下,从车站出发行驶5min ,使速度达到20m/s ,那么在这段时间内,列车行驶的路程()A.一定小于3kmB.一定等于3kmC.一定大于3kmD.不能确定解析列车在恒定功率下行驶,牵引力随速度增加而减小。
物理图像论文物理意义论文:高中物理方法“图像法”中图像斜率的应用
物理图像论文物理意义论文:高中物理方法“图像法”中图像斜率的应用摘要:在高中物理教学中,图像法是一种重要的解题方法,而其中图像斜率的应用非常广泛,在力学、运动学以及电磁学中均有涉及,近几年高考也是把用数学方法解决物理问题的能力作为重点考查内容之一。
而斜率的应用更是对跨学科综合能力的培养是大有裨益的。
本文就是从物理学科的特点出发,结合自己在教学中遇到的典型例题,阐述在解题中如何利用图像的斜率。
关键词:物理图像;斜率;物理意义物理图线的斜率,其大小一定为k=纵轴量的变化量/横轴量的变化量。
但对于不同的具体问题,k的物理意义并不相同。
例如:s-t图像的斜率(或切线的斜率)表示速度的大小、v-t图像的斜率(或切线的斜率)表示加速度的大小、描述电荷在电场中受到的电场力f与电量q关系的f-q图像的斜率表示电场强度的大小、u-i图像的斜率为负载的电阻、矩形线圈(单匝)在匀强磁场中绕垂直于磁场中的轴匀速转动时,以中性面为起始时刻,其磁通量φ随转角ωt变化:φ=bscosωt为余弦曲线,其切线的斜率为磁通量变化率,即感应电动势的大小、电势ψ-位置x图像的斜率表示电场强度等等。
教学中首先要使学生明确,斜率虽然是数学概念,但不能只从数学的角度来看待物理问题,应记住它仅是作为阐述物理概念规律的符号和工具,要理解它的物理意义。
比如数学中纵轴和横轴均取同一单位和长度,而物理图像中的纵轴和横轴却常取不同的单位和长度,那么物理图像中的斜率也就不是α角的正切数值,而是具有多种特定的物理含义了。
斜率在高中物理教学中有广泛的应用,本文列举几个例子加以说明。
例1 如图质量相同的木块a、b用轻弹簧相连,静止在光滑水平面上。
弹簧处于自然状态。
现用水平力f向右推a。
则从开始推a到弹簧第一次被压缩到最短的过程中,下列说法中正确的是()a.两物块速度相同时,加速度aa=abb.两物块速度相同时,加速度aa>abc.两物块加速度相同时,速度va>vbd.两物块加速度相同时,速度va<vb解析:在f的作用下a向右运动,开始压缩弹簧,被压缩的弹簧会产生弹力分别推a和b。
浅谈高中物理图象的斜率
的u —I 图像等 。学生对这类图象掌握起来感觉不太
难, 但容 易不深人 , 不能从根本上 理解 , 常常会造成
一
图3 所示 ,若 电阻的 _ I , 图象
为直线时 ,导体的电阻即纵 、 图3
些错误 的理解 。 现在我们就这类 图像做 以下分析 ,
首先要 明确物理 图象的斜率和所对 应图线正切
根据伏安法求电阻的计算式 , R : 旦某时刻导体的电
l
须从根本上理解纵 、 横坐标代表 的物理量间的关系 , 才 能理解 图像斜率的意义。有 一类是反应物理量概
念 的图象 , 如位移一时间 图象 、 速 度一 时间 图 、 电阻
阻应 等 于该 时刻导 体两 端 的 电压 与该 时刻流过 导体 的 电 流 的比值 , 应该用 图线上某点 的纵 、 横坐标 的比值来求 。如
@
考 点 聚 焦
谈 高 中物理 图象 的斜
■ 李 副涛
用 图像表达物理信息 ,解答物理 问题是高考考
查 的能力之一 。物理图象不同于数学 图像 的最显著 特点 , 是赋予 了纵 、 横 坐标特定 的物理 意义 , 我们必
加意义 。 在电阻的 _ , 图象 中求 电阻时要特别小心 ,
图1
r ,
O
阻值 ,要知道在 这J L R= ≠
^ r
,
图 4
速度不等于l m" s - 2 , 根据 竺 等于0 . 5 m・ s 。
△£
绝对不能 用图线上某 点
其次要明确物理图象斜率 的真正含义 。如在速
△
度一时间图像中求加速度 时,应利用 图线的切线斜
比值。
( 作者单位 : 河 南省 西峡 县 第 一 高级 中学 分校 )
位移与时间关系图象中的斜率
位移与时间图象中的斜率武汉市第六中学物理教研组 朱克生高中物理常常采用建立直角坐标系画图象来探究两个物理量之间的关系。
比如:位移与时间图象,它也是高中物理学习的第一个图象。
能从图象中获取信息,是学生学习物理必须培养的一个能力。
在数学中,斜率表示直角坐标系中一条直线相对于横坐标轴的倾斜程度。
斜率用字母k 来表示,k=A B A B x x y y --=xy ∆∆=tan θ,θ等于直线与横坐标轴正半轴方向的夹角(如图1)。
在物理中,由于横纵坐标一般表示两个不同的物理量,单位不同,所以斜率不等于tan θ,而是k=A B A B x x y y --=x y ∆∆。
比如在图(2)的位移与时间图象中,tan600≠ts ∆∆。
图(1) 图(2)在物理图象中某一直线的斜率经常代表一定的物理意义或者等于某一个物理量。
所以通过图象的斜率可以获取重要信息。
那么位移与时间的图象的斜率有什么物理意义或者是什么物理量呢?如图(3)所示为某物体的位移时间图象(s-t)。
我们可以过A 点作图象的割线a 和切线b 。
然后根据k=ts ∆∆求出这两条直线的斜率。
图(3) 图(4)首先我们研究a ,它的斜率k=ABAB t s ∆∆。
由于Δs AB 表示物体在AB 这段时间的位移,Δt AB 表示物体完成这段位移所用的时间,因此表示物体在t A ~t B 之间的平均速度。
如果我们将直线a 绕A 点逆时针转动(如图4),AB 之间的时间就会越来越小,当Δt AB 非常非常小时,a 、b 重合,根据瞬时速度的定义(人教版必修一,P 16),可以知道此时切线b 的斜率大小代表着物体在A点的瞬时速率。
同时斜率的正负号,可以表示速度的方向。
如果斜率取正,表示物体的速度方向与我们规定的正方向相同,反之则相反。
根据速度的正负我们还可以知道物体是做单向直线运动,还是做往返直线运动。
由此,我们可以得出结论:在位移时间图象中,图象上每一点的切线斜率表示物体在此时刻的瞬时速度。
浅析高中物理图像中斜率的意义及应用
浅析高中物理图像中斜率的意义及应用作者:秦绪健来源:《课程教育研究》2018年第20期在高中物理学习中,物理图像中斜率的应用非常广泛,有不少同学对此缺乏正确的分析,常常混淆斜率的应用或者忽略有关限制条件。
如果对这类问题模棱两可,领会不深刻,会导致物理学习出现较大困难,做题时有会而不对,对而不全的情况,甚至对有些题目无从下手。
下面对斜率的有关问题进行讨论。
一、割线斜率与切线斜率的比较从数学知识可知,斜率是表示一条直线对横坐标轴的倾斜程度,通常是用直线和水平线的夹角的正切来表示。
如图1所示,Ⅰ线为P点与坐标原点相连接的割线,其斜率k=,即过原点的割线斜率为相应的y与x瞬时值的比值;Ⅱ直线为P点的切线,其斜率k1=,即切线斜率为相应的y与x微小变化量的比值。
显然,在图线为曲线时,某点的切线斜率与过该点和原点的割线斜率一般并不相等,只有在图线为过原点的直线时,两者的斜率才一定相等。
因此,在物理图像中,两种斜率所反映的问题是不同的,用切线的斜率来表示的是用微小变化量的比值来反映的物理量,如:1.速度v=,在x-t图像中,切线斜率表示速度的瞬时值。
2.加速度a=,在v-t图像中,切线斜率表示加速度的瞬时值。
3.电流强度I=,在q-t图像中,切线斜率表示电流强度的瞬时值。
4.电动势E=n,在Ф-t图像中,切线斜率表示电动势的瞬时值。
用过原点的割线来表示的是相应瞬时值的比值来反映的物理量,如:1.电阻R=,在U-I图像中,过原点的割线斜率表示电阻值。
2.质量倒数=,在a-F图像中,过原点的割线斜率表示质量的倒数值。
下面探讨运用斜率法解题:例1:列车在恒定功率机车牵引下,从车站出发行驶5min,使速度达到20m/s,那么在这段时间内,列车行驶的路程()A.一定小于3kmB.一定等于3kmC.一定大于3kmD.不能确定解析列车在恒定功率下行驶,牵引力随速度增加而减小。
因此,列车做初速度为零的加速度不断减小的加速运动。
高中物理必修一第四章知识点总结
高中物理必修一第四章知识点总结全文共5篇示例,供读者参考高中物理必修一第四章知识点总结11、“绳模型”如上图所示,小球在竖直平面内做圆周运动过点情况。
(注意:绳对小球只能产生拉力)(1)小球能过点的临界条件:绳子和轨道对小球刚好没有力的作用(2)小球能过点条件:v≥(当v>时,绳对球产生拉力,轨道对球产生压力)(3)不能过点条件:v<(实际上球还没有到点时,就脱离了轨道)2、“杆模型”,小球在竖直平面内做圆周运动过点情况(注意:轻杆和细线不同,轻杆对小球既能产生拉力,又能产生推力。
)(1)小球能过点的临界条件:v=0,f=mg(f为支持力)(2)当0f>0(f为支持力)(3)当v=时,f=0(4)当v>时,f随v增大而增大,且f>0(f为拉力)高中物理必修一第四章知识点总结2线速度v=s/t=2πr/t2.角速度ω=φ/t=2π/t=2πf向心加速度a=v^2/r=ω^2r=(2π/t)^2r4.向心力f心=mv^2/r=mω^2_=m(2π/t)^2_周期与频率t=1/f6.角速度与线速度的关系v=ωr角速度与转速的关系ω=2πn(此处频率与转速意义相同)主要物理量及单位:弧长(s):米(m)角度(φ):弧度(rad)频率(f):赫(hz)周期(t):秒(s)转速(n):r/s半径(r):米(m)线速度(v):m/s角速度(ω):rad/s向心加速度:m/s2注:(1)向心力可以由具体某个力提供,也可以由合力提供,还可以由分力提供,方向始终与速度方向垂直。
(2)做匀速度圆周运动的物体,其向心力等于合力,并且向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小,因此物体的动能保持不变,但动量不断改变。
高中物理必修一第四章知识点总结3第一节认识运动机械运动:物体在空间中所处位置发生变化,这样的运动叫做机械运动。
运动的特性:普遍性,永恒性,多样性参考系1.任何运动都是相对于某个参照物而言的,这个参照物称为参考系。
高一数学直线的斜率知识点
高一数学直线的斜率知识点直线是数学中重要的概念之一,它在几何图形的绘制、方程式的解法以及实际问题的求解中都有着广泛的应用。
而直线的斜率则是直线性质中十分重要的一个概念,它能够描述直线的倾斜程度以及方向。
本文将从斜率的定义、性质、求解方法以及应用等方面来介绍直线斜率的相关知识。
一、斜率的定义和性质直线的斜率可以简单地理解为直线在坐标平面上的倾斜程度或者说斜率是直线上任意两个点的纵坐标差与横坐标差的比值。
用数学符号表示,如果直线上两点的坐标分别为(x₁, y₁)和(x₂, y₂),那么直线的斜率k可以表示为:k = (y₂ - y₁) / (x₂ - x₁)其中,x₁ ≠ x₂时,斜率存在。
如果 x₁ = x₂,那么直线垂直于x轴,它的斜率为无穷大,也可以表示为k = ∞。
当斜率k > 0时,表示直线向右上方倾斜,k < 0时则表示直线向右下方倾斜。
当直线水平时,斜率为0;当直线垂直时,斜率不存在。
二、斜率的求解方法在实际问题中,我们常常需要通过已知直线上的点求出直线的斜率。
当我们已知直线上两点坐标时,可以直接使用斜率的定义进行计算。
比如,对于直线上的两个点A(2, 3)和B(5, 7),我们可以计算斜率:k = (7 - 3) / (5 - 2) = 4/3当直线的解析方程已知时,我们也可以通过解析方程的形式来求解斜率。
比如,对于一条直线的解析方程为y = 2x + 1,其中2就是直线的斜率。
三、斜率的应用领域直线的斜率在数学中有着广泛的应用。
在几何图形的构造和分析中,通过斜率可以判断两条直线是否平行或者垂直,进而求解直线的交点。
在物理学中,斜率的概念被应用于速度和加速度的计算。
而在经济学中,斜率被用来评估经济曲线的变化速率,比如收入增长曲线的斜率可以表示增长速度。
斜率的应用也可以延伸到其他学科领域。
比如,在计算机科学中,斜率被用来衡量数据的趋势,如线性回归的斜率可以表示数据的变化趋势和速率。
高中物理教学参考斜率的物理意义及应用
“斜率”的物理意义与解题应用物理与数学的关系极为密切,物理状态、物理过程及物理量之间的关系可以用图像来表示,这是研究、处理物理问题和学好物理的重要方法和手段。
尤其是图象中的斜率问题,斜率问题有两种类型:图象的斜率表示某一物理量的变化率,图象的斜率表示某一物理常量。
一、“斜率”表示某一物理量的变化率1 “斜率”表示的物理量随时间的变化率位移-时间图表中的斜率ts ∆∆表示速度;速度—时间图象中斜率表示加速度;动量—时间图像中斜率表示合外力;磁通量—时间图象中斜率表示感应电动势等等。
例1如图1为某一运动物体的速度—时间图象,其初速度为,末速度为,加速度为,则下列说法正确的是( ) A 物体做曲线运动 B 20_t v v v +>,aC 20_t v v v +=,a 逐渐增大 D 20_t v vv +<,a 逐渐减小 解析 ⑴因在“速度——时间”图象上,只能表示出在同一直线上的“正”、“负”两个方向,所以在“速度——时间”图象只能描述物体做直线运动的情况;⑵如果物体做匀变速运动,表示运动物体速度的直线与时间轴的夹角的正切表示物体的加速度。
据此我们可以外延一下:如果物体不做匀变速运动,表示物体的运动的图线的图线为一曲线,曲线上每一点的切线与时间轴的夹角为该点的瞬时加速度,由图象上可以看出,图象上每点切线与时间t 轴的夹角θ的正切,即每点的斜率逐渐的减小,所以物体做加速度逐渐的减小运动;⑶用直线连接表示物体A 速度的曲线1的两个端点,连接的直线2表示物体做匀加速直线运动,则由所学知识知道,连线2下面的阴影部分的“面积”s 1为匀加速运动的位移,而表示物体A 速度的曲线1下方的“面积”s 1+s 2则表示物体A 的位移,因2011v v t s t +=,11121t s t s s >+,故答案选B 。
例2 甲、乙两物体分别在恒力F 1、F 2的作用下,沿同一直线运动,它们的动量随时间的关系如图2所示,设甲在t 1时间内所受冲量为I 1,乙在t 2时间内所受的冲量为I 2,则F 、I 的大小关系是( )A F 1>F 2 I 1=I 2B F 1<F 2 I 1<I 2C F 1>F 2 I 1>I 2D F 1=F 2 I 1=I 2解析由动量定理F △t=△P 得F=tP ∆∆,所以在P -t 图象中, 表示动量的图线与时间轴夹角的正切,即t P ∆∆等于合力F ,因θ>β, 所以tan θ>tan β,即F 1>F 2;从图象可以看出,∆P 甲=∆P 乙,动量变 化量大小相等,由动量定理∆P=I 得冲量I 1=I 2,故答案选A 。
物理中斜率的计算方法
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数值法:两点间斜率的计算公式
1.斜率的概念: 斜率是指在直线上的一个点到另一个点的斜率,可以用来表示线的倾斜程度。斜率的正负性可以表示直线向上或向下的倾斜方向。 2.计算两点间斜率的公式:斜率等于两点之间的纵向距离除以横向距离,即k=(y2-y1)/(x2-x1)。这个公式可以用来计算直线上任意两点之间的斜率 ,是比较常用的数值计算方法之一。
动力学问题中力-时间图像斜 率计算牛顿定律
在动力学问题中,力-时间图像斜率的计算可以用来确定物体所受 的力的大小。根据牛顿第二定律,物体受到的力与物体产生的加速 度成正比,因此可以通过计算力-时间图像的斜率来得到物体的加 速度,从而确定力的大小。同时,利用斜率还可以分析物体的运动 状态,如匀加速运动或变加速运动等。因此,斜率的计算在动力学 问题中具有重要的应用价值。
位移图像中,利用斜率可以计算出每一小段位移上的力量,将其与位
移相乘即可得到该段位移上的功。通过对所有小段位移上的功进行累
加,最终可以得到整个过程所做的总功。
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电势-距离图像斜率计算电场强度
1. 什么是电势-距离图像斜率? 2.电势-距离图像斜率是指电势随距离变化的比值,即ΔV/Δd,也就是单位 距离内电势的变化率。在电势-距离图像中,斜率的值表示了电场强度的大 小。 3. 如何利用电势-距离图像斜率计算电场强度? 4.通过电势-距离图像斜率,我们可以计算出某一点的电场强度大小。具体方 法是,首先确定两点之间的距离Δd,然后计算出这两点间电势的差ΔV,最 后用ΔV/Δd的值即可得到电场强度的大小。
斜率计算方法:两点坐标差除自变量 差
在斜率计算方法中,两点坐标差除自变量差是最基础 的计算公式。其中,两点坐标指的是一条直线上的任 意两个点的坐标,自变量则是指直线上的横坐标取值 之间的差值。通过计算这个比值得出的结果就是该直 线的斜率。该公式可以应用于任意一条直线,包括水 平和垂直的直线,但需要注意的是,当自变量差为时, 需要用其他方法来计算斜率。
高二斜率k的计算公式
高二斜率k的计算公式在高中数学中,斜率是一个非常重要的概念,它描述了一条直线的倾斜程度。
在高二阶段,学生需要掌握如何计算直线的斜率,以及斜率的性质和应用。
本文将讨论高二斜率k的计算公式,帮助学生更好地理解和掌握这一概念。
一、斜率的定义。
首先,我们来回顾一下斜率的定义。
对于直线上的两个点A(x1, y1)和B(x2, y2),直线的斜率k定义为:k = (y2 y1) / (x2 x1)。
其中,(x1, y1)和(x2, y2)分别是直线上的两个点的坐标。
这个公式描述了直线上两个点之间的纵向变化和横向变化的比值,即直线的倾斜程度。
二、斜率的计算公式。
根据斜率的定义,我们可以得到直线斜率的计算公式。
假设直线上有两个点A(x1, y1)和B(x2, y2),那么直线的斜率k可以表示为:k = (y2 y1) / (x2 x1)。
这就是直线斜率的计算公式。
通过这个公式,我们可以根据直线上任意两个点的坐标来计算直线的斜率。
这个公式是高中数学中非常基础的内容,也是后续学习更复杂数学概念的基础。
三、斜率的性质。
除了斜率的计算公式,我们还需要了解斜率的一些性质。
首先,斜率为正表示直线向右上方倾斜,斜率为负表示直线向右下方倾斜,斜率为零表示直线水平,斜率不存在表示直线垂直。
这些性质可以帮助我们更好地理解直线的倾斜程度。
另外,如果两条直线的斜率相等,那么这两条直线平行;如果两条直线的斜率互为倒数,那么这两条直线垂直。
这些性质可以帮助我们判断直线之间的关系,进一步应用到解题中。
四、斜率的应用。
斜率不仅仅是一个概念,它还有很多实际的应用。
在物理学中,斜率可以表示速度、加速度等物理量的变化率;在经济学中,斜率可以表示收入、支出等经济指标的变化率。
因此,掌握斜率的计算和性质对于理解和应用这些实际问题非常重要。
此外,斜率还可以帮助我们解决几何问题。
比如,通过斜率可以计算直线的夹角、判断直线的相对位置等。
在解决几何问题时,斜率是一个非常有用的工具。
8高中数学:直线倾斜角与斜率的深度解析
高中数学:直线倾斜角与斜率的深度解析一、引言直线的倾斜角和斜率是高中数学中的重要概念,它们描述了直线在平面上的方向和陡峭程度。
理解和掌握这两个概念对于解决与直线相关的问题至关重要。
本文将详细解析直线的倾斜角和斜率的概念、性质以及应用,帮助学生更好地掌握这一知识点。
二、基本概念1.倾斜角:一条直线与x轴正方向之间所成的角α(0°≤α<180°)叫做直线的倾斜角。
当直线与x轴平行或重合时,规定其倾斜角为0°。
2.斜率:一直线(非水平线和竖直线)的倾斜角α的正切值叫做这条直线的斜率,记作k,即k = tanα。
当直线与x轴垂直时,斜率不存在。
三、性质与定理1.倾斜角与斜率的关系:直线的倾斜角与其斜率之间存在一一对应的关系。
当倾斜角增大时,斜率也相应增大;反之,当倾斜角减小时,斜率也减小。
特别地,当直线垂直于x轴时,斜率不存在,此时倾斜角为90°。
2.平行线与斜率:如果两条直线平行,那么它们的斜率相等。
这是判断两条直线是否平行的一个重要依据。
3.垂直线与斜率:如果两条直线垂直,那么它们的斜率之积为-1。
这是判断两条直线是否垂直的一个重要条件。
四、应用举例1.求直线的方程:已知直线上两点的坐标,可以求出直线的斜率,进而得到直线的方程。
这是求解直线方程的一种常用方法。
2.判断直线的位置关系:通过比较两条直线的斜率,可以判断它们之间的位置关系,如平行、相交或重合等。
这对于解决几何问题具有重要意义。
3.解决实际问题:在物理、化学等学科中,直线的倾斜角和斜率也有广泛的应用。
例如,在物理学中,可以利用斜率来表示速度、加速度等物理量;在化学中,可以利用斜率来表示反应速率等。
掌握这些应用有助于加深对相关知识的理解和记忆。
五、常见误区与注意事项1.误区一:误认为所有直线都有斜率。
实际上,当直线垂直于x轴时,斜率不存在。
此时应该使用倾斜角来描述直线的方向。
2.误区二:在计算斜率时忽略了单位。
斜率怎样算高一知识点
斜率怎样算高一知识点斜率是高中数学中一个重要的概念,广泛应用于直线的研究和解析几何中。
本文将介绍斜率的定义、计算方法以及一些相关的知识点。
一、斜率的定义斜率是描述直线在空间中的倾斜程度的量,通常用字母"m"来表示。
在直角坐标系中,斜率的定义可以用两点之间的纵坐标差值与横坐标差值的比值来表示。
假设有直线上的两个点A(x₁, y₁)和B(x₂, y₂),则直线的斜率m可以通过以下公式计算得到:m = (y₂ - y₁) / (x₂ - x₁)二、斜率的计算方法1. 已知两点计算斜率如果已知直线上两个点的坐标,可以通过上述公式直接计算出斜率。
首先确定坐标差值,然后进行除法运算即可得到斜率。
例如,已知两点A(1, 2)和B(3, 4),可以计算斜率:m = (4 - 2) / (3 - 1) = 2 / 2 = 12. 已知直线方程计算斜率在某些情况下,我们已知直线的方程而无法直接确定两个点的坐标。
此时可以通过线性方程的一般形式y = kx + b来计算斜率。
直线的斜率就是方程中x的系数k。
例如,对于方程y = 3x + 2,我们可以看出斜率为3。
三、斜率与直线的性质斜率不仅可以用来描述直线的倾斜程度,还可以反映直线的一些性质。
1. 平行与垂直线的斜率关系如果两条直线平行,则它们的斜率相等。
例如,若直线L₁的斜率为2,与L₂平行的直线L₃也具有斜率为2。
如果两条直线垂直,则它们的斜率互为相反数。
例如,若直线L₁的斜率为3/4,与L₂垂直的直线L₃的斜率为-4/3。
2. 斜率与直线的倾斜程度斜率的绝对值越大,说明直线的倾斜程度越大;当斜率为0时,直线为水平线;当斜率不存在时,直线为垂直线;当斜率为正时,直线向上倾斜;当斜率为负时,直线向下倾斜。
3. 相关应用斜率广泛应用于解析几何中的切线、直线的平行、垂直、相交等问题的研究。
在实际生活中,斜率也有一些应用,比如在经济学中的边际效益、物理学中的速度和加速度等。
数学斜率和截距
斜率百科名片斜率斜率,亦称“角系数”,表示一条直线相对于横坐标轴的倾斜程度。
一条直线与某平面直角坐标系横坐标轴正半轴方向的夹角的正切值即该直线相对于该坐标系的斜率。
如果直线与x轴互相垂直,直角的正切值无穷大,故此直线,不存在斜率。
当直线L的斜率存在时,对于一次函数y=kx+b,(斜截式)k即该函数图像的斜率。
目录定义简介斜率的重要性注意事项曲线的斜率股市随笔:斜率编辑本段定义由一条直线与X轴形成的角的正切。
图示编辑本段简介当直线L的斜率存在时,点斜式y2—y1=k(X2—X1),当直线L在两坐标轴上存在非零截距时,有截距式X/a+y/b=1对于任意函数上任意一点,其斜率等于其切线与x轴正方向的夹角,即tanα斜率计算:ax+by+c=0中,k=-a/b.直线斜率公式:k=(y2-y1)/(x2-x1)两条垂直相交直线的斜率相乘积为-1:k1*k2=-1.编辑本段斜率的重要性我们可以看到斜率,它是中学生学习的一个非常重要的概念。
为什么说它重要,下面我们可以从以下几个方面来看:第一个,从课标的这个角度,我们可以知道在义务教育阶段,我们学习了一次函数,它的几何意义表示为一条直线,一次项的系数就是直线的斜率,只不过当直线与X轴垂直的时候无法表示。
虽然没有明确给出斜率这个名词,但实际上思想已经渗透到其中。
在高中阶段对必修一以及还有必修二当中都讨论了有关直线问题,选修一还有选修二也都提到了与直线相关的一些问题。
上述列举的内容,实际上都涉及到了斜率的概念,因此可以说斜率这个概念是学生逐渐积淀下来的一个重要的数学概念之一。
第二个,从数学的视角,我们可以从以下四个角度来理解如何刻划一条直线相对于直角坐标系中X轴的倾斜程度。
首先就是从实际意义看,斜率就是我们所说的坡度,是高度的平均变化率,用坡度来刻划道路的倾斜程度,也就是用坡面的切直高度和水平长度的比,相当于在水平方向移动一千米,在切直方向上升或下降的数值,这个比值实际上就表示了坡度的大小。
高中数学斜率的取值范围
高中数学斜率的取值范围高中数学中,斜率是一个非常重要的概念。
斜率通常用来描述两点之间的变化率,它可以用来描述线段、直线、曲线等各种几何图形的特征。
在本文中,我们将探讨斜率的取值范围。
一、直线的斜率取值范围在直线的情况下,斜率通常被定义为直线上任意两点之间的纵向变化量与横向变化量的比值。
因此我们可以得到以下结论:1. 斜率为正数时,表示直线向右上方倾斜,取值范围为0到正无穷大。
2. 斜率为负数时,表示直线向右下方倾斜,取值范围为负无穷大到0。
3. 斜率为0时,表示直线水平,取值为0。
4. 斜率不存在时,表示直线垂直,没有斜率。
二、曲线的斜率取值范围在曲线的情况下,斜率的定义稍有不同。
曲线上某一点的斜率被定义为该点切线的斜率。
因此我们可以得到以下结论:1. 斜率为正数时,表示曲线在该点处向右上方倾斜,取值范围为0到正无穷大。
2. 斜率为负数时,表示曲线在该点处向右下方倾斜,取值范围为负无穷大到0。
3. 斜率为0时,表示曲线在该点处水平,取值为0。
4. 斜率不存在时,表示曲线在该点处垂直,没有斜率。
三、斜率的应用斜率在几何学中有着广泛的应用。
在直线的情况下,斜率可以用来确定两点之间的距离、判断直线是否垂直或平行、求出直线的方程等。
在曲线的情况下,斜率可以用来确定曲线的切线方程、求出曲线在某一点的切线斜率等。
在物理学、经济学等领域中,斜率也有着重要的应用。
例如在物理学中,斜率可以用来表示速度、加速度等物理量的变化率;在经济学中,斜率可以用来表示价格、利润等经济指标的变化率。
斜率是一个非常重要的概念,它在几何学、物理学、经济学等领域中都有着广泛的应用。
掌握斜率的取值范围,可以更好地理解和应用这一概念,从而更好地解决实际问题。
对高中物理实验题中直线斜率计算的讨论
对高中物理实验题中直线斜率计算的讨论谭小虎㊀陈嘉聪㊀马㊀颖(广州大学物理与材料科学学院ꎬ广东广州510006)摘㊀要:实验数据拟合直线斜率的计算是高中物理实验题常见的考查形式ꎬ同时也是学生不易攻克的难点问题.为寻求简便㊁准确的计算方法ꎬ本文讨论了最小二乘法与逐差法等其他方法在结果和过程方面的差异ꎬ希望能为实验数据拟合直线斜率计算题的教学提供一定参考.关键词:物理实验ꎻ直线斜率ꎻ最小二乘法ꎻ逐差法中图分类号:G632㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1008-0333(2024)01-0109-03收稿日期:2023-10-05作者简介:谭小虎(1998.12-)ꎬ男ꎬ广东省云浮人ꎬ研究生ꎬ从事物理教学研究ꎻ陈嘉聪(1998.1-)ꎬ男ꎬ广东省佛山人ꎬ研究生ꎬ从事物理教学研究ꎻ马颖(1964.4-)ꎬ女ꎬ河南省禹州人ꎬ硕士ꎬ副教授ꎬ从事光学薄膜特性㊁物理教育研究.资助项目:中国科协研究生能力提升项目(项目编号:KXYJS2022030)㊀㊀培养学生的实验探究能力是高中物理教学的重要目标ꎬ实验数据处理是实验探究的重要一环.课标明确提出学生要会用图像处理实验数据ꎬ能根据图像获得结论[1].实验数据拟合直线斜率的计算是高中物理实验题常见的考查形式ꎬ这类题计算方法多㊁计算量大㊁出错概率高ꎬ且在教学中常常缺少明确的计算方法指导ꎬ成为学生不易攻克的难点问题.本文为寻求简便㊁准确的计算方法ꎬ讨论了最小二乘法㊁逐差法[2]㊁作图法[3]和常见不严谨解法在计算结果与过程方面的差异ꎬ希望能为实验数据拟合直线斜率计算题的教学提供一定参考.1问题提出与初步分析以2019年高考物理江苏卷第11题第4㊁第5小问为例ꎬ对原题文字叙述和图表稍作调整后ꎬ问题呈现如下.为测量Rxꎬ利用图1(a)所示电路ꎬ调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值ꎬ作出U1-I1图像如图1(b)所示.再将电压表改接在a㊁b两端ꎬ测得5组电压U2和电流I2的值ꎬ数据见表1ꎬ请根据已知数据绘制U2-I2图像ꎬ并计算Rx的值.图1㊀电路图及U1-I1关系图像表1㊀U2和I2的值序号i12345U2i/V0.501.021.542.052.55I2i/mA20.040.060.080.0100.0㊀㊀分析图1(a)电路可知ꎬ起初电压表和电流表测量的分别是Rx㊁RA和R0三者的总电压U1与通过它们的电流I1ꎬ由欧姆定律得:Rx+RA+R0=U1I1①而后电压表改接在a㊁b两端ꎬ此时电压表和电901流表测量的分别是RA和R0的总电压U2与通过它们的电流I2ꎬ由欧姆定律得:RA+R0=U2I2②联立①②得:Rx=U1I1-U2I2③此题关键在于如何利用现有数据尽可能准确地计算U1/I1和U2/I2的值ꎬ两值的计算本质上都是实验数据拟合直线斜率的计算.由于计算U2/I2值所需数据已直接给出ꎬ下面将利用多种方法先对U2/I2的值进行计算并分析差异.2U2/I2值的计算与四种方法的比较最小二乘法㊁逐差法和作图法是物理实验常用的数据处理方法ꎬ讨论它们在高中物理实验题中使用的可行性对于高中教学具有重要意义.对学生最常使用的不严谨计算方法进行简析ꎬ在教学中明确该方法的缺陷同样重要.2.1最小二乘法最小二乘法是高中阶段精度最高的直线拟合方法ꎬ利用该方法计算U2/I2的值ꎬ并作为标准值ꎬ再比较其它计算方法与该方法的差异.设(x1ꎬy1)ꎬ(x2ꎬy2)ꎬ ꎬ(xiꎬyi)ꎬ ꎬ(xnꎬyn)是实验测得自变量x与因变量y的n组对应数据ꎬ处理实际问题时ꎬ误差较小的变量作为xi.本题没有对两电表的测量误差作明确叙述ꎬ因此认为两表测量误差相差不大ꎬ选取任一电表的测量值作为xi在计算中均可接受.以I2i作为xiꎬ结合表1数据由最小二乘法公式得:斜率k=U2I2=1nðni=1I2i 1nðni=1U2i-1nðni=1I2iU2i()1nðni=1I2iæèçöø÷2-1nðni=1I2i2=25.65④再由excel软件得到U2-I2图像如图2所示.最小二乘法可以精确地计算U2/I2的值ꎬ但计算量较大ꎬ步骤较多ꎬ花费时间较长.考虑到物理科考试时长的限制ꎬ并非所有学生都适合在物理实验题计算中采用最小二乘法ꎬ因此ꎬ还需对其他计算方图2㊀U2-I2关系图像法进行对比和讨论.2.2逐差法学生在 测定匀变速直线运动的加速度 实验中首次利用逐差法处理数据㊁计算加速度ꎬ在此之后ꎬ应当理解和掌握逐差法.教师要让学生知道逐差法是数据处理的方法ꎬ而非加速度计算的专属方法ꎬ让学生在电路实验数据处理中使用逐差法ꎬ可实现知识的正向迁移.变量间的函数关系为线性且自变量等间距变化是逐差法使用的前提.U2和I2的函数关系为线性ꎬ且由表1可知ꎬI2值为等间距变化ꎬ因此ꎬ可以I2作为自变量㊁U2作为因变量来应用逐差法.表1中只有5组数据ꎬ而使用逐差法需要偶数组数据ꎬ所以只能舍弃一组再代入计算.在电路实验中ꎬ一般认为电表在量程内ꎬ示数越接近满偏ꎬ测量相对误差越小[4]ꎬ因此ꎬ舍弃U2值最小的那组数据再代入进行计算ꎬ结果会更加准确.舍弃U2值最小的那组数据ꎬ结合表1数据由逐差法公式得:U2I2=U2i=5()-U2i=3()[]+U2i=4()-U2i=2()[]4ΔI2=25.50⑤以最小二乘法计算结果为标准值ꎬ联立④⑤得以上结果相对误差为0.58%ꎬ可见应用逐差法计算ꎬ准确性较高.逐差法在计算量小㊁过程简单的前提下达到了较高的准确度.强调逐差法在多种实验情景下的使用ꎬ不再局限于计算加速度ꎬ可提升学生实验数据处理和知识迁移的能力.2.3作图法作图法即基于实验数据描点手绘图线以后ꎬ若图线为一条直线ꎬ则在直线上另取两点坐标(x1ꎬ011y1)㊁(x2ꎬy2)ꎬ通过以下公式计算直线斜率k:k=y2-y1x2-x1⑥应用作图法计算ꎬ结果较为准确ꎬ且选择离中值较远的两点数据代入计算时相对误差更小.不过ꎬ作图法的计算建立在人手画图的基础上ꎬ计算结果受人为因素影响较大ꎬ偶然性较强ꎬ应作为逐差法不适用时的备选方法.2.4常见的不严谨解法简析部分学生由于基础不扎实或贪图计算方便ꎬ计算拟合直线斜率时ꎬ在已有的多组数据中只随意取用一组进行计算ꎬ此种计算方法不够严谨㊁科学ꎬ下文将该方法简称为单点法.为避免学生再使用单点法ꎬ与此同时利用单点法的不严谨性培养学生的科学思维ꎬ教师应向学生展示单点法计算结果的误差ꎬ给学生亲身体会其不严谨性ꎬ留下深刻印象.在本题中使用单点法即将表1中5组电压和电流的值分别相除得到5组U2/I2值ꎬ计算结果及其与最小二乘法结果之间的相对误差如表2所示.表2㊀单点法计算结果序号i12345(U2i/I2i)/Ω25.0025.5025.6725.6325.50相对误差/%2.530.580.070.072.53㊀㊀由表2可知ꎬ5次单点法计算结果存在明显差异ꎬ具有较大的偶然性.教师要让学生明白没有充分利用数据ꎬ计算结果准确性将难以保障.单点法违背了利用多组数据以期望减小误差的基本实验原则ꎬ不利于学生实验探究意识和能力的提升.综上ꎬ在高中物理实验题中计算实验数据拟合直线斜率时ꎬ逐差法应作为首选方法ꎬ而作图法则是逐差法不适用时的可选方法.3U1/I1值与Rx值的计算计算U1/I1值需要在图1(b)中读取点迹的坐标ꎬ可确定图1(b)中点迹的横坐标即I1值是等间隔变化ꎬ而纵坐标U1值的准确读取则需要利用图1(b)中的小方格进行估读.纵轴上得分度值为0.1Vꎬ因此读数时采用十分法估读到分度值后一位ꎬ读取图1(b)中的点迹坐标如表3所示.表3㊀原题图2读数结果序号i12345U1i/V1.001.952.953.934.90I1i/mA20.040.060.080.0100.0㊀㊀以I1作为自变量ꎬ结合表3数据由最小二乘法公式得:U1I1=48.90⑨利用逐差法计算U1/I1的值ꎬ舍弃U1值最小的那组数据进行计算ꎬ结合表3数据由逐差公式得:U1I1=49.13⑩联立③④⑨可得最小二乘法求得的待测电阻:Rx=23.25Ω联立③⑤⑩可得逐差法求得的待测电阻:Rx=23.63Ω联立 可得逐差法计算的相对误差为1.63%ꎬ原题参考答案为23.00~24.00Ωꎬ可见使用逐差法可以简便㊁准确地解出本题答案.4结束语在计算高中物理实验数据拟合直线的斜率时ꎬ建议使用逐差法和作图法ꎬ其中逐差法为首选方法.当逐差法不适用时再选用作图法ꎬ选用时取用离中值较远的两组数据代入计算ꎬ相对误差更小.参考文献:[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)[M].北京:人民教育出版社ꎬ2020.[2]马颖.大学物理实验教程[M].北京:清华大学出版社ꎬ2022:6-26.[3]李艳琴ꎬ李学慧.作图法求直线斜率取点远近的探讨[J].大学物理实验ꎬ2010ꎬ23(2):79-81.[4]陈臣骞.电表㊁电路测量及设计[J].物理教学探讨ꎬ2007ꎬ25(10):7-9.[责任编辑:李㊀璟]111。
高中物理中的斜率问题总结
研究物理问题的图象方法----------斜率问题总结命题趋势高考物理科《考试说明》中规定了五种创新能力,其中应用数学知识处理物理问题的能力,其中物理图象是每年高考必考内容之一。
看懂图象,挖掘图象中的信息,理解物理现象和过程,寻找内在的物理规律,建立各物理量之间的关系,应用物理图象分析解决问题十分重要。
这中间应用数学中的斜率可以说是重中之重的问题了。
在数学中,图线的斜率表示函数的变化率,反映在物理上表示一个物理量对另一个物理量的变化率,因而图线的斜率常用来表示一个重要的物理量。
一般来说,斜率越大,所对应的物理量的值也越大,若斜率所表示的物理量是矢量,斜率的正负反映的是物理量与坐标轴的正方向是相同或相反,而不表示大小。
下面笔者就把高中物理中涉及到的斜率问题以及近年来高考中与斜率相关的问题予以总结,发表自己的一孔之见,希对读者有一抛砖引玉的作用,更望同行指正。
教学目标:1.通过专题复习,掌握物理图象问题的分析方法和思维过程,提高解决学科内综合问题的能力。
2.能够从实际问题中获取并处理信息,把实际问题转化成物理问题,提高分析解决实际问题的能力。
教学重点:掌握利用斜率的分析方法和思维过程,提高解决学科内综合问题的能力。
教学难点:从实际问题中获取并处理信息,把实际问题转化成物理问题,提高解决实际问题的能力。
教学方法:练讲练结合教学流程:问题激趣-----分析总结-----典例分析------反馈练习------总结反思教学过程:一、知识概要在物理学中,两个物理量间的函数关系,不仅可以用公式表示,而且还可以用图象表示。
物理图象是数与形相结合的产物,是具体与抽象相结合的体现,它能够直观、形象、简洁的展现两个物理量之间的关系,清晰的表达物理过程,正确地反映实验规律。
因此,利用图象分析物理问题的方法有着广泛的应用。
是一种重要的解题方法。
1.运用图象的能力要求归纳起来,主要包含以下四点:(1)熟读图:即从给出的图象中读出有用的信息来补足题中的条件解题;(2)会用图:利用特定的图象如υ-t图、U-I图P-V图等来方便、快捷地解题;根据题意把抽象的物理过程用图线表示出来,将物理间的代数关系转化为几何关系、运用图象直观、简明的特点,分析解决物理问题.(3)能作图:首先和解常规题一样,仔细分析物理现象,弄清物理过程,求解有关物理量或分析其与相关物理量间的变化关系,然后正确无误地作出图象.在描绘图象时,要注意物理量的单位,坐标轴标度的适当选择及函数图象的特征等.(4)转换图:读懂已知图象表示的物理规律或物理过程,然后再根据所求图象与已知图象的联系,进行图象间的变换.2.高中物理图像的种类:学习力学时做受力图、弹簧的长度—弹力的图象,学习运动时匀速直线运动x–t图、V–t 图、匀变速直线运动V–t图、简谐运动的位移x–t时间图象、横波的图象,学电学时有U-I 伏安特性曲线、U-t图象,学电磁感应有I- t图,正弦交变电流的图象;情景图;v a b3.应用图象解题应注意以下几点:(1)运用图象首先必须搞清楚纵轴和横轴所代表的物理量,明确要描述的是哪两个物理量之间的关系。
高中物理斜率
高中物理斜率
斜率是物理学中常用的概念,尤其在描述物体运动时非常重要。
在高中物理中,斜率是指在图像上两个点之间的变化率。
它可以帮助我们理解和计算物体的速度、加速度以及其他与运动相关的物理量。
在物理学中,我们经常使用速度-时间图像来描述物体的运动。
在这种图像中,时间通常作为横轴,而速度作为纵轴。
通过观察速度-时间图像中两个点之间的斜率,我们可以计算出物体在这段时间内的平均速度。
斜率的计算方法很简单,只需要计算两个点之间的纵向变化量除以横向变化量。
例如,如果我们想计算某物体在t=2s和t=4s之间的平均速度,我们可以选择在速度-时间图像中找到对应的两个点,然后计算斜率。
除了速度-时间图像,斜率在其他图像中也具有重要的意义。
例如,在位置-时间图像中,斜率可以帮助我们计算出物体的速度。
在加速度-时间图像中,斜率可以告诉我们物体的加速度大小。
斜率的概念还可以延伸到其他物理学领域。
例如,在物质的变化过程中,我们可以使用斜率来计算温度、浓度等物理量的变化率。
在电路中,斜率可以帮助我们计算电流和电压的变化率。
总之,斜率是高中物理中一个非常重要的概念。
通过计算图像中两个点之间的斜率,我们可以得到物体的平均速度、加速度以及其他与运动相关的物理量。
它不仅在物理学中发挥着重要作用,还可以应用于其他物理学领域的计算和分析中。
高中数学斜率常用公式
高中数学斜率常用公式高中数学中,斜率是一个常常被使用的概念。
斜率描述的是一个线段或曲线在平面上的倾斜程度,是数学中的一个重要概念。
在求解问题时,我们可以利用斜率公式来计算线段或曲线的斜率,从而得到相关的信息。
斜率常用公式有点斜式和两点式两种形式。
点斜式是通过给定的一点和斜率来确定一条直线的方程的形式。
两点式是通过给定的两个点来确定一条直线的方程的形式。
下面我们来详细介绍这两种公式。
1. 点斜式公式:点斜式公式的形式为 y-y1 = k(x-x1),其中(x1, y1)是直线上的一个点,k是直线的斜率。
通过这个公式,我们可以通过给定的点和斜率来确定一条直线的方程。
例如,我们要确定一条直线,它过点A(2,3),斜率为2。
我们可以利用点斜式公式进行计算。
将点A的坐标代入公式中,得到 y-3 = 2(x-2)。
进一步计算,化简得到 y = 2x-1。
这样,我们就得到了直线的方程。
2. 两点式公式:两点式公式的形式为 (y-y1)/(y2-y1) = (x-x1)/(x2-x1),其中(x1, y1)和(x2, y2)是直线上的两个点。
通过这个公式,我们可以通过给定的两个点来确定一条直线的方程。
例如,我们要确定一条直线,它经过点A(2,3)和点B(4,5)。
我们可以利用两点式公式进行计算。
将点A和点B的坐标代入公式中,得到 (y-3)/(5-3) = (x-2)/(4-2)。
进一步计算,化简得到 (y-3)/2 = (x-2)/2,即 y-3 = x-2。
再进一步化简,得到 y = x+1。
这样,我们就得到了直线的方程。
斜率的概念在解决实际问题时有着广泛的应用。
例如,在物理学中,斜率可以用来描述物体的速度。
在经济学中,斜率可以用来描述两种变量之间的关系。
在工程学中,斜率可以用来描述坡度和倾斜度。
除了直线的斜率,我们还可以利用斜率的概念来计算曲线的斜率。
对于曲线上的某一点,我们可以通过求曲线在该点处的切线的斜率来描述曲线的斜率。
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研究物理问题的图象方法----------斜率问题总结命题趋势高考物理科《考试说明》中规定了五种创新能力,其中应用数学知识处理物理问题的能力,其中物理图象是每年高考必考内容之一。
看懂图象,挖掘图象中的信息,理解物理现象和过程,寻找内在的物理规律,建立各物理量之间的关系,应用物理图象分析解决问题十分重要。
这中间应用数学中的斜率可以说是重中之重的问题了。
在数学中,图线的斜率表示函数的变化率,反映在物理上表示一个物理量对另一个物理量的变化率,因而图线的斜率常用来表示一个重要的物理量。
一般来说,斜率越大,所对应的物理量的值也越大,若斜率所表示的物理量是矢量,斜率的正负反映的是物理量与坐标轴的正方向是相同或相反,而不表示大小。
下面笔者就把高中物理中涉及到的斜率问题以及近年来高考中与斜率相关的问题予以总结,发表自己的一孔之见,希对读者有一抛砖引玉的作用,更望同行指正。
教学目标:1.通过专题复习,掌握物理图象问题的分析方法和思维过程,提高解决学科内综合问题的能力。
2.能够从实际问题中获取并处理信息,把实际问题转化成物理问题,提高分析解决实际问题的能力。
教学重点:掌握利用斜率的分析方法和思维过程,提高解决学科内综合问题的能力。
教学难点:从实际问题中获取并处理信息,把实际问题转化成物理问题,提高解决实际问题的能力。
教学方法:练讲练结合教学流程:问题激趣-----分析总结-----典例分析------反馈练习------总结反思教学过程:一、知识概要在物理学中,两个物理量间的函数关系,不仅可以用公式表示,而且还可以用图象表示。
物理图象是数与形相结合的产物,是具体与抽象相结合的体现,它能够直观、形象、简洁的展现两个物理量之间的关系,清晰的表达物理过程,正确地反映实验规律。
因此,利用图象分析物理问题的方法有着广泛的应用。
是一种重要的解题方法。
1.运用图象的能力要求归纳起来,主要包含以下四点:(1)熟读图:即从给出的图象中读出有用的信息来补足题中的条件解题;(2)会用图:利用特定的图象如υ-t图、U-I图P-V图等来方便、快捷地解题;根据题意把抽象的物理过程用图线表示出来,将物理间的代数关系转化为几何关系、运用图象直观、简明的特点,分析解决物理问题.(3)能作图:首先和解常规题一样,仔细分析物理现象,弄清物理过程,求解有关物理量或分析其与相关物理量间的变化关系,然后正确无误地作出图象.在描绘图象时,要注意物理量的单位,坐标轴标度的适当选择及函数图象的特征等.(4)转换图:读懂已知图象表示的物理规律或物理过程,然后再根据所求图象与已知图象的联系,进行图象间的变换.2.高中物理图像的种类:学习力学时做受力图、弹簧的长度—弹力的图象,学习运动时匀速直线运动x–t图、V–t 图、匀变速直线运动V–t图、简谐运动的位移x–t时间图象、横波的图象,学电学时有U-I 伏安特性曲线、U-t图象,学电磁感应有I- t图,正弦交变电流的图象;情景图;3.应用图象解题应注意以下几点:(1)运用图象首先必须搞清楚纵轴和横轴所代表的物理量,明确要描述的是哪两个物理量之间的关系。
如辨析简谐运动和简谐波的图象,就是根据坐标轴所表示的物理量不同。
(2)图线并不表示物体实际运动的轨迹。
如匀速直线运动的s-t图是一条斜向上的直线,但实际运动的轨迹可能是水平的,并不是向上爬坡。
(3)要从物理意义上去认识图象。
由图象的形状应能看出物理过程的特征,特别要关注截距、斜率、图线所围面积、两图线交点等。
很多情况下,写出物理量的解析式与图象对照,有助于理解图象物理意义。
二、问题激趣例、如图示,两个光滑斜面的总长度相等、高度也相等,两vtvabab小球分别由静止从顶端下滑,若小球在图中转折点无能量损耗,则( B )A. 两球同时落地B. b球先落地C. a球先落地D.无法确定解:若用公式求解此题很繁琐,应用v-t图分析较简单。
b球下滑的加速度开始大于a球,后来的加速度小于a球.因为下落高度相等,所以最终速度相等;因为路程相等, 故图线所围的面积相等。
v-t图线如图示:不难看出,t b < t a应用01:斜率表示动摩擦因数μ,μ=f/N (如图1)μ1<μ2例01、若干质量不等的木块以一定的水平速度滑过一木制水平地板后,再滑过一段水平玻璃地面,则下图能正确反映不同木块受到的摩擦力f与压力N之间的关系的是()解析:由图1可知,μ=f/N ,再由题意得木――木间的动摩擦因数应该大于木――玻璃间的动摩擦因数,联系斜率,正确答案是C。
应用02:在位移—时间图象中,斜率表示物体速度,V=S / t ( 如图2 ),V1>V2。
a b例02、某人沿平直公路匀速向前走了一段路后,停了一会儿,然后沿原路匀速返回到出发点,下图中能反映此运动情况的S—t图象应该是( )解析:两段都是匀速直线运动,时间不能倒流,故应该选D应用03:速度—时间图象中,斜率表示物体的加速度,a =ΔV/Δt (如右图3),a1>a2。
例3、两支完全相同的光滑的直角弯管abc和a’b’c’,按图所示位置放置,现把两个质量完全相同的小球分别沿两管口由静止滑下,设在直角弯管处均无能量损失。
两球到达出口c和c’的时间分别为t和t’,则( )A、t>t’B、t>t’C、t=t’D、条件不足,无法确定。
解析:由于在直角弯管处均无能量损失,故两小球到达最低点c和c’处的速度大小是相等的,注意到小球在ab段的加速度大于在a’b’段的加速度,ab段的加速度同b’c’段的加速度相同,a’b’段的加速度同bc段相同,作出两小球运动的速率---时间图象,由于整个过程中通过的总路程是相等的,故两条折线与时间轴所围的面积应相等,从图中很快就能看出t<t’,所以应选C。
应用04:在验证牛顿第二定律的实验中,a---1/M的图象(如图4)中斜率表示合外力 F (即砂桶及沙的总重力),有F1>F2。
例4、“验证牛顿第二定律”的实验中,在研究小车的加速度a和小车的质量M的关系时,由于没有始终满足M>>m(m为砂和砂桶的总质量)的条件,结果得到的图象应是下图中的哪一个( )解析:在本实验中,加速度a=F/(M+m),当研究加速度和质量的关系时,保持m不变(即力不变),由上式可知加速度a与系统的总质量(M+m)成反比。
而在实验中是用mg来代替力F的(即有F=mg),我们让F作用于M,于是就有了当M>>m时,F≈mg的近似条件了。
当不满足此条件(即M偏小)时,如上题中斜率F=a/(1/M)变小,很直观地看出D是正确的。
应用05:简谐振动的图象中斜率代表振动质点的速度,应用图象能很直观地分析出振动质点的速度变化情况。
例5、如图为一质点的振动图象,在图上有M、N、G、H四点,则质点速度方向为正的是_____,质点速度继续增大的点是___。
(图5)图5解析:想象图中四点的切线形式,与时间轴夹角小球900的速度方向即为正值,所以答案为M,G ;速度继续增大的点是N,H,因为随着时间的延续,此两点的斜率在增大。
应用06:针对电场强度公式E=F/q,做出F――q图象,斜率表示E值,斜率越大,E值越大。
例6:如图,是电场中某点的电场强度E与放在该点处的检验电荷q及所受的电场力F之间的函数关系图象,期中正确的是( )解析:由公式E=F/q知,电场强度E与检验电荷q无关,所以选AD。
应用07:针对电容公式C=Q/U,做出Q――U图象(图9),斜率表示电容值,斜率越大,电容越大.(图9)例9、有一电容器,带电量增加2×108C时,两极间的电势差增加了200V,则这个电容器的电容值是多少皮法解析:乍看起来,有些同学觉得此题费解,因为电容器的电容等于极板所带电量与两极间电势差的比值,而题设条件中既没有告知极板的带电量,也没有给出极板间的电势差,只告诉了两者的增量,如何求电容呢因此,有的学生束手无策,有的学生索性把题中的两个量当作Q和U直接代入C=Q/U公式中,这样计算的结果虽然正确,但在理解上是有偏差的。
其实,由图象可看出,同一电容器的电容是定值,图中直线的斜率就等于电容器的电容。
由此可得C=ΔQ/ΔU=100皮法。
应用08:导体的伏安特性曲线(即U—I图线)中的斜率表示导体的电阻,斜率越大,电阻越大。
例10、(93年全国)一个标有“220V,60W”的白炽灯泡,加上的电压U从0开始逐渐增大到220V的过程中,电压U和电流I的关系可用图线表示,下图所示的四个图线中,肯定不符合实际的是( )解析:此题把电阻定律R=ρL/S和部分电路欧姆定律I=U/R(或R=U/I)结合起来,联系实际问题而设计的新题型。
白炽灯泡两端电压由0逐渐增大到220V的过程中,由于电流热效应的作用,灯丝升温,电阻率ρ增大,导致电阻增大,实际生活中的现象是白炽灯泡由白亮渐渐变为暗红亮,因此据斜率知识可得A、C、D均不符合实际(而B中曲线的斜率是增大的,即电阻增大)。
应用09:电源的伏安特性曲线(如图10),图线反映的是某一电源工作时路端电压U随电流I的变化关系,在U轴上的截距等于电源的电动势ε,它在I轴上的截距等于电源短路时的电流强度I0,它的斜率的绝对值等于电源的内电阻,此直线(实线)上任何一点与原点O的连线(虚线)的斜率表示该状态O时的外电路的电阻。
例11、如图,直线a为某电路上电源的路端电压与电流的U---I曲线,直线b为电阻R的U—I曲线,用此电源和电阻构成闭合电路后,电源输出功率为______W,电源内电阻为____Ω。
解析:由a图线有ε=3V,I0=6A,因此得内阻r=Ω。
由b图线有R=1Ω,所以得输出功率P=4W。
应用10:电磁感应现象中B—t图象或φ----t图象中的斜率表示磁感应强度B随时间的变化率ΔB/Δt或磁通量φ随时间的变化率Δφ/Δt。
例12、如图,竖直放置的螺线管与导线abcd构成闭合回路,导线所围区域里有一向里的变化的磁场,螺线管的正下方水平桌面上有一导体圆环,导线abcd所围区域里磁场的磁感应强度B按下面哪个图线所表示的方向随时间变化时,导体圆环将受到向上的磁场力解析:本题依据图象定性地判断螺线管中感应电流的变化情况,并进一步明确圆环的运动情况,据楞次定律和图象可知:A图中表示磁感应强度随时间越来越大,但由于图线的斜率K=ΔB/Δt越来越小,所以abcd回路中的Δφ/Δt越来越小,由法拉第电磁感应定律知,回路中的感应电流是越来越小的,当螺线管中感应电流不断减小时,穿过圆环的磁通量也越来越小,,再由楞次定律得,环中的感应电流方向是与螺线管中的相同,二者相互吸引,故A是正确的。
B图中曲线的斜率越来越大,圆环所表现出来的受力情况与A图相反。
C 图和D图中的磁感应强度都随时间均匀变化,所以螺线管中的感应电流是不变化的,因此环中无感应电流,此时二者也无相互作用,故B、C、D均不符合要求。