应用图像法求解物理问题论文
研究图像法在物理中的应用
研究图像法在物理中的应用作者:肖明军自步入高中教学以来,经常碰到一些物理过程较为复杂的问题。
在这种情况下,如果老师不转换教学的方法和思路,还是一味地按照原方法进行讲解,学生理解起来就会感到困难。
所以,本人在教学过程中,也渐渐摸索出一些解题的方法和技巧。
而利用物理图像法解决物理问题无疑是一种重要的科学探究方法。
物理法简介 物理规律可以用文字来描述,也可以用函数式来表示,还可以用图像来描述。
利用图像描述物理规律,解决物理问题的方法称之为图像法。
图像法通过图像来确定物理量之间的关系,是一种科学探究的基本方法。
用图像法来描述物理过程具有形象直观的特点,可以清晰地呈现图像变化的动态特征,把物理量之间的相互依赖关系和线性关系、周期性等清晰地呈现出来,通过图像的比较,能够较容易地理解物理过程,发现物理规律,这种直观印象有时能透过事物的本质诱使人们做更深入的探讨。
利用图像法可以使思路清晰,使物理问题简化明了,还能起到一般计算法所不能起到的作用,可以使物理概念得到进一步的拓展。
而且图像法能使物理学科和其它学科有机地结合起来,启迪我们的创新意识,培养创造能力,提高我们的综合能力。
下面让我们通过一些实例来体会图像法的妙处。
具体实例1、汽车正以10m/s 的速度在平直的公路上前进,突然发现正前方有一辆自行车以4m/s 的速度做同方向的匀速直线运动,汽车立即关闭油门做加速度大小为60m/s 的匀减速运动,汽车恰好不碰上自行车,求关闭油门时汽车离自行车多远?分析:此题解法可以有一般解法和图象法,但图象法可以使计算过程简化,使解题过程更简化明了,如:一般解法:解:汽车减速到4m/s 时发生的位移和运动的时间分别为:2210016722v v m m a x =--==⨯6汽自汽 10416v v t s s a --===汽自 这段时间内自行车发生的位移为:414m x v t m ==⨯=自自汽车关闭油门时离自行车的距离为:743x x x m m m =-=-=汽自图像法:解:依题意得v-t 图像如右图:其中直线Ⅰ、Ⅱ分别是汽车与自行车的运动图线,划线部分的面积表示当两车车速相等时汽车比自行车多发生的位移,即为汽车关闭油门时离自行车的距离x 。
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。
高中物理教学论文:用图像法巧解临界问题
用图象法巧解临界问题物理图象是形象描述物理状态、物理过程和物理规律的常用工具,是应用数学知识解决物理问题的一个重要方面。
正确的物理图象,能给我们分析物理问题时提供直观清晰的物理图景,图象往往能把与问题相关的多个因素同时展现出来,这样,既有助于我们在分析问题时对相关的基本概念、基本规律的理解和记忆,也有助于我们正确地把握相关物理量间的定性关系乃至定量关系,有的问题甚至通过图象便可直接得到解答。
图象法在处理临界问题时往往可以把繁杂的数学推导简化,其作用体现得尤为突出。
下面就举例说明利用图象法处理几类临界问题,由此来体味其在处理临界问题时的巧妙之处。
一、用图象法巧解最大射程问题例题1:在仰角α=30o的雪坡上举行跳台滑雪比赛,如图一所示,运动员从高处滑下,能在O点借助于器材以与水平方向成θ角的速度v跳起,最后落在坡上A点。
假如v的大小不变,那么以怎样的θ角起跳能使OA最远?最远距离为多少?解析:将运动员的运动看成与水平成θ角的匀速直线运动和一个自由落体运动的合运动,如图二所示,在三角形OAB中用正弦定理有:vt/sin(90o-α)=(gt2/2)/sin(θ+α)=L/sin(90o-θ)解上方程组可以得到:L=v2〔sin(2θ+α)+sinα〕/g cos2α当2θ+α=90o时,也即θ=45o-α/2时,有最远距离:L m=v2〔sinα+1〕/g cos2α例题2:在离水平地面高为h的地方,以一定的速率v0抛出一石子,不计空气阻力,试求应以多大的仰角将石子抛出,才可使其水平射程最远?解:设石子落地时速度大小为v,则根据机械能守恒定律有:mv02/2+mgh=mv2/2可得:v=(v02+2gh)1/2可见不管沿何方向抛出石子,石子落地速度的大小都为同一个确定的值。
又设石子在空中运动的时间为t,则根据运动学公式应有:v=v0+g tv、v0、g t三个矢量组成一个封闭三角形,如图三所示,其中g t沿竖直向下的方向,θ表示v0与水平方向的夹角。
数形结合思想与图象法在物理学中解题妙用论文
浅谈数形结合思想与图象法在物理学中解题的妙用在高中的学习中,很多同学都觉得物理是其中比较难的学科,其实,每门学科都有其自身的特点,就物理而言,只要能够正确的分析物理过程,建立相应的物理模型,抓住关键,找出问题的突破点,同时,结合所学的物理知识和定理、定律及一些处理问题的特殊方法,学好物理就不再是一件困难的事情了。
最常见的方法就是数形结合与图象法。
数学与物理学存在很大的联系,在物理解题中有着广泛的应用,图象法解题便是一例.在高考命题中屡次渗透考查.对学生分析问题,解决问题的能力要求较高,在平时的学习中,应加强这方面的练习。
本文试从几个常见的物理问题的探究出发,对物理解题中的数形结合思想方法进行了一些探讨,仅供参考。
●案例探究[例1]一颗速度较大的子弹,水平击穿原来静止在光滑水平面上的木块,设木块对子弹的阻力恒定,则当子弹入射速度增大时,下列说法正确的是a.木块获得的动能变大b.木块获得的动能变小c.子弹穿过木块的时间变长d.子弹穿过木块的时间变短命题意图:考查对物理过程的综合分析能力及运用数学知识灵活处理物理问题的能力.b级要求.错解分析:考生缺乏处理问题的灵活性,不能据子弹与木块的作用过程作出v-t图象,来作出分析、推理和判断.容易据常规的思路依牛顿第二定律和运动学公式去列式求解,使计算复杂化,且易出现错误判断.解题方法与技巧:子弹以初速v0穿透木块过程中,子弹、木块在水平方向都受恒力作用,子弹做匀减速运动,木块做匀加速运动,子弹、木块运动的v-t图如图中实线所示,图中oa、v0b分别表示子弹穿过木块过程中木块、子弹的运动图象,而图中梯形oabv0的面积为子弹相对木块的位移即木块长l.当子弹入射速度增大变为v0′时,子弹、木块的运动图象便如图中虚线所示,梯形oa′b′v0′的面积仍等于子弹相对木块的位移即木块长l,故梯形oabv0与梯形oa′b′v0′的面积相等,由图可知,当子弹入射速度增加时,木块获得的动能变小,子弹穿过木块的时间变短,所以本题正确答案是b、d.[例2]用伏安法测一节干电池的电动势和内电阻,伏安图象如图所示,根据图线回答:(1)干电池的电动势和内电阻各多大?(2)图线上a点对应的外电路电阻是多大?电源此时内部热耗功率是多少?(3)图线上a、b两点对应的外电路电阻之比是多大?对应的输出功率之比是多大?(4)在此实验中,电源最大输出功率是多大?命题意图:考查考生认识、理解并运用物理图象的能力.b级要求. 错解分析:考生对该图象物理意义理解不深刻.无法据特殊点、斜率等找出e、r、r,无法结合直流电路的相关知识求解.解题方法与技巧:利用题目给予图象回答问题,首先应识图(从对应值、斜率、截面、面积、横纵坐标代表的物理量等),理解图象的物理意义及描述的物理过程:由u-i图象知e=1.5 v,斜率表内阻,外阻为图线上某点纵坐标与横坐标比值;当电源内外电阻相等时,电源输出功率最大.(1)开路时(i=0)的路端电压即电源电动势,因此e=1.5 v,内电阻r== ω=0.2 ω也可由图线斜率的绝对值即内阻,有r= ω=0.2 ω(2)a点对应外电阻ra== ω=0.4 ω此时电源内部的热耗功率pr=ia2r=2.52×0.2=1.25 w,也可以由面积差求得pr=iae-iaua=2.5×(1.5-1.0) w=1.25 w(3)电阻之比:==输出功率之比:==(4)电源最大输出功率出现在内、外电阻相等时,此时路端电压u=e/2,干路电流i=i短/2,因而最大输出功率p出m=× w=2.81 w当然直接用p出m=e2/4r计算或由对称性找乘积iu(对应于图线上的面积)的最大值,也可以求出此值.●锦囊妙计数形结合是一种重要的数学方法,其应用大致可分为两种情况:或借助于数的精确性来阐明形的某些属性,或借助于形的几何直观性来阐明数之间某种关系.图象法解题便是一例.由于图象在中学物理中有着广泛应用:(1)能形象地表述物理规律;(2)能直观地描述物理过程;(3)鲜明地表示物理量之间的相互关系及变化趋势.所以有关以图象及其运用为背景的命题,成为历届高考考查的热点,它要求考生能做到三会:(1)会识图:认识图象,理解图象的物理意义;(2)会做图:依据物理现象、物理过程、物理规律作出图象,且能对图象变形或转换;(3)会用图:能用图象分析实验,用图象描述复杂的物理过程,用图象法来解决物理问题.通常我们遇到的图象问题可以分为图象的选择、描绘、变换、分析和计算,以及运用图象法求解物理问题几大类:(1)求解物理图象的选择(可称之为“选图题”)类问题可用”排除法”.即排除与题目要求相违背的图象,留下正确图象;也可用”对照法”,即按照题目要求画出正确草图,再与选项对照解决此类问题的关键就是把握图象特点、分析相关物理量的函数关系或物理过程的变化规律.(2)求解物理图象的描绘(可称之为“作图题”)问题的方法是,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.(3)处理有关图象的变换问题,首先要识图,即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.(4)要弄清图象物理意义,借助有关的物理概念、公式、定理和定律作出分析判断,而对物理图象定量计算时,要搞清图象所揭示的物理规律或物理量间的函数关系,要善于挖掘图象中的隐含条件.明确有关图线所包围的面积,(利用图象求功,图象求物体运动的加速度,图象求力的冲量。
图象在物理中的应用(全文)
图象在物理中的应用有句话“学好数理化,走遍天下都不怕”广为流传,说明“数理化”非常重要。
但如今物理却被认为是一门比较难学的学科,情愿学物理的学生不多,学好物理的学生更不多,主要原因是,学生不能很好的把物理知识同其他学科知识整合起来解决物理问题。
物理学中常用数学知识表示物理概念、描述物理规律。
例如应用数学中的比值关系描述物体的运动速度(v=Δx/Δt)、物体的加速度(=Δv/Δt)、电场强度(E=F/Q)等;应用数学中的坐标图象方法描绘出位移―时间图象(表示物体的运动快慢)、速度―时间图象(表示物体运动快慢的变化)等;应用数学中的几何方法表示光的直线传播、波的反射、波的折射,电场和磁场的分布与强弱等。
数学知识往往比较抽象,学生使用过程中常常出错。
物理学中常用信息技术知识把抽象问题具体化(多普勒效应、光现象、电磁现象等)、把微观现象宏观化(扩散现象、布朗运动、原子模型、核反应等),可以把看不见、摸不着的现象转化为喜闻乐见的图象,学生容易接受,并且记得快。
当今社会,由于科技的进展,学生使用电脑的机会越来越多,电脑水平也越来越高,教学中可以引导学生用学过的几何画板、flsh、powerpoint、excel等知识,做出物理学中所需要的各种图象、分析物理现象、寻找物理规律;可以让学生把生活中常见的一些现象(声光电磁现象、追及问题、体育运动、娱乐活动、交通安全)、故事(如龟兔赛跑)等,用图象快速准确地表现出来,加深对知识的理解和掌握。
图象在物理学中应用十分广泛,是一种常用的研究问题的方法。
因为图象:(1)能形象地表达物理规律;(2)能直观地描述物理过程;(3)能鲜亮地表示物理量之间的依赖关系。
所以学会作图,特别是用信息技术知识作图,无论是对初中生,还是对高中生学习物理都会有帮助。
在学习《匀变速直线运动的研究》这一章内容时,“图象”的作用不能小瞧。
我们可以根据图象推断物体的运动速度(v0)、任意时刻的速度(v)、物体的运动性质(物体运动快慢是否变化、加速度是否变化)、运动的时间、一段时间内物体运动的位移x、两物体是否相遇等。
图象法在物理解题中的应用
图象法在物理解题中的应用摘要:本文阐述了物理图象中斜率、截距、交点、面积、临界点所表达的物理意义,分析如何利用图象来解决相应的物理问题。
总结了利用图象解题的特点,使我们对许多问题的物理本质加深理解。
关键词:图象;斜率;面积;截距物理图像是形象描述物理过程和物理规律的有力工具,也是解决物理问题的一种手段,利用物理图像解决物理问题,其优点一是能形象直观地表达许多物理过程和规律,形象反映两个物理量间的依存关系、变化规律;二是利用图像分析物理问题,思路清晰,分析过程巧妙,灵活。
高中物理学习中也涉及大量的图象问题,从力学到热学、电学、原子物理学等,涵盖面相当广泛。
运用图象的能力要求归纳起来,主要包含以下三点:(1)读图:即从给出的图象中读出有用的信息来补足题设中的条件解题;(2)用图:利用特定的图象如€%n-t图、U-I 图P-V图等来方便、快捷地解题;(3)作图:通过作辅助图帮助理清物理线索来解题。
这三点对学生思维的能力要求层层提高。
下面先看一道利用图象方便解题的例子。
例1:如图1所示,某物体从斜面A点由静止开始下滑,第一次经过光滑斜面AB滑到底端所用时间为t1,第二次经光滑斜面ACD滑下,滑到底端所用时间为t2,已知AC+CD=AB,且不计物体在C点损失的能量,则两段时间相比t1____t2(填“<”“>”或“=”)解析:本题从运动学考虑,物体在斜面AB上做匀加速运动,设其加速度为a,物体在斜面ACD运动时,AC段的加速度大于a。
取AB上的一点E,如图2,使AE=AC,当然也有EB=CD。
那么由可知,再由知,由机械能守恒定律可知,再由€%n=知€%nCD>€%nEB。
最后由s=€%n·t得出从而得出。
上述分析是很复杂的,其过程显得繁琐,而利用图象解题则简洁明了。
只要根据AC+CD=AB和其它相关的关系画出如图图像(这里的理解为速率)如图3所示的两条图线与横轴围成的面积应相等,那么从图中可以看出:上例中图象解题简明、快捷的特点显而易见,可是学生却常常不能很好地运用图象。
高中物理图象法解题应用[论文]
高中物理图象法解题的应用探讨摘要:本文针对现阶段高中物理习题教学环节既存的理念陈旧、模式固定、手段单一等一系列集中性的瓶颈问题,提出教师应适时、有效地在物理习题解析教学环节中引入丰富多元的图象法辅助解题的应用机制,进而营造协调多样、活跃高效的高中物理的课堂氛围,着重培养学生灵活发散的思考分析理念、牢固娴熟的探究操作技能以及扎实效率的实践操作水准,从而在充分实现图象法辅助解题这一方针策略实施推进的前提之下,进而稳步提升高中物理教学系统的整体质量与实际效用。
关键词:高中物理图象法解题更新探索策略创设高中物理教材知识点较为细碎,涉及面也相对广泛,单一纯粹的文字讲述、公式演算很难取得理想的预期教学目标,而图象法则由于其直观具体的图形勾勒、细致全面的步骤剖析以及深入鲜活的引导推理,不仅可以促使学生得以换一种思维角度进行同一物理现象规律的观察探究,而且可以有效激发学生的学习热情、培养学生观察推理意识、提升学生联系统筹的应用能力。
在进行图象法辅助解题的创设之前,教师需要进行整体备课,一方面要根据新课程改革大纲所规定的高中物理教学要求,适时适当增删物理教材的部分内容,划定题目解析的精准范围,重点将明显具备图形法辅助解题的知识点进行深入挖掘、灵活转换、归纳提炼;另一方面则要突出高中学生群体的阶段性特点,开动脑筋、合理灵活地将一些本阶段学生喜闻乐见的要素巧妙具体地进行转化,合理融入到图象法解题的一系列教学活动之中。
一、简洁图形勾勒,直观引导图形法辅助解题这一模式主要通过直观具体的图形勾勒作为解析对象,从而使得学生群体的逻辑思维得以更换另外一种角度。
这里我以下图四个图形作为参考对象,通过将物理原理规律形象化,全面展示物理变量之间的各自关系。
其中a为胡克定律,揭示弹簧弹力值和形变量之间的关系;b、c为牛顿第二定律,展示加速度、合外力以及质量三者之间的关系;d为匀变速直线运动规律,凸显速度与时间之间的变化关系。
(如图1)■■图1以上四个图象较为直观形象地反映了各自变量之间的变化关系,这就使得教材之上的文字表述迅速转换为一种具体细致的“动态”画面,教师则可以据此通过勾画、演算、讲解等一系列途径手段展开对于胡克定律、牛顿第二定律、直线运动规律等基本原理的概念阐述、要点点拨以及关键解析,不仅迅速激发了学生的学习探究欲望,而且也活跃了课堂整体氛围,而学生群体则以一种轻松愉悦的心情去接触物理、感悟物理、应用物理。
高中物理图象法解题的应用探讨
高中物理图象法解题的应用探讨图象法作为一种新的物理解题思想,在高中物理教学中得到了越来越多的应用。
图象法既可以用来解释物理问题,也可以用来帮助学生更好地理解物理问题。
本文将从下面几个方面探讨图象法在高中物理教学中的应用。
首先,图象法可以用来解释物理问题。
图象法可以通过图形或图形组合来表达物理问题,或者用图形或图形组合来结合和分析物理问题的概念和原理,以理解物理问题的本质特征和结构规律。
例如,可以利用图形象征性地描述一个物体朝一个方向移动时,它的位置、速度和加速度;可以利用图形表示物体受到加速力轨迹变化;可以利用图形说明电场分布规律等等。
其次,图象法可以用来帮助学生更好地理解物理问题。
图形的形象表达使学生更容易理解物理问题,有助于学生更好地掌握物理概念,从而更好地把握物理概念的彼此之间的关系和联系。
例如,学生在学习弹力波的时候,可以利用图形表示弹力波的传播过程,从而更好地理解其传播规律,如平面振动、纵波、管状液体振动等;学生在学习波动时,可以利用图形表示波动的运动和变化,从而更好地理解其传播规律,如弹性波的幅值、频率、波速等。
而且,图象法还可以用来指导学生了解物理问题的解题思路。
在解决物理问题时,学生往往会迷失方向,没有一个好的解题思路,由此可以利用图形引导学生找到合适的解题方法,让学生更清晰地看到物理问题解法的内在关系,也可以帮助学生学会独立分析物理问题,达到有效地解决物理问题的目的。
最后,图象法还可以用来展示物理问题的解法。
在学习和实施物理实验时,学生既可以利用图形来完成实验,也可以利用图形来预测和总结实验结果,并向学生展示实验结果的分析,从而更好地掌握物理规律,提高学习效果。
综上所述,图象法是高中物理教学中一种重要的解题思路,用图形表达方法更加直观地表示物理的某个过程,更有效地把握物理问题的思考方法,从而帮助学生更好地理解和掌握物理知识。
只有通过广泛地应用图象法,才能发挥它的最大效用,使学生在学习物理时能够更加全面地理解物理知识,解决复杂的物理问题,从而取得良好的学习效果。
高中物理教学论文:用图像法巧解临界问题
用图象法巧解临界问题物理图象是形象描述物理状态、物理过程和物理规律的常用工具,是应用数学知识解决物理问题的一个重要方面。
正确的物理图象,能给我们分析物理问题时提供直观清晰的物理图景,图象往往能把与问题相关的多个因素同时展现出来,这样,既有助于我们在分析问题时对相关的基本概念、基本规律的理解和记忆,也有助于我们正确地把握相关物理量间的定性关系乃至定量关系,有的问题甚至通过图象便可直接得到解答。
图象法在处理临界问题时往往可以把繁杂的数学推导简化,其作用体现得尤为突出。
下面就举例说明利用图象法处理几类临界问题,由此来体味其在处理临界问题时的巧妙之处。
一、用图象法巧解最大射程问题例题1:在仰角α=30o的雪坡上举行跳台滑雪比赛,如图一所示,运动员从高处滑下,能在O点借助于器材以与水平方向成θ角的速度v跳起,最后落在坡上A点。
假如v的大小不变,那么以怎样的θ角起跳能使OA最远?最远距离为多少?解析:将运动员的运动看成与水平成θ角的匀速直线运动和一个自由落体运动的合运动,如图二所示,在三角形OAB中用正弦定理有:vt/sin(90o-α)=(gt2/2)/sin(θ+α)=L/sin(90o-θ)解上方程组可以得到:L=v2〔sin(2θ+α)+sinα〕/g cos2α当2θ+α=90o时,也即θ=45o-α/2时,有最远距离:L m=v2〔sinα+1〕/g cos2α例题2:在离水平地面高为h的地方,以一定的速率v0抛出一石子,不计空气阻力,试求应以多大的仰角将石子抛出,才可使其水平射程最远?解:设石子落地时速度大小为v,则根据机械能守恒定律有:mv02/2+mgh=mv2/2可得:v=(v02+2gh)1/2可见不管沿何方向抛出石子,石子落地速度的大小都为同一个确定的值。
又设石子在空中运动的时间为t,则根据运动学公式应有:v=v0+g tv、v0、g t三个矢量组成一个封闭三角形,如图三所示,其中g t沿竖直向下的方向,θ表示v0与水平方向的夹角。
图在物理解题中的应用——浅析开发想象思维作图用图优化解题方法
图在物理解题中的应用——浅析开发想象思维作图用图优化解题方法随着现代物理教育的不断深入普及,越来越多的教学活动正在建立起对解决物理问题的逻辑思考方法。
然而,再也没有一种技艺可以比图示更加直观,更加准确地捕捉物理现象。
图在物理解题中的应用已经变得越来越重要,能够丰富解题的思路,提高解题的效率。
文试图浅析用图开发想象思维优化解题方法在物理解题中的应用,旨在深入分析各种类型的图,及其在物理解题中的优势特点,以及在使用过程中的注意事项。
首先,介绍用图开发想象思维优化解题方法。
根据物理学家莱佛士所说,“一切思想和图像都是从图像到概念的,所以一切概念都可以从图像来表示”,因此用图开发想象思维优化解题方法,就是使用图片来表示物理概念,从而更容易分析物理关系,并能够更快地得出答案。
它能够从无形中捕捉细节,快速揭示物理现象,为解题节省不少时间。
其次,图在物理解题中的应用。
物理解题中应用图的类型很多,其中常见的有:结构图、曲线图、力学图,以及一些特殊类型的图,比如流体力学图,化学热力学图等。
这些图都可以用来表示物理现象,帮助我们更准确地理解题目,有助于抓住问题的关键,并从中得出有价值的的结论。
例如,结构图可以帮助我们分析物体的构成,了解其结构,曲线图可以用来分析物体移动、运动时的各种参数,力学图可以用来分析力学作用之间的关系,以此揭示物理现象,再结合逻辑分析,得出答案。
最后,在使用图进行物理解题时应注意以下几点:首先,要根据题目内容准确理解问题,从而把握题意,以确定应哪类图才能更好的描述问题。
其次,要熟悉各类图的代表,并掌握每张图的基本要素,以及其各种物理参数的关系。
最后,要学会利用图像识别物理现象,总结出有价值的结论,以最大程度地提高解题效率。
综上所述,用图开发想象思维优化解题方法在物理解题中的应用众多,不仅可以增加解题的趣味及正确率,而且能有效地提高解题的效率,增加解题的能力。
在使用图片解题时,还要关注基本要素,抓住题意,以期得出有价值的结论。
浅谈图像法在高中物理试题中的应用
浅谈图像法在高中物理试题中的应用林春艳(厦门外国语学校石狮分校ꎬ福建泉州362000)摘㊀要:在高中物理试题当中ꎬ图像法的应用是十分广泛的ꎬ对于图像的解读是十分重要的ꎬ同学们需要特别注意到图像法的应用.在一些物理问题的解题过程中ꎬ如果直接运用公式去求解ꎬ解答过程可能会十分繁杂ꎬ甚至无法求解.但若直接使用图像去求解问题ꎬ它则能十分直观且形象地展现出两个物理量之间的关系ꎬ以及简化运算过程ꎬ使答案更易求得ꎬ起到事半功倍的效果.因此ꎬ图像法是一种重要的解题方法ꎬ对于常见的题型ꎬ应该熟知图像法的应用ꎬ从而提高解题正确率和效率.现将图像法在力学题中应用的高考常见的问题及结合具体例题讨论如何用图像法解决力学题的问题ꎬ详细解答步骤以便于同学们学习和熟悉掌握这类问题ꎬ灵活运用不同思路有助于同学们更透彻地理解图像法在物理题中应用的问题.关键词:高中物理ꎻ图像法ꎻ解题技巧中图分类号:G632㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1008-0333(2023)13-0122-03收稿日期:2023-02-05作者简介:林春艳(1986.2-)ꎬ女ꎬ福建省泉州人ꎬ本科ꎬ中学一级教师ꎬ从事高中物理教学研究.1图像法在追及问题中的应用例1㊀相距S的地方分别有甲㊁乙两辆车ꎬ甲和乙同一时间往相同的方向运动ꎬ乙以加速度为a1㊁初速度v0=0在甲车前面做匀加速运动ꎬ甲以加速度为a2㊁初速度v0在后面匀加速运动ꎬ求出甲乙两辆车在运动的过程当中它们加速度的关系以及甲车与乙车相遇的次数.解析㊀(1)当a1<a2时ꎬ图1中的Ⅰ为甲车的运动图线ꎬⅡ为乙车的运动图线ꎬ假设划实斜线部分的面积为Sꎬ这一部分的面积表示甲车在t时间内比乙车多行驶的距离ꎬ所以甲车在t时刻追上了乙车ꎬ甲车和乙车两车相遇ꎬ在此之后ꎬ甲车在相等时间内行驶的距离都比乙车行驶的距离多ꎬ所以甲车和乙车两车相遇次数为一次.图1(2)当a1=a2时ꎬ图2中的Ⅰ为甲车的运动图线ꎬⅡ为乙车的运动图线ꎬ情况同①相似ꎬ所以甲乙两车相遇次数也为一次.(3)当a1>a2时ꎬ图3中的Ⅰ为甲车的运动图线ꎬⅡ为乙车的运动图线ꎬ其中假设划实斜线部分的221图2面积为SꎬS表示甲车比乙车多行驶的距离ꎬSᶄ表示乙车比甲车多行驶的距离.如果Sᶄ>Sꎬ则表示甲车追赶不上乙车ꎬ因此甲车和乙车是无法相遇的ꎬ没有相遇ꎬ次数为零ꎻ如果Sᶄ=Sꎬ则表示当甲车刚追上乙车的时候ꎬ甲车马上又被乙车反超过去了ꎬ所以甲车与乙车相遇的次数为一次ꎻ如果Sᶄ<Sꎬ甲乙两车相遇次数为两次.图32图像法在碰撞问题中的应用例2㊀质量分别为ma=0.5kgꎬmb=1.5kg的物体a㊁b在光滑水平面上发生正碰ꎬ若不计碰撞时间ꎬ它们碰撞前后的位移-时间图象如图4所示ꎬ求物体a㊁b碰撞前的动量大小与碰撞后的动量大小.图4解析㊀根据图4可知ꎬ碰撞前a的速度:va=sata=164=4m/sꎬ碰撞前a的动量大小为:Pa=mava=0.5ˑ4=2kg m/sꎬ根据图4可知ꎬ碰撞前b静止ꎬ碰撞前b动量为0ꎬ碰撞后aꎬb的速度相等ꎬ为:v=st=24-1612-4=1m/sꎬ碰撞后a的动量大小为:Paᶄ=mav=0.5ˑ1=0.5kg m/s碰撞后b的动量大小为:Pbᶄ=mbv=1.5ˑ1=1.5kg m/s㊀3图像法在动力学中的应用例3㊀一只老鼠在离开洞穴之后沿直线运动ꎬ到洞穴的距离与它的速度恰好成反比ꎬ如果它到距离洞穴d1的D点时ꎬ运动速度为v1ꎬ求出它从距离洞穴d1的D点运动到距离洞穴d2的F点需要多少时间?解析㊀因为老鼠到洞穴的距离与其运动速度成反比ꎬ即v=kdꎬ因此ꎬ它既不做匀变速直线运动ꎬ也不做匀速直线运动ꎬ不可以直接用运动学公式求解ꎬ而1v-d的图像是如图5所示ꎬ这一部分的面积是:一条过坐标原点的直线ꎬ横坐标轴与图像5所围成的面积跟d1v的单位 s 相同.求位移类比利用其v-t图像ꎬ图中阴影部分的面积正好是老鼠从D点到F点所用时间.图5由v=kdꎬ有v1d1=v2d2ꎬ321即v2=v1d1d2ꎬ因此ꎬt=12(d2-d1)(1v1+1v2)=d22-d212d1v1例4㊀如图6ꎬ假设在一个足够长的水平传送带上轻放一个粉笔头Aꎬ粉笔头A以v0=2m/s的恒定速度在这个足够长的水平传送带上运动ꎬ粉笔头A会在这个传送带上留下一条长为L=4m的划线.假如在此时ꎬ传送带变成做匀减速运动ꎬ传送带的加速度大小为a0=1.5m/s2ꎬ传送带一直运动直至传送带的速度变为零停止下来ꎬ同时在传送带开始匀减速运动的时候ꎬ在其上面再轻放上另一粉笔头Bꎬ求出划线起点与粉笔头B停在传送带上的位置之间的距离.图6解析㊀(1)将传送带作为参考系ꎬ在传送带上轻放粉笔头A后ꎬ传送带对地的运动方向与粉笔头A相对于传送带的运动方向相反ꎬ在开始的阶段ꎬ粉笔头A在做对地做初速度为零的匀加速直线运动ꎬ粉笔头A与传送带的速度一致之后ꎬ粉笔头A相对传送带静止ꎬ共同以传送带速对地做匀速运动.其粉笔头A的速度图像如图7所示:图7根据 面积 知ꎬ传送带相对于粉笔头A的位移在数值上为三角形M的面积ꎬ也表示粉笔头A相对于传送带位移的大小ꎬ即L=12v0tꎬ又t=v0aꎬ解得a=0.5m/s2.(2)粉笔头A在开始阶段的运动情况与粉笔头B在前一阶段的运动情况是相同的ꎬ不同的是传送带与粉笔头B同速之后ꎬ因为传送带对地的速度小于粉笔头B对地的速度ꎬ它所受滑动摩擦力的方向与其运动方向相反ꎬ所以粉笔头B以加速度大小为a=0.5m/s2对地做匀减速运动直到静止ꎬ粉笔头B比传送带后停下.其速度图像如图8所示:图8在t1时刻之前ꎬ粉笔头B相对于传送带是向后滑动ꎬ在t1时刻之后ꎬ粉笔头B相对于传送带是向前滑动ꎬ所以粉笔头B在传送带的运动是来回的ꎬ因此划线起点与粉笔头B停在传送带上的位置之间的距离:S=12v0t1-12vm(t3-t2)①Vm=at1=v0-a0t1②V0=a0t2③Vm=a(t3-t1)④联立①②③④解得:S=56m由上可知ꎬ图像法在高中物理考核中的运用非常多ꎬ且是复杂类问题的最佳求解方法.因此ꎬ在试题训练的过程中我们要以知识点进行划分ꎬ逐步将考点进行细化ꎬ熟练掌握图像法的求解思路及路径ꎬ提升学生解题能力.参考文献:[1]周蓉娟.物理课堂ꎬ用图说话:例析高中物理图像法解题的应用[J].物理教师(高中版)ꎬ2009(3):20-21.[2]葛俊.高中物理图像法解题方法分析[J].数理化解题研究ꎬ2021(6):67-68.[责任编辑:李㊀璟]421。
巧用图像解决物理问题
巧用图像解决物理问题孙㊀成(泗洪姜堰高级中学ꎬ江苏宿迁223900)摘㊀要:高中物理具有抽象性和复杂性ꎬ一些物理试题具有多个变量或是复杂的转化过程ꎬ这就使得运用常规的方式解决试题比较复杂ꎬ也容易出错.教师引导学生绘制图像ꎬ通过图像反应物理规律或是物理过程ꎬ将复杂的试题转化为具体的图形ꎬ借助图像解决问题ꎬ往往能够起到良好的效果.本文就如何运用图像巧解物理问题进行分析ꎬ以提高学生的作图能力和实际问题解决能力.关键词:运用图像ꎻ高中物理ꎻ解决问题中图分类号:G632㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1008-0333(2023)16-0125-03收稿日期:2023-03-05作者简介:孙成(1987.2-)ꎬ男ꎬ江苏省淮安人ꎬ本科ꎬ中学一级教师ꎬ从事高中物理教学研究.㊀㊀物理规律比较抽象ꎬ通过图像进行描述能够化抽象为具体ꎬ更好地展现出物理的本质特点.图像法就是通过图像来分析物理规律ꎬ解决实际问题的方法ꎬ对于一些过程复杂㊁变量多㊁计算困难的问题ꎬ运用图像法能够直观㊁简洁地体现出物理的动态过程ꎬ明确物理量之间的逻辑关系ꎬ将语言不易表达的物理内涵浅显易懂地展现出来ꎬ从而有效解决问题ꎬ提高学习效率.教师在教学中要引导学生运用图像将物理规律㊁过程表示出来ꎬ以此培养学生的绘图能力㊁问题分析能力㊁探究能力和思维能力.1巧运用图像解决运动问题运动是物理研究的主要内容ꎬ在一些不规则运动中ꎬ很难通过公式进行物体运动状态的计算ꎬ这就体现出图像的优势ꎬ可以通过图像将物体运动的过程展现出来ꎬ然后运用图像信息解决实际问题[1].例题1㊀如图1所示ꎬ在同一高度的A点同时释放甲㊁乙两个完全一样的小球ꎬ小球甲沿着斜面轨道AB从A点运动到B点ꎬ所用时间为t1ꎬ小球乙沿着圆弧轨道AC从A点运动到C点ꎬ所用时间为t2ꎬ已知斜面轨道AB和弧形轨道AC的长度相等ꎬ则下列判断正确的是(㊀㊀).A.t1<t2㊀㊀㊀㊀㊀B.t1=t2C.t1>t2D.不能判断图1㊀斜面轨道AB和弧形轨道AC解析㊀两个小球甲㊁乙分别沿着轨道AB㊁AC做加速运动ꎬ由于轨道AC是弧形ꎬ小球乙做变加速运动ꎬ所用时间不好直接计算ꎬ因此ꎬ可以借助图像ꎬ利用AB=ACꎬ小球甲和乙所走的路程相等比较二者的时间大小.如图2所示ꎬ乙小球在轨道AC上做加速度减小的加速运动ꎬ其 速度-时间 图像为一条曲线ꎬ即图中的曲线乙ꎻ甲小球在轨道AB上做加速度不变的匀加速运动ꎬ其 速度-时间 图像为一条直线ꎬ即图中的直线甲ꎬ由于AB=ACꎬ因此ꎬ甲㊁乙521小球形成的 速度-时间 图像与x轴所组成的面积相等ꎬ即图中阴影部分面积相等ꎬ由此可以得出ꎬt1>t2ꎬ因此选择C项.图2㊀甲㊁乙小球速度-时间图像2巧运用图像解决平衡问题在物理试题中ꎬ平衡是判断一个物体状态的常用方法ꎬ也是基本的解题思路.对于一些动态平衡或是多力平衡的问题ꎬ巧妙地运用图像ꎬ往往能够直击试题核心ꎬ高效解决复杂问题[2].例题2㊀如图3所示ꎬ将两根轻绳通过O点连接ꎬ并在其下面挂一个物体ꎬ两根轻绳的另一端分别挂在半圆形铁环的A点和B点ꎬ已知ꎬOA=OB=rꎬr为半圆形铁环的半径ꎬ现在将A点固定ꎬ将B点置于水平位置ꎬ在B点从水平位置移动到圆环最高点C的过程中ꎬ物体始终保持静止ꎬ分析轻绳OA㊁OB上拉力的变化情况.图3㊀物体悬挂图㊀㊀㊀㊀图4㊀物体受力图解析㊀在B点移动的过程中ꎬ物体始终保持静止ꎬ因此ꎬ可以通过力的合成进行分析.A点固定ꎬ因此OA上的拉力F1始终保持着OA的方向ꎬ而B点是动点ꎬOB绳的的拉力F2则随着B点的变化而不断变化ꎬ这样就不容易判断力的变化情况.通过图4可以更好的体现轻绳OA㊁OB上拉力的变化情况.在B点移动的过程中ꎬ当OB与OA垂直的时候ꎬF2的值最小ꎬ此前ꎬF2的值逐渐减小ꎬ而此后F2的值逐渐增大ꎬ因此ꎬ轻绳OB上的拉力先减小后增大ꎻ而在B点移动的过程中ꎬF1的值一直减小ꎬ因此ꎬ轻绳OA上的拉力一直减小.3巧运用图像解决追击问题在高中物理中ꎬ常常有些涉及加速度的追击或是相遇问题ꎬ需要学生结合实际的问题条件进行分析和解答.对于一些复杂的追击问题ꎬ通过图像的应用ꎬ能够更好地探索其中的物理规律ꎬ有效得出答案.例题3㊀接力跑是运动会的必备项目ꎬ要想在接力的过程中做到两个运动员顺利交棒ꎬ需要接力的运动员在拿接力棒的运动员未到达的时候开始起跑ꎬ以便在预定的区域达到共同速度并交接.已知运动员在加速后能够达到9m/s的速度ꎬ并保持这个速度直到下一个人接力.假设运动从开始到最高速度的过程中是匀加速的ꎬ在实际的训练中ꎬ为了提高接力的成功率ꎬ往往会在场地做一个记号.如图5所示ꎬ在一次接力训练中ꎬ1号运动员提前将记号在接力区前面的13.5m处ꎬ当其运动到这个记号的时候ꎬ需要接力的2号运动员开始起跑ꎬ一段时间后ꎬ2号运动员速度达到9m/sꎬ同时正好被1号运动员追上ꎬ将接力棒交给2号运动员.已知可以交接的区域为20mꎬ求2号运动员在达到9m/s前的加速度是多少?图5㊀运动位移示意图解析㊀题中并没有给出相遇点的具体位置ꎬ只有一个条件ꎬ即2号运动员从起跑点达到相遇点的时候ꎬ速度达到9m/sꎬ因此不能够直接求出2号运动员的加速度.通过图像对1号运动员和2号运动员的运动进行描述ꎬ能够直观㊁便捷地呈现出同一时间不同运动员的运动状态和实际速度ꎬ勾勒出运动621员的运动轨迹和相遇点ꎬ题目中的隐藏信息也就显示出来ꎬ问题有效解决.如图6所示ꎬ在v-t直角坐标系中ꎬ1号运动员和2号运动员的运动图像如下ꎬ由于运动图像与x轴所成的面积即为运动员运动的路程ꎬ因此可以得出1号运动员的路程正好是2号运动员的2倍ꎬ即相遇点和2号运动员的起跑点之间距离也为13.5m.当2号运动员速度达到9m/s被1号运动员追上ꎬ因此相遇点时2号运动员的速度为9m/sꎬ依据公式s=12at2ꎬv=atꎬ可得:a=v22s=9213.5ˑ2=3m/s2.图6㊀运动v-t图4巧运用图像解决磁场问题磁场 是高中物理的重点ꎬ也是学生不易掌握的难点ꎬ尤其是磁场中带点粒子的运动问题ꎬ学生往往无从下手.通过图像的有效应用ꎬ结合磁场的性质将微粒运动的轨迹直观地表示出来ꎬ然后运用有关的几何和物理知识进行分析和解决ꎬ可以达到事半功倍的效果ꎬ提高学生的解题能力.例题4㊀如图7所示的磁场中ꎬPQ为磁场的边界ꎬPQ右侧无磁场ꎬPQ左侧磁场为匀强磁场ꎬ磁感应强度为Bꎬ方向垂直纸面向里.O为磁场中的一个点ꎬ其到磁场边界PQ的距离为rꎬ现在以O为粒子源头ꎬ从O点向磁场各个方向的发射速率相同的带负电粒子ꎬ在磁场中这些带负电粒子的运动半径为rꎬ那么ꎬ不计粒子的重力ꎬ这些粒子能够从磁场边界PQ射出的范围长度是多少?解析㊀粒子在磁场中做匀速圆周运动ꎬ其半径为rꎬ单纯的计算并不容易ꎬ引入图像粒子能够从磁场边界PQ射出的范围就一目了然了ꎬ如图8ꎬ不同图5㊀磁场方向的粒子都做半径为r的运动ꎬ所有粒子运动的轨迹都在图中虚线部分以O为圆心ꎬ2r为半径的大圆中ꎬ但是ꎬ能够射出磁场的部分并不是虚线圆与直线PQ的两个交点ꎬ而是图9中的MN段ꎬ由于粒子在磁场中做顺时针运动ꎬ因此上半部分是虚线圆与直线PQ的交点ꎬ下半部分是粒子运动轨迹与直线PQ相切的点ꎬ即MN.图8㊀粒子运动示意图㊀㊀图9㊀粒子运动边界图因此ꎬ粒子能够从磁场边界PQ射出的范围L=2r()2-r2+r=3+1()r总之ꎬ在高中物理教学中ꎬ通过图像的运用ꎬ能够将物理抽象内容转化为直观的几何问题ꎬ呈现出物理规律的本质ꎬ易于学生思考和分析ꎬ为学生的解题提供了方向和思路ꎬ复杂㊁抽象的问题就迎刃而解了.教师要引导学生善于发现物理试题中的信息ꎬ绘制物理状态或过程的图像ꎬ结合图像进行相关问题的分析ꎬ既节省学生思考和探究的时间ꎬ也能够提高学生的解题效率ꎬ培养学生的核心素养.参考文献:[1]宋昌杰.对利用运动学图像巧解曲线运动问题的思考[J].物理教学探讨ꎬ2018(4):41-42.[2]郑金.利用图像变换法巧解物理问题[J].物理教师ꎬ2021ꎬ42(6):92-93ꎬ95.[责任编辑:李㊀璟]721。
物理图像法在物理学教学中的应用探析
物理图像法在物理学教学中的应用探析【摘要】本文围绕物理图像法在物理学教学中的应用展开探讨。
首先介绍了物理图像法的基本概念,然后详细分析了它在力学、热学、电磁学和光学等领域的具体应用。
通过这些案例,我们可以看到物理图像法在教学中的重要性和实用性。
结尾部分强调了物理图像法对学生理解物理学概念和解决问题的帮助,并展望了未来物理图像法在教学中的更广泛应用前景。
通过本文的探析,希望能够引起更多教育者和学生对物理图像法的关注,推动其在物理学教学中的更好发挥作用。
【关键词】物理图像法、物理学教学、力学、热学、电磁学、光学、重要性、未来应用、探析、应用、教学1. 引言1.1 物理图像法在物理学教学中的应用探析物理学教学中,物理图像法是一种常用的教学方法,通过将抽象的物理概念转化为具体的图像来帮助学生理解和记忆知识。
本文将探讨物理图像法在不同领域的教学中的应用,包括力学、热学、电磁学和光学。
通过对物理图像法的基本概念进行分析,以及具体案例的讨论,我们将了解到这种教学方法在不同学科中的作用和效果。
我们还将探讨物理图像法在物理学教学中的重要性,以及展望未来这种方法在教学中的应用前景。
通过本文的研究,我们希望能够更好地了解物理图像法对学生学习的帮助,为提高物理学教学质量提供参考和建议。
2. 正文2.1 物理图像法的基本概念物理图像法是一种在物理学领域中广泛应用的方法,通过图像来描述和分析物理问题。
其基本概念包括以下几个方面:首先是物理图像的定义,物理图像是指在物理问题中所描述的实际对象或现象的图像表示。
这种表示可以是二维或三维的,可以是实际的图像,也可以是数学模型。
物理图像的建立可以帮助学生更好地理解物理问题,同时也方便教师进行教学。
其次是物理图像法的基本原理,物理图像法主要是基于物理学中的基本原理和规律,通过图像来说明物理现象的规律性。
在力学中,可以通过物体的图像来描述受力情况,从而通过图像分析物体的运动状态;在电磁学中,可以通过电场和磁场的图像来解释电磁感应和电磁波的传播等现象。
图在物理解题中的应用——浅析开发想象思维作图用图优化解题方法
图在物理解题中的应用——浅析开发想象思维作图用图优化解题方法随着现代科技的发展,人类的思维能力发展到极高的地步。
当人们在探索新的物理概念时,图形将会成为其中不可或缺的一部分。
在物理解题中,图形可以清晰地展示出问题的物理本质,使解题者得以准确理解问题,从而更加容易地进行解题。
本文旨在浅析开发想象思维作图用图优化解题方法,以便我们更好地使用图形对物理解题进行优化。
首先,需要开发想象思维,以便正确理解物理本质并作出正确的图形转换。
想象力是人类最大的特征之一,也是深入研究物理本质的最有效工具。
像大多数科学问题一样,物理问题也有多种不同的解决方案,不做错误的推断,最佳的解决方案只能通过深入的理解和思考得到。
只有通过充分的想象和思考,才能更深刻地理解问题的物理本质,并准确地画出图形。
其次,要做好作图,以便更好地图形化表示物理本质。
作图是一门画术,它要求艺术家在把握物理本质的同时,还要巧妙地表达出物理本质的内涵、外延和变化趋势。
艺术家只有充分理解物理本质,才能准确地表达物理本质,从而使图形化的表示更加清晰、更加容易理解。
例如,当要表达一个物理系统的动态变化时,需要用直线、曲线等图形来表达,而又要突出表达对象的关键特征,这时就需要作图者根据自己的想象和灵感,选择合适的图案,将物理本质准确地投影到图纸上。
最后,要用图优化解题方法,结合实际应用。
作图是用来解决实际问题的,因此必须充分考虑实际的场景。
图形可以清楚地展示出物理本质,而实际中的问题经常会在复杂的环境中发生,由此,就需要使用更加有效的解决方案。
因此,在解决问题的过程中,需要考虑物理本质、实际情况以及作图手段,结合以上三方面,使用更有效的解决方案,以优化解题过程,使解题者可以更有效地掌握物理知识。
综上所述,开发想象思维作图用图优化解题方法对物理解题非常重要,通过正确地理解问题、巧妙地作图以及有效地应用图形,可以极大地优化物理解题的效果,同时也可以帮助解题者更深入地理解物理本质,进而提高物理学习的效率。
用图像解决物理问题
图4
图5
图 6
‘图 7
物 理 图像 上 的“ ” 应 着 一 个 物 理 过 程 . 线 本 身 反 线 对 图 映着一个物理 量( 变 量) 另一个 物理 量 ( 应 随 自变 量 ) 化 变 时所遵 循的规律 . 分 析物 理 图像 “ ” 物理 意义 时 , 在 线 的 除
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物理 图 像 上 的 “ 的 对 应 着 一 个 新 的物 理 量 , 个 新 面” 这 的物 理 量 是 纵 横 坐 标 物 理 量 的 乘 积 . 如 在 如 一 t图 像 比 中 “ 积 ” 表 位 移 ; F一 5图像 中“ 积 ” 示 功 等 . 面 代 在 面 表 要 全 面 深 刻 认 识 各 物 理 量 的关 系 , 应 结 合 着 物 理 量 还 间 的 函数 关 系 分 析 判 断 , 能 准 确 把 握 “ ” 线 ” 面 ” 数 才 点 “ “ 等
摘 要 : 论 了用 图像 解 决 物 理 问题 , 先 必 须 明 确 图像 中“ ” 线 ” 面 ” 斜 率 ” 物 理 意 义 , 讨 首 点 “ “ “ 的 明
确 图像 所描 述 的物理 状 态 、 物理 过程 和物 理情景 等信 息 , 而灵活 解决相 关问题. 进
关 键 词 : 理 问题 ; 理 状 态 ; 理 过 程 物 物 物 论 文 编 码 : i1 . 9 9 j is . 6 3—9 2 . 0 0 0 . 5 Do : 0 3 6 / .s n 1 7 39 2 1.34
浅谈物理解题方法之利用图像求物理量
浅谈物理解题方法之利用图像求物理量红安县七里中学 薛雪燕数型结合是一种重要的物理思想。
是高中物理常见的一种解题方法。
有些物理量用物理学公式求解较为复杂,但是用数型结合具有思路简明清晰,方法新颖独特等优点。
两个物理量的图像问题在高中物理解题中经常碰到,考试也多次变换形式来考,学生失分也不少。
要吃透这类题,首先要明确两个坐标轴要表示的物理意义,再次,注意点、线、斜率、面积代表的物理意义以及它们之间的联系,考试中往往带有一定的综合性。
下面就各类图像做以简单的归类:1、 在运动学中利用v-t 图象相关物理量在匀变速运动中,利用运动学公式或者图像都可以求解相关物理量。
但是在求解非匀变速运动时,我们有时候没有固定公式去很好的表示位移从而达到求解问题的目的,这时利用图像法解题就很巧妙、、很简单、更灵活了。
例1 两支完全相同的光滑直角弯管如图(2)所示,现有两只相同小球a 和a ′同时从管口由静止滑下,问谁先从下端的出口掉出?(假设通过拐角处时无机械能损失,两球到达最低点时的速率相等。
)解析:由题意,画出小球α、小球a 运动的v-t 图象。
由于他们的总位移相等,在图像中就是两球速度曲线下所围的面积是相同的。
图像的斜率表示加速度。
通过对比图像得知要使两图象的面积(位移)相等,则要求a ′的图象必须落在a 运动的的右侧,因此有21t t <,即a 球先到。
改编题 猎狗从O 地出发沿直线奔跑,其速度大小与位移成反正,已知猎狗位移为m 1L 1=的A 点处时,速度是s /cm 2v 1=。
试问猎狗从A 点跑到距O 点中心的距离m 2L 2=的B 点所需的时间为多少?提示:题中有一关键条件是突破口:猎狗的速度v 与它的位移s 成反比,即s v 1∝,作出s v 1-图象如图(4)所示,为一条通过原点的直线。
从图上可以看出梯形ABCD 的面积,就是猎狗从A 到B 的时间。
2、 利用F---X 图像求变力所做的功W学生做题时恒力做功可以利用公式W=FX 直接求解,但是变力做功由于没有固定的公式,学生在求解时候就会遇到困难。
高中物理图像法教学有效研究论文
高中物理图像法教学有效研究论文高中物理图像法教学有效研究论文一、对高中物理实施图像法的重要作用众所周知,在以前的物理教学中教学效率低下,学生学习兴趣明显不足。
学生的课业负担过于沉重,导致学生的学习动力不足,这些都是在高中物理教学中存在的问题。
所以说,要尽快地解决这些问题,对高中物理进行有效的教学,教师就必须运用新的教学方法和方式来对学生进行物理教育,而图像法就是一种非常好的教学方法。
在高中物理教学中,图像法的运用是非常重要的,下面本文就对图像法在高中物理教学中的重要作用进行分析和概括的说明。
1.提升学生对知识的理解以及接受能力学生不能很好地接受教师对物理知识的传授在很大的程度上是因为教师的教学方式和方法无法被学生接受和认可。
而在高中物理教学中,对图像法的运用是一种非常有效的教学方法,可以让学生更加容易地接受和理解教师的授课内容,进而提升学生的学习以及接受能力。
所以说,高中物理教学中对图像法的运用是非常重要的。
在对“I=UR”这个公式进行讲解的时候,学生对电流、电压、电阻的关系不能很好地理解,而通过图像法的运用可以通过把电阻作为横坐标,电流作为纵坐标以及把电阻作为横坐标,电压作为纵坐标来清楚地把这三个数据的关系进行体现,让学生对数据之间关系的理解以及接受更加有效地进行,进而提升学生对知识的理解能力。
2.更加有效地进行高中物理教育教师在运用以前的教学方法对学生进行授课的过程中,由于学生的接受速度非常慢,理解能力不强,所以授课的速度非常慢,而且教师的授课质量得不到保证。
而图像法的运用可以让学生在很大的程度上对知识有一个合理的接受,可以通过图像直观地对授课的知识点进行学习,对于学生更好地接受知识,教师的授课速度以及质量都有很大的作用。
在对“光的折射”进行讲解的时候,如果只是传统地讲解,学生很难对光路的角度以及方向进行理解,进而降低教学的有效性,如果运用图像法的话,就可以明确地把各种现象的'光路图展示在学生的面前,让学生更加容易地对授课内容进行接受,更加有效地进行授课。
利用图像解决物理问题
利⽤图像解决物理问题利⽤图像解决物理问题南陵中学苏忠⼭物理规律⽤数学表达出来后,实质是⼀个函数关系式,如果这个函数式仅有两个变量,就可⽤图象来描述物理规律。
这样就将代数关系转变为⼏何关系,⽽⼏何关系往往具有直观、形象、简明的特点。
因此,由图象处理物理问题可达到化难为易,化繁为简的⽬的。
若将不同的研究对象的运动规律或同⼀研究对象不同阶段的运动规律在同⼀坐标上的图象作出来,那么图象可⽐较的特点就彰显出来。
因此,图象可以处理对象多、过程复杂的⼀些问题。
更有⼀些⽤⽂字或公式很难表达清楚地物理规律、物理过程,也可以⽤图象直观、简明地表达出来。
利⽤图象法解题,思路清晰,过程简捷。
应⽤图象研究物理问题,有利于培养学⽣数形结合,形象思维,灵活处理物理问题的能⼒,也是⾼考中体现能⼒的命题点。
⼀、⾼考中对图象的考查主要从以下⼏个⽅⾯来命题:1、通过对物理过程的分析找出与之对应的图象描绘。
2、通过对已知图象的分析寻找其内部蕴含的物理规律。
3、图象的转换——⽤不同的图象描述同⼀物理规律或结论。
4、综合应⽤物理图象分析解决问题。
下⾯将⾼考考纲要求的常见物理图像归类:1)⼒学部分:位移—时间(s-t图像)速度—时间(v-t图像)⼒—时间(f-t图像)⼒—位移(f-s图像)振动图象(x-t图像)波动图像(y-x图像)2)电磁学部分:电压—电流(U-I图像)电流—时间(I-t图像)感应电流图象电磁感应中图像(Φ-t图、E-t图)交流电图象(e-t图、i-t图)闭合电路的P-R图出3)实验部分:验证⽜顿第⼆定律(a-F图象、a-1/m图象)弹簧的弹⼒图象(F-Δx图像)伏安特性曲线(I-U图象)路端电压—电流(U-I图象)⽤单摆测重⼒加速度(T2-L图象)⼆、物理图像的复习与训练(⼀)理解图像中的物理意义历年⾼考中出现的图像题较多,有部分基础题可以直接根据图像给出的函数间关系求解,⽽这类题只需要学⽣能真正理解图像的物理意义,即可得⼼应⼿的进⾏处理并找出正确答案。
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应用图像法求解物理问题探析
【摘要】图像是描述物理过程、揭示物理规律、解决物理问题的重要方法之一。
利用图像描述物理规律、解决物理问题的方法称之为图像法。
图像法在处理某些运动学问题、作用力为变力的动力学问题、处理实验数据时是一种非常有效的方法。
【关键词】图像法求解物理问题
一、图像的物理意义主要通过图像的坐标轴、点、线、面、斜率、截距等来体现
(1)坐标轴:物理图像不同,坐标表示的物理量不同,图像所表示的物理意义也就不同,因此在识图或作图时,必须明确两坐标轴表达的是什么性质的物理量。
如:简谐运动和简谐波的图像,形状是相同的,但两图像所表示的物理规律不同,这时就要根据坐标轴所表示的物理量不同进行区别。
(2)点:物理图像上的点代表某一物理状态,它包含着该物理状态的特征和特性。
物理图像中的点主要有:①截距点:表示当一个物理量为零时另一个物理量的值是多少,由此往往能等到一个很有意义的新的物理量。
如;在电源的u-i图像中,图像与纵轴的交点表示电源的电动势,与横轴的交点表示电源的短路电流。
②交点:即图线与图线的交点,它反映了两个不同的研究对象此时具有相同的物理量。
如:在s-t图像中,两图线的交点表示二运动物体运动位移相同的时刻和位移,在v-t图像中,两图线的交点表示二运动物体运动速度相同的时刻和速度。
③极值点:它表明该点附近物理
量的变化趋势。
④拐点:反映出物理过程在该点发生突变,物理量由量变到质变的转折点。
如图1中,在p点,加速度的方向发生变化,而速度方向未变,图2中,在p点加速度方向未变而速度方向发生变化。
(3)线:指图像的形状,它表示研究对象的变化过程和规律。
(4)面:是指图像与坐标轴所围的面积。
有些物理图像的图线与横轴所围的面积的值常代表另一个物理量的大小,如:v-t图像中所围面积代表位移的大小,f-s图像中所围面积为力所的功的大小,s-(1/v)图像与1/v轴所围的面积代表时间。
(5)斜率:物理图像的斜率,其大小往往代表另一个重要的物理量。
物理图像斜率有两种,一种是过曲线(特例是直线)上某一点所作曲线的切线(图3中图线1)的斜率,该斜率反映两个物理量增量之比值,即 k=δy/δx,如s-t图象的斜率为速度,v-t图像的斜率为加速度、φ-t图象的斜率为感应电动势等;另一种是曲线上某一点与坐标原点的连线(图3中图线2)的斜率,斜率代表两个物理量的比值,即k=y/x,如u-i图象的斜率为电阻、f-q图象的斜率为场强,ε-q图象的斜率为电势等。
二、规律应用
(一) 明确图像物理意义,求解与图像有关的物理问题
例1、质量为1 500 kg的汽车在平直的公路上运动,v-t图像如图4所示.由此可求()
a.前25 s内汽车的平均速度
b.前l0 s内汽车的加速度
c.前l0 s内汽车所受的阻力
d.15~25 s内合外力对汽车所做的功
解析:由v-t图象的斜率表示加速度大小,这样由牛顿第二定律可求出合力,由v-t图像与坐标轴所围面积表示位移大小,位移除以相应时间就求出平均速度大小,由力和位移可求出合外力的功。
答案为abd
例2:如图5所示,直线oac为某一直流电源的总功率随着电流变化的图线,抛物线obc为同一直流电源内部的热功率随电流i变化的图线。
若a、b对应的横坐标为2a,则下面说法中正确的是( )
a.电源的电动势为3v,内阻为1ω
b.线段ab表示的功率为2w
c.电流为2a时,外电路电阻为0.5ω
d.电流为3a时,外电路电阻为2ω
解析:由题可知,直线oac表达式是p总=ei,从而可知其斜率为电源的电动势;抛物线0bc表达式为p热=i2r,从图中交点c的数据即可求出e=3v和r=1ω。
然后根据前面两式又可以求出当i=2a 时的pa=6w和pb=4w,从而可求ab段表示的功率为2w。
从物理意义上看,ab段实际上就是电流的输出功率,即可用p出=i2r算出
外电阻r。
交点c表示ab=0,即输出功率为0,从而分析c点为电源外电路短路的情况,故马上可以得出当i=3a时外电路的功率为0。
(二) 根据题设条件做出图像,求解物理问题
例3:一只老鼠从老鼠洞沿直线爬出,已知爬出速度v的大小与距老鼠洞中心的距离s成反比,当老鼠到达距老鼠洞中心距离s1=1m 的a点时,速度大小为v1=0.2m/s,问当老鼠到达距老鼠洞中心
s2=2m的b点时,其速度大小v2为多少,老鼠从a点到b点所用的时间为多少。
解析:由于老鼠的运动是一个变速直线运动,则不能通过匀速运动、匀变速运动公式直接求解,可用图像法求解。
因运动速度与运动距离成反比,则运动速度的倒数与运动距离成正比(或者说速度与距离的倒数成正比),作出(1/v)-s图像(若以v、1/s为坐标轴作图像,图线所围面积没有意义,可见合理选择坐标轴在应用图像法时非常重要的)如图6所示,则图中阴影区的面积表示从a运动到b 所用的时间。
求得v2=0.1m/s,t=(1/v1+1/v2)(s2-s1)/2=7.5s。
例4:水平直轨道上有两辆火车a和b相距s,a车在后做初速度v0,加速度大小为2a的匀减速直线运动,b车同时做初速度为零,加速度大小为a的匀加速直线运动,两车运动方向相同,要使两车不相撞a车的初速度v0应满足什么条件?
解析:运动中的追及与相遇问题可用图像法来求解,在同一坐标系中画出ab两车的v—t图像,如图7所示, a车做匀减速直线运
动,b车仍做匀速运动。
分析图象中交点c的物理意义,在此时刻a、b速度相等,此前,va>vb,a靠近b,此后,va<vb,b远离a,故只要在交点c时刻两车不相撞就行,或者说两车速度相等是判断相不相撞的临界条件。
其中阴影部分面积为a车比b车多走的位移,所以要使两车不相撞,此面积必须小于或等于s.
设经过t时间两车刚好不相撞,则对a:va=v0-2at=vc,对b:vb=at=vc,得t= v0/(3a),又经过t时间两车发生的位移之差即为两车原来间的距离,可用图中阴影部分面积表示,
s=( v0t)/2= v02/6a,即s≥v02/6a v0≤
用图像处理物理问题,能直观、形象地反映物理规律,还可避免繁杂的计算过程。
图像法处理问题的关键是搞清两坐标轴所代表的物理量及坐标正负号、图像斜率、截距、所围面积、起始点、极值点、拐点、两图像交点等所表示的物理意义;明确图像描述的是什么函数关系,能够运用图像判断出相应的物理过程;或者根据对题设条件的分析画出图像,再借助图像解决有关物理问题。
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