2015高中物理解题技巧14份:图像法1
高中物理解题技巧:图像法
高物理解题技巧:图像法1物理规律可以用文字描述,也可以用数函数式表示,还可以用图象描述。
图象作为表示物理规律的方法之一,可以直观地反映某一物理量随另一物理量变化的函数关系,形象地描述物理规律。
在进行抽象思维的同时,利用图象视觉感知,有助于对物理知识的理解和记忆,准确把握物理量之间的定性和定量关系,深刻理解问题的物理意义。
应用图象不仅可以直接求或读某些待求物理量,还可以用探究某些物理规律,测定某些物理量,分析或解决某些复杂的物理过程。
图象的物理意义主要通过“点”、“线”、“面”、“形”四个方面体现,应从这四方面入手,予以明确。
1、物理图象“点”的物理意义:“点”是认识图象的基础。
物理图象上的“点”代表某一物理状态,它包含着该物理状态的特征和特性。
从“点”着手分析时应注意从以下几个特殊“点”入手分析其物理意义。
(1)截距点。
它反映了当一个物理量为零时,另一个物理的值是多少,也就是说明确表明了研究对象的一个状态。
如图1,图象与纵轴的交点反映当I=0时,U=E即电的电动势;而图象与横轴的交点反映电的短路电流。
这可通过图象的数表达式得。
(2)交点。
即图线与图线相交的点,它反映了两个不同的研究对象此时有相同的物理量。
如图2的P点表示电阻A接在电B两端时的A两端的电压和通过A的电流。
(3)极值点。
它可表明该点附近物理量的变化趋势。
如图3的D点表明当电流等于时,电有最大的输功率。
(4)拐点。
通常反映物理过程在该点发生突变,物理量由量变到质变的转折点。
拐点分明拐点和暗拐点,对明拐点,生能一眼看其物理量发生了突变。
如图4的P点反映了加速度方向发生了变化而不是速度方向发生了变化。
而暗拐点,生往往察觉不到物理量的突变。
如图5P点看起是一条直线,实际上在该点速度方向发生了变化而加速度没有发生变化。
2、物理图象“线”的物理意义:“线”:主要指图象的直线或曲线的切线,其斜率通常具有明确的物理意义。
物理图象的斜率代表两个物理量增量之比值,其大小往往代表另一物理量值。
高三物理图像法高考物理实验方法大全(解析版)
图像法—高中物理实验方法(解析版)物理是一门以实验为基础的学科。
物理学所得出的定律,绝大多数是用实验探索得出来的,也就是通过大量实验来进行观察,实验是学生接受物理知识最符合认识规律的方法,由于物理现象研究是非常复杂的,各种因素交织在一起,这就需要我们来简化实验。
在做物理实验时,仅仅记下一些物理量的大小和实验现象是不够的,还需要将测得的数据进行归纳整理,由表及里,去粗取精,运用数学工具,总结出物理规律,因此,学生经常被一些繁难的运算和大大小小的实验误差所难倒,得不出正确的结论,还有些数据在实验中无法直接测得,而图像法能够很好的解决这些方面的问题。
1.图像法简介物理规律可以用文字来描述,也可以函数式来表示,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就称之为图像法。
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,可以清晰地描述出其变化的动态特征,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,学生能够较容易的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,利用图像法思路清晰可以使得物理问题简化明了,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拓展,而且图像法能将物理学科和其它学科有机地结合起来,启迪学生的创新意识,培养创造能力,提高学生的综合能力。
在物理实验中应用图像法应注意以下几个方面:①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。
比如加速度与力的关系,加速度与质量的关系。
②图线并不是表示物体实际运动的轨迹。
如匀速直线运动的S-T图像是一条斜向上的直线或曲线,但物体实际运动的轨迹可能是水平的直线,并不是向上爬坡的或曲线运动。
③在利用图像法的过程中,要根据实际问题灵活地建立坐标系,确定两个合适的物理量来作出图像。
如果坐标轴所代表的物理量选择的不合理,反而不能够简化实验。
高中物理物理解题方法:图像法知识点汇总word
高中物理物理解题方法:图像法知识点汇总word一、题方法:图像法1.甲、乙两物体从同一位置沿同一直线运动,其v t -图像如图所示,下列说法正确的是( )A .20t 时间内乙物体通过的路程大于甲物体通过的路程B .1t 时刻,两者相距最远C .20t 时间内乙的平均速度小于甲的平均速度D .2t 时刻,乙物体追上甲物体【答案】C【解析】【详解】AC.20t ~时间内甲物体的速度一直比乙物体的速度大,乙物体通过的路程小于甲物体通过的路程.根据平均速度的定义,乙的平均速度小于甲的平均速度,故A 错误,C 正确; BD. 甲、乙两物体从同一位置沿同一直线运动,在0∼t 2时间内,甲的速度一直比乙的大,甲在乙的前方,两者间距逐渐增大.t 2时刻后,乙的速度比乙的大,两者间距逐渐减小,所以t 2时刻,两者相距最远.故B 错误,D 错误.2.如图所示,分别为汽车甲的位移-时间图象和汽车乙的速度-时间图象,则( )A .甲的加速度大小为25/m sB .乙的加速度大小为25/m sC .甲在4s 内的位移大小为40 mD .乙在4 s 内的位移大小为20 m【答案】B【解析】 A 、在x t -图象中,斜率表示速度,由图象可知:甲做匀速直线运动,加速度为0,故A 错误;B 、在速度-时间图象中,斜率表示加速度,乙的加速度大小为a 2220/5/4v a m s m s t ===,故B 正确; C 、甲在4s 内的位移大小为20020x m m =-=,故C 错误;D 、由v t -图象与时间轴围成的面积表示位移可知:乙在4s 内的位移大小为204402x m m ⨯==,故D 错误. 点睛:本题的关键要明确x t -图象与v t -图象的区别,知道v-t 图象的斜率表示加速度,x t -图象的斜率表示速度,两种图象不能混淆.3.a 、b 两车在相部的两平行直车道上同向行驶,其v-t 图象如图所示.已知t =1s 时两车并排行驶,不考虑两车道间的距离,则A .t =0时,b 车在a 车后B .t =2s 时,a 、b 两车相距2.5mC .t =4s 时,a 、b 两车并排行驶D .a 、b 两车两次并排行驶的位置间距为40m【答案】B【解析】【详解】A .由图象可知,0-1s 内a 车的位移为x a =10×1m=10m ;b 车的位移为x b =12×5×1m=2.5m 两车在t =1s 时并排行驶,所以在t =0时,b 车在a 车前7.5m ,故A 错误.C .根据“面积”表示位移,由几何知识可知,1-3s 内a 、b 两车通过的位移相等,而两车在t =1s 时并排行驶,所以两车在t =3s 时也并排行驶,故C 错误.B .1s 到2s ,两车的位移之差为:151m=2.5m 2x ∆=⨯⨯ 则t =2s 时,a 、b 两车相距2.5m ,选项B 正确;D .102m=20m x =⨯ ,即a 、b 两车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为20m ,故D 错误.故选B .【点睛】本题是速度--时间图象的应用,要明确斜率的含义,知道在速度--时间图象中图象与坐标轴围成的面积的含义,同时要把握相遇的条件,如位移关系.4.如图所示,水平传送带以v0速度向右匀速运动,在传送带的右侧固定一弹性档杆,在t=0时刻,将工件轻轻放在传送带的左端,当工件运动到弹性档杆所在的位置时与档杆发生碰撞,已知碰撞时间极短,不计碰撞过程的能量损失.则从工件开始运动到与挡杆第二次碰撞前的运动过程中,工件运动的v-t图象下列可能的是A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】工件与弹性挡杆发生碰撞后,其速度的方向发生改变,应取负值.故A错误,B错误;工件与弹性挡杆发生碰撞前的加速过程中和工件与弹性挡杆碰撞后的减速过程中所受滑动摩擦力不变,所以两过程中加速不变,故C正确,D错误,故选C.5.从同一地点同时开始沿同一直线运动的两个物体I、II的速度图象如图所示。
(完整版)高中物理图像法解题方法专题指导
高中物理图像法解题方法专题指导一、方法简介图像法是根据题意把抽像复杂的物理过程有针对性地表示成物理图像,将物理量间的代数关系转变为几何关系,运用图像直观、形像、简明的特点,来分析解决物理问题,由此达到化难为易、化繁为简的目的.高中物理学习中涉及大量的图像问题,运用图像解题是一种重要的解题方法.在运用图像解题的过程中,如果能分析有关图像所表达的物理意义,抓住图像的斜率、截距、交点、面积、临界点等几个要点,常常就可以方便、简明、快捷地解题.二、典型应用1.把握图像斜率的物理意义在v-t图像中斜率表示物体运动的加速度,在s-t图像中斜率表示物体运动的速度,在U-I图像中斜率表示电学元件的电阻,不同的物理图像斜率的物理意义不同.2.抓住截距的隐含条件图像中图线与纵、横轴的截距是另一个值得关注的地方,常常是题目中的隐含条件.例1、在测电池的电动势和内电阻的实验中,根据得出的一组数据作出U-I图像,如图所示,由图像得出电池的电动势E=______ V,内电阻r=_______ Ω.3.挖掘交点的潜在含意一般物理图像的交点都有潜在的物理含意,解题中往往又是一个重要的条件,需要我们多加关注.如:两个物体的位移图像的交点表示两个物体“相遇”.例2、A、B两汽车站相距60 km,从A站每隔10 min向B站开出一辆汽车,行驶速度为60 km/h.(1)如果在A站第一辆汽车开出时,B站也有一辆汽车以同样大小的速度开往A 站,问B站汽车在行驶途中能遇到几辆从A站开出的汽车?(2)如果B站汽车与A站另一辆汽车同时开出,要使B站汽车在途中遇到从A站开出的车数最多,那么B站汽车至少应在A 站第一辆车开出多长时间后出发(即应与A站第几辆车同时开出)?最多在途中能遇到几辆车?(3)如果B站汽车与A站汽车不同时开出,那么B站汽车在行驶途中又最多能遇到几辆车?例3、如图是额定电压为100伏的灯泡由实验得到的伏安特曲线,则此灯泡的额定功率为多大?若将规格是“100 v、100W”的定值电阻与此灯泡串联接在100 v的电压上,设定值电阻的阻值不随温度而变化,则此灯泡消耗的实际功率为多大?4.明确面积的物理意义利用图像的面积所代表的物理意义解题,往往带有一定的综合性,常和斜率的物理意义结合起来,其中v一t图像中图线下的面积代表质点运动的位移是最基本也是运用得最多的.例4、在光滑的水平面上有一静止的物体,现以水平恒力甲推这一物体,作用一段时间后,换成相反方向的水平恒力乙推这一物体.当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时,物体恰好回到原处,此时物体的动能为32 J.则在整个过程中,恒力甲做功等于多少?恒力乙做功等于多少?5.寻找图中的临界条件物理问题常涉及到许多临界状态,其临界条件常反映在图中,寻找图中的临界条件,可以使物理情景变得清晰.例5、从地面上以初速度2v0竖直上抛一物体A,相隔△t时间后又以初速度v0从地面上竖直上抛另一物体B,要使A、B能在空中相遇,则△t应满足什么条件?6.把握图像的物理意义例6、如图所示,一宽40 cm的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里.一边长为20 cm 的正方形导线框位于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度v=20 cm/s通过磁场区域,在运动过程中,线框有一边始终与磁场区域的边界平行.取它刚进入磁场的时刻t=0,在下列图线中,正确反映感应电流随时问变化规律的是( )三、针对训练( )1.汽车甲沿着平直的公路以速度v0做匀速直线运动.当它路过某处的同时,该处有一辆汽车乙开始做初速为零的匀加速运动去追赶甲车.根据上述的已知条件A.可求出乙车追上甲车时乙车的速度B.可求出乙车追上甲车时乙车所走的路程C.可求出乙车从开始起动到追上甲车时所用的时间D.不能求出上述三者中任何一个( )2.在有空气阻力的情况下,以初速v1竖直上抛一个物体,经过时间t1,到达最高点.又经过时间t2,物体由最高点落回到抛出点,这时物体的速度为v2,则A.v2=v1, t2=t1 B.v2>v1, t2>t1C.v2<v1, t2>t1 D.v2<v1, t2<t1( )3、一颗速度较大的子弹,水平击穿原来静止在光滑的水平面上的木块,设木块对子弹的阻力恒定,则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不变4、一火车沿直线轨道从静止发出由A地驶向B地,并停止在B地.A、B两地相距s,火车做加速运动时,其加速度最大为a1,做减速运动时,其加速度的绝对值最大为a2,由此可以判断出该火车由A到B所需的最短时间为__________.5、一质点沿x轴做直线运动,其中v随时间t的变化如图(a)所示,设t=0时,质点位于坐标原点O处.试根据v-t图分别在(b)及图(c)中尽可能准确地画出:(1)表示质点运动的加速度a随时间t变化关系的a-t图;(2)表示质点运动的位移x随时间t变化关系的x-t图.6、物体从某一高度由静止开始滑下,第一次经光滑斜面滑至底端时间为t1,第二次经过光滑曲面ACD滑至底端时间为t2,如图所示,设两次通过的路程相等,试比较t1与t2的大小关系.7、两光滑斜面高度相等,乙斜面的总长度和甲斜面的总长度相等,只是由两部分接成,如图所示.将两个相同的小球从斜面的顶端同时释放,不计在接头处的能量损失,问哪个先滑到底端?8、A、B两点相距s,将s平分为n等份.今让一物体(可视为质点)从A点由静止开始向B做加速运动,物体通过第一等份时的加速度为a,以后每过一个等分点,加速度都增加a/n,试求该物体到达B点的速度.9、质量m=1 kg的物体A开始时静止在光滑水平地面上,在第1,3,5…奇数秒内,给A施加同向的2 N的水平推力F,在2,4,6…偶数秒内,不给施加力的作用,问经多少时间,A可完成s=100 m的位移.10、一只老鼠从老鼠洞沿直线爬出,已知爬出速度v的大小与距洞口的距离s成反比,当老鼠到达洞口的距离s1=1m的A点时,速度大小为v1=20cm/s,当老鼠到达洞口的距离s2=2m 的A点时,速度大小为v2为多少?老鼠从A点到达B点所用的时间t为多少?例题解析:例1.【解析】电源的U-I图像是经常碰到的,由图线与纵轴的截距容易得出电动势E=1.5 V,图线与横轴的截距0.6 A是路端电压为0.80伏特时的电流,(学生在这里常犯的错误是把图线与横轴的截距0.6 A当作短路电流,而得出r=E/I短=2.5Ω的错误结论.)故电源的内阻为:r=△U/△I=1.2Ω.例2.【解析】依题意在同一坐标系中作出分别从A、B站由不同时刻开出的汽车做匀速运动的s一t图像,如图所示.从图中可一目了然地看出:(1)当B站汽车与A站第一辆汽车同时相向开出时,B站汽车的s一t图线CD与A站汽车的s-t图线有6个交点(不包括在t轴上的交点),这表明B 站汽车在途中(不包括在站上)能遇到6辆从A站开出的汽车.(2)要使B站汽车在途中遇到的车最多,它至少应在A站第一辆车开出50 min后出发,即应与A站第6辆车同时开出此时对应B站汽车的s—t图线MN与A站汽车的s一t图线共有11个交点(不包括t轴上的交点),所以B站汽车在途中(不包括在站上)最多能遇到1l辆从A站开出的车.(3)如果B站汽车与A站汽车不同时开出,则B站汽车的s-t图线(如图中的直线PQ)与A站汽车的s-t 图线最多可有12个交点,所以B站汽车在途中最多能遇到12辆车.例3. 【解析】由图线可知:当U=100 V, I=0.32 A, P=UI=100×0.32=32 W;定值电阻的阻值R=100 Ω由U L+U R=100 V,得:U L+100I=100 V, I=1 100LU作该方程的图线(如图乙中直线),它跟原图线的交点的坐标为:I1=0.29 A,U L1=7l V;此交点就是灯泡的工作点,故灯泡消耗的实际功率:P L1=I1U L1≈20W.例4. 【解析】这是一道较好的力学综合题,涉及运动、力、功能关系的问题.粗看物理情景并不复杂,但题意直接给的条件不多,只能深挖题中隐含的条件.下图表达出了整个物理过程,可以从牛顿运动定律、运动学、图像等多个角度解出,应用图像方法,简单、直观.作出速度一时间图像(如图a所示),位移为速度图线与时间轴所夹的面积,依题意,总位移为零,即△0AE的面积与△EBC面积相等,由几何知识可知△ADC的面积与△ADB面积相等,故△0AB的面积与△DCB面积相等(如图b所示).即:12(v1×2t0)=12v2t0解得:v2=2v1由题意知,12mv22=32J,故12mv12=8J,根据动能定理有 W1=12mv12=8J, W2=12m(v22-v12)=24J例5.【解析】在同一坐标系中作两物体做竖直上抛运动的s-t图像,如图.要A、B在空中相遇,必须使两者相对于抛出点的位移相等,即要求A、B图线必须相交,据此可从图中很快看出:物体B最早抛出时的临界情形是物体B落地时恰好与A相遇;物体B最迟抛出时的临界情形是物体B抛出时恰好与A相遇.故要使A、B能在空中相遇,△t应满足的条件为:2v0/g<△t<4v0/g通过以上讨论可以看到,图像的内涵丰富,综合性比较强,而表达却非常简明,是物理学习中数、形、意的完美统一,体现着对物理问题的深刻理解.运用图像解题不仅仅是一种解题方法,也是一个感悟物理的简洁美的过程.例6.【解析】可将切割磁感应线的导体等效为电源按闭合电路来考虑,也可以直接用法拉第电磁感应定律按闭合电路来考虑.当导线框部分进入磁场时,有恒定的感应电流,当整体全部进入磁场时,无感应电流,当导线框部分离开磁场时,又能产生相反方向的感应电流.所以应选C.强化训练参考答案:1.A 2.C 3.B4.【解析】整个过程中火车先做匀加速运动,后做匀减速运动,加速度最大时,所用时间最短,分段运动可用图像法来解.根据题意作v-t图,如图所示.由图可得:a1=v/t1①a2=v/t2②s=12 v(t 1+t 2)= 12vt ③ 由①②③解得:t=2121)(2a a a a s + 5.如图所示: .6.t 1>t 27.乙图中小球先到底端8.v B =)13()21(2n as n n n sa -=-+ 9.13.64 s10. 10 cm/s ; 7.5s。
高中物理“图像法”解题技巧总结
高中物理“图像法”解题技巧总结◆张万武(河南省驻马店高中)【摘要】图像不仅能够使抽象的概念变得形象直观,描述物理量间的函数关系,还可以准确地表达出我们很难用语言表述清晰的内容。
使用图像法解答物理问题,既能够降低学习难度,又能够帮助我们避免复杂多变的运算过程,对学习物理知识很有帮助。
基于此,下面主要对高中物理“图像法”解题技巧进行总结。
【关键词】高中物理图像法解题技巧图像法是描述物理规律的一种方法,在解答物理问题中应用图像法,我们能够准确理解图像的物理意义,针对问题寻找突破点。
从应用效果来看,应用图像法解答物理问题是一种行之有效的方法,具备明显的优势。
因此,我们需要提高对它的重视。
一、高中物理图像法概述在高中物理知识中应用图像法解答问题的案例有许多中,具备较强的实用性。
如我们在学习电场线描述电场这一知识时,其作为一种特殊形式的电场,我们很难使用常规语言去形容它,对我们而言是一种挑战。
但是万物皆有属性,虽然我们不能使用精准的语言去阐述物质的本质,却可以利用图像清晰找到问题的突破口,将晦涩难懂的问题转换成具体形象的物理关系,在理清多种变量后,我们即可轻易解答问题。
图像法对于我们而言,不仅仅是一种辅助学习的工具,更是一种提高解题效率与质量的方法。
在解答物理问题时应用图像法,能够清晰观察到物理量的变化过程,解题思路变清晰的基础上,节省了大量的解题时间。
在学习物理知识过程中,我们会接触到许多形式的物理图像,如布局图、结构图、示意图、运行图、电路图、状态图、光路图等。
在解答物理问题时,我们需要依据问题条件,选择不同的图像,合理转换物理变量,分析其中的变化过程,最终求出结果。
二、高中物理图像法解题技巧其一,做到熟悉多种物理图像;其二,正确解读物理图像的真实意图;其三,弄清楚物理图像中横纵的物理含义,明确图像中的斜率、面积及极值点,优先确定图像起始点,随后判读相关条件;其四,依据物理量的运动过程,准确画出物理图像。
物理解题方法之图像法
例题3:
一只老鼠从洞沿直线爬出,已知爬出速度V的大小与距老鼠洞的距离S成反比,当老鼠到达距离老鼠洞距离S1=1m的A点时,速度大小为V1=20cm/s,问当老鼠到达距离老鼠洞S2=2m的B点时,其速度大小V2=?老鼠从A点到达B点所用的时间t=?
解析: 因为老鼠从洞沿直线爬出的速度与通过的距离成反比,即s=k/v.则不能通过匀速运动、匀变速运动公式直接求解,所以想到要通过图像法解决。 但我们可以理解为s与1/v成正比。
以距离S为横轴,1/V为纵轴建立坐标系,作1/v——s图像,在1/V——S图像中,所围面积即为所求的时间。 则S与1/v成正比。
例题1:
解析:物体做直线运动时,其位移可用速度-时间图像中的面积来表示,故可用图像法解答。
S甲
s
△s
S甲= s + △s
v
v0
t
0
t
s
s
s
S甲
s
△s
S甲= s + △s
△s=2s
例题2:
一火车沿直线轨道从静止出发由A地驶向B地,AB两地相距S,火车做加速运动时,其加速度最大为a1,做减速运动时,其加速度的绝对值最大为a2,由此可以判断出火车由A到B所需的最短时间为多少?
1
2
解析: 整个过程中火车先做匀加速运动,后做匀减速运动,加速度都是最大时,所用时间最短,分段运动可用图像法来解答。
t1 a1 s1
t2 a2 s2
t
v
v
0
t1
t2
a1
a2
作V-t图像如图所示:
由图可得:a1 =v/t1 (1)
高中物理图像法解决物理试题解题技巧和训练方法及练习题
高中物理图像法解决物理试题解题技巧和训练方法及练习题1.问题:一个球从斜面上下滚动,求滚动过程中球心的加速度。
解题方法:通过绘制球在不同位置的速度矢量图,可以发现球心的加速度大小恒定为g*sinθ,方向沿斜面向下。
2.问题:一个火箭垂直向上发射,求其高度和速度随时间的变化关系。
解题方法:绘制高度-时间和速度-时间图像,根据火箭发射时的初速度和加速度,分析其运动状态。
3.问题:一个物体从高处自由落下,求其下落时间和落地时的速度。
解题方法:通过绘制速度-时间图,找到物体的初速度和加速度,并利用运动学公式求解。
4.问题:两个弹簧同时用力拉伸,求弹簧的合力和合力的方向。
解题方法:绘制拉伸弹簧的位移-力图,根据弹簧的弹性系数和拉伸量求解合力大小和方向。
5.问题:一个半径为R的圆盘在水平桌面上绕自身垂直轴心旋转,求其角速度和角加速度。
解题方法:通过绘制角速度-时间和角加速度-时间图像,利用旋转的基本关系式求解。
6.问题:一个抛体做匀速圆周运动,求其速度和加速度的大小。
解题方法:绘制速度-时间和加速度-时间图像,根据圆周运动的特点求解。
7.问题:一个光滑水平桌面上有一个质量为m的物体,另一边有一个质量为2m的物体,求两个物体之间的摩擦力。
解题方法:绘制摩擦力-加速度图像,根据牛顿第二定律和摩擦力公式求解。
8.问题:一个光滑水平桌面上有一个质量为m的物体,通过绳子连接一个质量为2m的物体,求系统的加速度。
解题方法:绘制受力-加速度图像,根据牛顿第二定律和受力平衡条件求解。
9.问题:一个光滑水平桌面上有一个质量为m的物体,与墙面接触,求物体受到的压力大小和方向。
解题方法:绘制压力-受力图像,根据受力平衡条件和压力的定义求解。
10.问题:一个电流为I的导线在磁场中受到力F,求导线的长度和磁场的大小。
解题方法:绘制力-电流图像,利用洛伦兹力公式和导线长度的关系求解。
高中物理物理解题方法:图像法习题知识归纳总结含答案解析
高中物理物理解题方法:图像法习题知识归纳总结含答案解析一、题方法:图像法1.图甲为某电源的U I -图线,图乙为某小灯泡的U I -图线,则下列说法中正确的是( )A .电源的内阻为5ΩB .小灯泡的电阻随着功率的增大而减小C .把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡的功率约为0.3WD .把电源和小灯泡组成闭合回路,电路的总功率约为0.4W【答案】D【解析】【详解】A .根据闭合电路欧姆定律变形:U E Ir =-可得图像与纵轴的交点表示电动势,图像斜率的大小表示内阻,根据甲图电动势为:1.5V E =内阻为:1.0 1.55ΩΩ0.33r -== A 错误;B .根据乙图可知电流越大,小灯泡功率越大,根据欧姆定律变形得:U R I= 可知乙图线上某点与原点连线的斜率为电阻,所以小灯泡的电阻随着功率的增大而增大,B 错误;C .把电源和小灯泡组成闭合回路,将甲、乙两图叠加到一起:-曲线的交点即小灯泡的电压、电流,根据图像读数:两U IU≈0.125VI≈0.28A所以,小灯泡的功率为:==⨯≈0.1250.28W0.035WP UIC错误;D.回路中的总功率为:==⨯≈P EI1.50.28W0.42W总D正确。
故选D。
2.如图是某质点运动的速度图象,由图象得到的正确结果是A.0~1 s内的平均速度是2 m/sB.0~2 s内的位移大小是4 mC.0~1 s内的运动方向与2 s~4 s内的运动方向相反D.0~1 s内的加速度大小大于2 s~4 s内加速度的大小【答案】D【解析】0~1s内质点做匀加速直线运动,其平均速度为初末速度之和的一半即:,故A错误;在v-t图象中,图线与坐标轴所围的面积大小等于位移:,故B错误;速度的正负表示速度的方向,则知0~1s 内的运动方向与2~4s内的运动方向相同,故C错误;速度图象的斜率等于加速度,则知0~1s内的加速度大于2~4s内的加速度,故D正确。
所以D正确,ABC错误。
高考物理图示法图像法解决物理试题解题技巧和训练方法及练习题(1)
一、图示法图像法解决物理试题
1. 如图所示,将质量为 m 的小球用橡皮筋悬挂在竖直墙的
O 点,小球静止在 M 点, N 为
O 点正下方一点, ON 间的距离等于橡皮筋原长,在 N 点固定一铁钉,铁钉位于橡皮筋右 侧。现对小球施加拉力 F,使小球沿以 MN 为直径的圆弧缓慢向 N 运动, P 为圆弧上的
D. A、 B 单位长度所受的磁场作用力大小之比为 【答案】 BC
1∶ 2
【解析】 利用右手定则可知: A 处的合磁场方向沿 所在平面垂直 , A 错;
AC 方向,所以 A 所受磁场作用力的方向与
A、 C
B、 利用右手定则可知: B 处的合磁场方向沿 AC 方向,所以 B 所受磁场作用力的方向与 A、 C 所在平面垂直 , B 对;
A.点电荷的电荷量为 B.点电荷的电荷量为
E0 d 2 2k E0 d 2 k
3d
C.运动电荷的速度大小为
t0
D.运动电荷到 P 点的最小距离为 d
【答案】 BCD
【解析】 A、 B、根据图象可知,当时间趋向于无穷大的时候,说明运动的电荷离的很远,
此时产生电场的电荷只有固定的电荷,由图可知,此时
P 点的场强为 E0,设电荷的电荷量
5. 测量平面内某点 P 的电场强度大小随时间的变化,得到如图所示的图线,图线
AB 段与
BC 段关于直线 t t0 对称.电场是由该平面内两个相同的点电荷产生的,其中一个点电荷
固定不动且到 P 点的距离为 d ,另一个点电荷以恒定的速度在该平面内做匀速直线运动, 静电力常量为 k ,不考虑磁场因素,则
C.绳拉力对物块 b 先做负功后做正功
(推荐)高三物理总复习:图象法解题
R1
R2
A
XC
B
V
U/V
8 6
O
6 10
X/cm
12
例11.如图所示U-I图象中的直线a为闭合电路的路端电压U 与总电流I的图象.则(1)电源的电动势和内电阻r为多少(2) 若外电阻R=10 ,电源的输出功率P出为多少
例8.如图所示,A,B为两个单摆的振动图象,则它们的摆长之 比LA:LB=____1_:4___.它们的最大偏角之比A:B=__1_2_:_1____. 单摆A的摆长为LA=___4____m.(∏2=10)
X/cm
6
A 2
B
t/s
0
2
4
6
8
10
例9.如图所示,一小球以一定的初速度从地面开始竖直上 抛,运动过程中受到恒定的空气阻力。上升的最大高度为 H,则当运动过程中动能与势能大小相等时,离地面的高 度h为:(设地面重力势能为零)[ A D ]
B. t1 < t2 D. 无法判断
A
甲乙
V
VC 甲
乙
D B
0
t1 t2
t
C
8
例7 每隔1秒在地面上以V0=30米/秒的初速度竖直上抛出一 个小球。假设小球在空中不发生碰撞。求(1)任一时刻 空中最多有几个小球?(2)对任一小球,在空中可遇到 多少个小球从它旁边擦过?
h
0 1234567
t/s
答: (1)6个 (2)10个 9
B. 当物体做匀减速直线运动时,V1>V2 C. 当物体做匀速直线运动时,V1=V2 D. 当物体做匀减速直线运动时,V1<V2
高中物理图像法解题方法专题指导
高中物理图像法解题方法专题指导一、方法简介图像法是根据题意把抽像复杂的物理过程有针对性地表示成物理图像,将物理量间的代数关系转变为几何关系,运用图像直观、形像、简明的特点,来分析解决物理问题,由此达到化难为易、化繁为简的目的.高中物理学习中涉及大量的图像问题,运用图像解题是一种重要的解题方法.在运用图像解题的过程中,如果能分析有关图像所表达的物理意义,抓住图像的斜率、截距、交点、面积、临界点等几个要点,常常就可以方便、简明、快捷地解题.二、典型应用1.把握图像斜率的物理意义在v-t图像中斜率表示物体运动的加速度,在s-t图像中斜率表示物体运动的速度,在U-I图像中斜率表示电学元件的电阻,不同的物理图像斜率的物理意义不同.2.抓住截距的隐含条件图像中图线与纵、横轴的截距是另一个值得关注的地方,常常是题目中的隐含条件.例1、在测电池的电动势和内电阻的实验中,根据得出的一组数据作出U-I图像,如图所示,由图像得出电池的电动势E=______ V,内电阻r=_______ Ω.3.挖掘交点的潜在含意一般物理图像的交点都有潜在的物理含意,解题中往往又是一个重要的条件,需要我们多加关注.如:两个物体的位移图像的交点表示两个物体“相遇”.例2、A、B两汽车站相距60 km,从A站每隔10 min向B站开出一辆汽车,行驶速度为60 km/h.(1)如果在A站第一辆汽车开出时,B站也有一辆汽车以同样大小的速度开往A 站,问B站汽车在行驶途中能遇到几辆从A站开出的汽车?(2)如果B站汽车与A站另一辆汽车同时开出,要使B站汽车在途中遇到从A站开出的车数最多,那么B站汽车至少应在A 站第一辆车开出多长时间后出发(即应与A站第几辆车同时开出)?最多在途中能遇到几辆车?(3)如果B站汽车与A站汽车不同时开出,那么B站汽车在行驶途中又最多能遇到几辆车?例3、如图是额定电压为100伏的灯泡由实验得到的伏安特曲线,则此灯泡的额定功率为多大?若将规格是“100 v、100W”的定值电阻与此灯泡串联接在100 v的电压上,设定值电阻的阻值不随温度而变化,则此灯泡消耗的实际功率为多大?4.明确面积的物理意义利用图像的面积所代表的物理意义解题,往往带有一定的综合性,常和斜率的物理意义结合起来,其中v一t图像中图线下的面积代表质点运动的位移是最基本也是运用得最多的.例4、在光滑的水平面上有一静止的物体,现以水平恒力甲推这一物体,作用一段时间后,换成相反方向的水平恒力乙推这一物体.当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时,物体恰好回到原处,此时物体的动能为32 J.则在整个过程中,恒力甲做功等于多少?恒力乙做功等于多少?5.寻找图中的临界条件物理问题常涉及到许多临界状态,其临界条件常反映在图中,寻找图中的临界条件,可以使物理情景变得清晰.例5、从地面上以初速度2v0竖直上抛一物体A,相隔△t时间后又以初速度v0从地面上竖直上抛另一物体B,要使A、B能在空中相遇,则△t应满足什么条件?6.把握图像的物理意义例6、如图所示,一宽40 cm的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里.一边长为20 cm 的正方形导线框位于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度v=20 cm/s通过磁场区域,在运动过程中,线框有一边始终与磁场区域的边界平行.取它刚进入磁场的时刻t=0,在下列图线中,正确反映感应电流随时问变化规律的是( )三、针对训练( )1.汽车甲沿着平直的公路以速度v0做匀速直线运动.当它路过某处的同时,该处有一辆汽车乙开始做初速为零的匀加速运动去追赶甲车.根据上述的已知条件A.可求出乙车追上甲车时乙车的速度B.可求出乙车追上甲车时乙车所走的路程C.可求出乙车从开始起动到追上甲车时所用的时间D.不能求出上述三者中任何一个( )2.在有空气阻力的情况下,以初速v1竖直上抛一个物体,经过时间t1,到达最高点.又经过时间t2,物体由最高点落回到抛出点,这时物体的速度为v2,则A.v2=v1, t2=t1 B.v2>v1, t2>t1C.v2<v1, t2>t1 D.v2<v1, t2<t1( )3、一颗速度较大的子弹,水平击穿原来静止在光滑的水平面上的木块,设木块对子弹的阻力恒定,则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不变4、一火车沿直线轨道从静止发出由A地驶向B地,并停止在B地.A、B两地相距s,火车做加速运动时,其加速度最大为a1,做减速运动时,其加速度的绝对值最大为a2,由此可以判断出该火车由A到B所需的最短时间为__________.5、一质点沿x轴做直线运动,其中v随时间t的变化如图(a)所示,设t=0时,质点位于坐标原点O处.试根据v-t图分别在(b)及图(c)中尽可能准确地画出:(1)表示质点运动的加速度a随时间t变化关系的a-t图;(2)表示质点运动的位移x随时间t变化关系的x-t图.6、物体从某一高度由静止开始滑下,第一次经光滑斜面滑至底端时间为t1,第二次经过光滑曲面ACD滑至底端时间为t2,如图所示,设两次通过的路程相等,试比较t1与t2的大小关系.7、两光滑斜面高度相等,乙斜面的总长度和甲斜面的总长度相等,只是由两部分接成,如图所示.将两个相同的小球从斜面的顶端同时释放,不计在接头处的能量损失,问哪个先滑到底端?8、A、B两点相距s,将s平分为n等份.今让一物体(可视为质点)从A点由静止开始向B做加速运动,物体通过第一等份时的加速度为a,以后每过一个等分点,加速度都增加a/n,试求该物体到达B点的速度.9、质量m=1 kg的物体A开始时静止在光滑水平地面上,在第1,3,5…奇数秒内,给A施加同向的2 N的水平推力F,在2,4,6…偶数秒内,不给施加力的作用,问经多少时间,A可完成s=100 m的位移.10、一只老鼠从老鼠洞沿直线爬出,已知爬出速度v的大小与距洞口的距离s成反比,当老鼠到达洞口的距离s1=1m的A点时,速度大小为v1=20cm/s,当老鼠到达洞口的距离s2=2m 的A点时,速度大小为v2为多少?老鼠从A点到达B点所用的时间t为多少?例题解析:例1.【解析】电源的U-I图像是经常碰到的,由图线与纵轴的截距容易得出电动势E=1.5 V,图线与横轴的截距0.6 A是路端电压为0.80伏特时的电流,(学生在这里常犯的错误是把图线与横轴的截距0.6 A当作短路电流,而得出r=E/I短=2.5Ω的错误结论.)故电源的内阻为:r=△U/△I=1.2Ω.例2.【解析】依题意在同一坐标系中作出分别从A、B站由不同时刻开出的汽车做匀速运动的s一t图像,如图所示.从图中可一目了然地看出:(1)当B站汽车与A站第一辆汽车同时相向开出时,B站汽车的s一t图线CD与A站汽车的s-t图线有6个交点(不包括在t轴上的交点),这表明B 站汽车在途中(不包括在站上)能遇到6辆从A站开出的汽车.(2)要使B站汽车在途中遇到的车最多,它至少应在A站第一辆车开出50 min后出发,即应与A站第6辆车同时开出此时对应B站汽车的s—t图线MN与A站汽车的s一t图线共有11个交点(不包括t轴上的交点),所以B站汽车在途中(不包括在站上)最多能遇到1l辆从A站开出的车.(3)如果B站汽车与A站汽车不同时开出,则B站汽车的s-t图线(如图中的直线PQ)与A站汽车的s-t 图线最多可有12个交点,所以B站汽车在途中最多能遇到12辆车.例3. 【解析】由图线可知:当U=100 V, I=0.32 A, P=UI=100×0.32=32 W;定值电阻的阻值R=100 Ω由U L+U R=100 V,得:U L+100I=100 V, I=1 100LU作该方程的图线(如图乙中直线),它跟原图线的交点的坐标为:I1=0.29 A,U L1=7l V;此交点就是灯泡的工作点,故灯泡消耗的实际功率:P L1=I1U L1≈20W.例4. 【解析】这是一道较好的力学综合题,涉及运动、力、功能关系的问题.粗看物理情景并不复杂,但题意直接给的条件不多,只能深挖题中隐含的条件.下图表达出了整个物理过程,可以从牛顿运动定律、运动学、图像等多个角度解出,应用图像方法,简单、直观.作出速度一时间图像(如图a所示),位移为速度图线与时间轴所夹的面积,依题意,总位移为零,即△0AE的面积与△EBC面积相等,由几何知识可知△ADC的面积与△ADB面积相等,故△0AB的面积与△DCB面积相等(如图b所示).即:12(v1×2t0)=12v2t0解得:v2=2v1由题意知,12mv22=32J,故12mv12=8J,根据动能定理有 W1=12mv12=8J, W2=12m(v22-v12)=24J例5.【解析】在同一坐标系中作两物体做竖直上抛运动的s-t图像,如图.要A、B在空中相遇,必须使两者相对于抛出点的位移相等,即要求A、B图线必须相交,据此可从图中很快看出:物体B最早抛出时的临界情形是物体B落地时恰好与A相遇;物体B最迟抛出时的临界情形是物体B抛出时恰好与A相遇.故要使A、B能在空中相遇,△t应满足的条件为:2v0/g<△t<4v0/g通过以上讨论可以看到,图像的内涵丰富,综合性比较强,而表达却非常简明,是物理学习中数、形、意的完美统一,体现着对物理问题的深刻理解.运用图像解题不仅仅是一种解题方法,也是一个感悟物理的简洁美的过程.例6.【解析】可将切割磁感应线的导体等效为电源按闭合电路来考虑,也可以直接用法拉第电磁感应定律按闭合电路来考虑.当导线框部分进入磁场时,有恒定的感应电流,当整体全部进入磁场时,无感应电流,当导线框部分离开磁场时,又能产生相反方向的感应电流.所以应选C.强化训练参考答案:1.A 2.C 3.B4.【解析】整个过程中火车先做匀加速运动,后做匀减速运动,加速度最大时,所用时间最短,分段运动可用图像法来解.根据题意作v-t图,如图所示.由图可得:a1=v/t1①a2=v/t2②s=12 v(t 1+t 2)= 12vt ③ 由①②③解得:t=2121)(2a a a a s + 5.如图所示: .6.t 1>t 27.乙图中小球先到底端8.v B =)13()21(2n as n n n sa -=-+ 9.13.64 s10. 10 cm/s ; 7.5s。
图像法 高中物理
图像法高中物理
图像法是一种用来解决光学问题的方法。
它通过构建光线的几何模型来求解光学问题。
在高中物理中,学生们可能会学习到如何使用图像法来解决光学问题,例如:
用图像法求解光线在玻璃球、水晶球等几何体内的反射、折射问题
用图像法求解光线在平面镜、球面镜等光学元件上的反射问题
图像法的基本步骤如下:
1.确定光线的初始方向和位置。
2.确定光线经过光学元件后的方向和位置。
3.根据光线的几何关系,求出光线的反射或折射规律。
4.画出光线的轨迹,找出光线的焦点、偏转角等重要性质。
如果您在学习光学时遇到困难,可以尝试使用图像法来解决问题。
希望这些信息对您有所帮助。
如何在高中物理解题中运用图象法
如何在高中物理解题中运用图象法摘要:在高中物理的解题过程中,图象法作为一种简洁高效的解题方法进入到教师与学生的视野中去,其所具有的直观性,生动性,对于解决物理难题具有十分重要的意义。
本文旨在通过对图像法的介绍,分析图像法在高中物理解题中应注意的事项,进而探讨图像法在高中物理解题过程中的运用。
关键词:图像法;高中物理;解题方法一、图像法的定义所谓图像法是指在物理解题的过程中,利用图象这种直观形象的数学语言工具,将题目中变量,现象之间的过程和规律表现出来,运用图象简洁明了,直观具体的特点去分析物理问题,将变量之间的代数关系转变为一定的几何关系,将抽象复杂的物理问题转变为有针对性的物理图像,进而促进物理解题的高效。
在近年来的物理阶梯过程中,图象法作为一种快速简洁的方法进入到学生的视野之中,并被相关老师和学生所推崇,成为了解决物理问题中常用的解决方法之一。
二、在高中物理解题过程中运用图象应注意的事项(一)明确物理量含义在利用图象进行物理题解答的过程中我们应该注意,要搞清楚每个纵轴和横轴所代表的的物理量,明确图象中要表述的是哪两个物理量之前的关系,之后再进一步的分析操作,例如在对于物理中简谐波和简谐运动的图象,就是根据坐标轴中所表示的物理量的不同来进行相应的区分的,同样的一条向上倾斜的直线,在v-t图象所表示的运动过程是匀加速直线运动,而在s-t图象中则是匀速直线运动,因此在运用图象的过程中明确物理量的含义是十分重要的。
(二)正确认识曲线含义图象在一定程度上更加清晰明了的展示了题目中变量之间的关系,但是在进行曲线的分析过程中需要注意的是曲线所表达的含义有时候并非是直观的意义,需要通过一定的物理思维去理解,例如在运动图像中,图线的走向并不表示物体实际运动的轨迹,匀速直线运动的s-t图象是一个倾斜向上的直线,而它实际的运动轨迹既有可能是向上的,也有可能是水平的。
(三)从物理意义上正确认识图象在进行对图象的理解过程中,我们应该注意的是要从物理意义上去正确认识图象,将分析重点放在对物理图象的截距,斜率,图线的交点以及其与坐标轴所围成的面积,正确认识图象,体会图象的变化过程进而掌握题目中变量之间的规律与联系。
高中物理图象问题解题技巧
高中物理图象问题解题技巧一、物理图象(一)图象问题解题思路物理图象图型是描述和解决物理问题的重要手段之一,若巧妙运用, 可快速解决实际问题,有些题目用常规方法来解,相当繁琐,若能结合图象图型,往往能起到化难为易的奇效。
下面是图象问题解题思路:1.从图象中获取有效信息,把握物理量间的依赖关系。
2.由图象展现物理情境,找准各段图线对应的物理过程,挖掘“起点、终点、拐点”等隐含条件。
如由s-t图象和v-t图象判断物体的运动情况。
3.由提供的物理情境画相应的图象,利用物理图象,增强对物理过程的理解,再对物理过程进行定性分析。
4.对图像进行转换。
(二)典型例题1.判断物体的运动情况例1:如图所示,是从一辆在水平公路上行驶着的汽车后方拍摄的汽车后轮照片。
从照片来看,汽车此时正在( )A.直线前进B.向右转弯C.向左转弯D.不能判断本题简介:本题是考查学生知识和能力的一道好题,体现新课改大背景下,物理高考的命题方向,是高考的热点。
解析:从汽车后方拍摄的后轮照片从图2上可以看到汽车的后轮发生变形,汽车不是正在直线前进,而是正在转弯,根据惯性、圆周运动和摩擦力知识,可判断出地面给车轮的静摩擦力水平向左,所以汽车此时正在向左转弯,应选择答案C。
点拨:本题是注重知识与能力的双重体现,是“起点高而落点低”的应用型试题,预测今后高考在这方面会有突破。
2.F-t图像例2一个静止的质点,在0~4s时间内受到力F的作用,力的方向始终在同一直线上,力F随时间t的变化如图所示,则质点在()A.第2s末速度改变方向B.第2s末位移改变方向C.第4s末回到原出发点D.第4s末运动速度为零答案:D解析:这是一个物体的受力和时间关系的图像,从图像可以看出在前两秒力的方向和运动的方向相同,物体经历了一个加速度逐渐增大的加速运动和加速度逐渐减小的加速运动,2少末速度达到最大,从2秒末开始到4秒末运动的方向没有发生改变而力的方向发生了改变与运动的方向相反,物体又经历了一个加速度逐渐增大的减速运动和加速度逐渐减小的减速的和前2秒运动相反的运动情况,4秒末速度为零,物体的位移达到最大,所以D正确。
借用“面积”巧解题--高中物理图像法解题技巧之一
内阻 力 的 冲 量 。 分 析 :由 题 意 可 知 ,阻 力 与深 度 的
关 系 F--kx,深度 与 时间 的关 系 X=vt,则 阻 力 与 时 间 的 关 系 为 F=Kvt,或 者 F=K z; 变 力 的 冲 量 I--Ft,如 图 4所 示 。“力一 时 问 ”图像 中阴 影 部 分 的 “面 积 ”就 是 变 力 的 冲量 :
常见的方法之一。用图像法解题能 比较 个正 比函数 ,如图 2所示 ,从“弹力—位
形象直观地解 决问题 ,并 且可以利用不 移 ”图像 可得弹性 势能 E。= ,即 阴影 200N 、F2=1000N
同条 件 下 一 些 物理 量 的 变 化特 点 、变 化 部 分 的 “面 积 ”,从 而得 弹 性 势 能 公式
图 1所示 ,初速度为零的匀变速直线运 式来解决 。下面我们来 做“力·位移”图 索 地 错选 为 A。由 于 三个 物 体 的时 间 相
动的“速度一时间”图像 ,图像与时间坐 像 ,如 图 3所示 :阴影 部分的 “面积 ”就 等 ,根据平均速度的定义式 :平均速度:
标及时间 t围成的 阴影部分 的 “面积 ” 是 变 力 做 的 功 。
总位移/总时 问 ,要 比较三 个物体的平
S: 1
哦 ,
可
以推 导 为
S=vt,这 里 可 理解
T
W 1 (F2+F1)S
均速度大小 ,只要 比较 个物体在这段 时间内的位移 即可 。而 个物体的位移
为高等数学 中“微 元法 ”求解 问题 。
7
W : --(220+200)10=21O J
综 合上述 分析 ,如果物理解题过程 中有 一个物理量 是变量 .可 以根据它的 函 数 关 系作 图 ,利 用 图 像 围 成 的 面 积 求 出另一物理 量,处 理方 式与高等 数学 的 积分相 同。对高 中学生来说 ,这是一 种 直 观 、有 效的解题 方法 ,特别有 利于学 生 思 维 能 力 与解 题 能 力 的培 养 。
高中物理解题方法——图像法
高中物理解题方法——图像法选择合适的方法是把物理问题转化为数学问题的关键。
方法是否合适决定了解题能否顺利进行以及解题的简捷程度。
例如,图像法、模型法、类比法、隔离法、等效法、极限法等。
对于图像,新课标中有这样的要求:能运用几何图形、函数图像进行表达、分析,在高考中有直接利用图像或间接利用图像求解的物理问题。
在近几年高考试题中均把物理图像作为重要的考查内容,从不同的侧面考查考生观察分析、收集信息、推理判断、作图处理数据和用图像解决物理问题的能力,所以正确运用图像,是备考的重要课题。
下面就把高中物理中常出现的图像加以简单概括总结。
一、振动图像和波的图像振动是一个质点随时间的推移而呈现的现像,波动是全部质点联合起来共同呈现的现像.简谐运动和其引起的简谐波的振幅、频率相同,二者的图像有相同的正弦(余弦)曲线形状,但二图像是有本质区别的.见表:图线物理意义表示一质点在各时刻的位移 表示某时刻各质点的位移 图线变化 随时间推移图延续,但已有形状不变 随时间推移,图像沿传播方向平移一完整曲线占横坐标距离 表示一个周期 表示一个波长二、运动图像 1、运动图像包括速度图像、位移图像、加速度图像.对学生的要求是能通过坐标轴及图像的形状识别各种图像,知道它们分别代表何种运动,如图1(a)、(b)、(c)所示分别为v-t图像、s-t图像和a-t图像.图1其中:①是匀速直线运动,②是初速度为零的匀加速直线运动,③是初速度不为零的匀加速直线运动,④是匀减速直线运动. 2、明确图像与坐标轴、图像与图像之间的交点的物理意义.如图2(a)中,图线与纵轴的交点M表示开始计时时,物体有初速度v;如图2(b)中,图线与横轴的交点N表示物体做正向减速运动时所到达的最大正向位移的时刻;如图2(c)中,两图线甲、乙的交点E表示甲、乙两物体运动速度相同的时刻及速度,如图2(d)中,两图线A、B的交点F表示物体A追上物体B的位移和时间.图23、明确各图像间的对应关系,从位移图像上比较速度的变化;从速度图像上,确定位移的大小;从速度图像上比较加速度的大小等.三、理想气体的P—V图像、V—T图像、P—T图像1、一定质量的气体发生等温变化时的P—V图像如图3所示。
高中物理物理解题方法:图像法解题技巧
高中物理物理解题方法:图像法解题技巧一、题方法:图像法1.甲乙两车在一平直道路上同向运动,其v﹣t图象如图所示,图中△OPQ和△OQT的面积分别为s1和s2(s1<s2).初始时,甲车在乙车前方s0处.下列判断错误的是()A.若s0=s1+s2,两车不会相遇B.若s0<s1,两车相遇2次C.若s0=s1,两车相遇1次D.若s0=s2,两车相遇1次【答案】D【解析】【分析】【详解】由图线可知:在T时间内,甲车前进了s2,乙车前进了s1+s2;在t=T时,两车速度相同,若s0=s1+s2,则s0>s1,两车不会相遇,故A正确;若s0+s2<s1+s2,即s0<s1,在T时刻之前,乙车会超过甲车,但甲车速度增加的快,所以甲车还会超过乙车,则两车会相遇2次,故B正确;若s0=s1,则s0+s2=s1+s2,即两车只能相遇一次,故C正确.若s0=s2,由于s1<s2,则s1<s0,两车不会相遇,故D错误;本题选错误的,故选D.2.某同学站在电梯底板上,如图所示的v-t图像是计算机显示电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向).根据图像提供的信息,可以判断下列说法中正确的是()A.在0-20s内,电梯向上运动,该同学处于超重状态B.在0-5s内,电梯在加速上升,该同学处于失重状态C.在5s-10s内,电梯处于静止状态,该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力D.在10s-20s内,电梯在减速上升,该同学处于失重状态【答案】D【解析】图像的斜率表示加速度,故0~5s内斜率为正,加速度为正,方向向上,处于超重状态,速度为正,即电梯向上加速运动;在5~10s过程中,电梯匀速,该同学加速度为零,该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力,处于正常状态;10~20s过程中,斜率为负,速度为正,即电梯向上做减速运动,加速度向下,处于失重状态,D正确.【点睛】在速度时间图象中,直线的斜率表示加速度的大小,根据图象求出电梯的加速度,当有向上的加速度时,此时人就处于超重状态,当有向下的加速度时,此时人就处于失重状态.3.甲、乙两物体一开始沿同一条直线相向运动,在t=0时刻甲、乙相距x0=3m,它们的速度图象如图所示。
高中物理高考物理图示法图像法解决物理试题(一)解题方法和技巧及练习题
高中物理高考物理图示法图像法解决物理试题(一)解题方法和技巧及练习题一、图示法图像法解决物理试题1.真空中有四个相同的点电荷,所带电荷量均为q ,固定在如图所示的四个顶点上,任意两电荷的连线长度都为L ,静电力常量为k ,下列说法正确的是A .不相邻的两棱中点连线在同一条电场线上B 86kqC .任意两棱中点间的电势差都为零D .a 、b 、c 三点为侧面棱中点,则a 、b 、c 所在的平面为等势面 【答案】BC 【解析】 【详解】假设ab 连线是一条电场线,则b 点的电场方向沿ab 方向,同理如果bc 连线是一条电场线,b 的电场方向沿bc 方向,由空间一点的电场方向是唯一的可知电场线不沿ab 和bc 方向,因此A 错;由点电荷的电场的对称性可知abc 三点的电场强度大小相同,由电场的叠加法则可知上下两个点电荷对b 点的和场强为零,左右两个点电荷对b 点的合场强不为零,每个电荷对b 点的场强224kq=3L 3kq E L =⎫⎪⎝⎭,合场强为24kq 686kq=2Ecosa=23L E 合,故B 正确;由点电荷的电势叠加法则及对称性可知abc 三点的电势相等,因此任意两点的电势差为零,故C 正确;假设abc 平面为等势面,因此电场线方向垂直于等势面,说明电场强度的方向都在竖直方向,由电场叠加原理知b 点的电场方向指向内底边,因此abc 不是等势面,故D 错误。
2.如图所示,滑块A 、B 的质量均为m ,A 套在固定倾斜直杆上,倾斜杆与水平面成45°,B 套在固定水平的直杆上,两杆分离不接触,两直杆间的距离忽略不计且足够长,A 、B 通过铰链用长度为L 的刚性轻杆(初始时轻杆与平面成30°)连接,A 、B 从静止释放,B 开始沿水平面向右运动,不计一切摩擦,滑块A 、B 视为质点,在运动的过程中,下列说法中正确的是( )A .A 、B 组成的系统机械能守恒B .当A 到达与B 同一水平面时,A 的速度为gLC .B 滑块到达最右端时,A 的速度为2gLD .B 滑块最大速度为3gL 【答案】AD 【解析】因不计一切摩擦,故系统机械能守恒,A 正确;设A 的速度为A v 、B 的速度为B v ,当A 到达与B 同一水平面时,对A 、B 速度进行分解,如图所示根据沿杆方向速度相等有:2cos 452B A A v v v ==,根据系统机械能守恒有:2211222A B L mgmv mv =+,解得:23A v gL =,B 错误;B 滑块到达最右端时,B 的速度为零,如图所示:根据系统机械能守恒有:212122AmgLmv +=',解得:()12A v gL ='+,C 错误;当A 滑到最低点时,速度为零,B 的速度最大,如图所示:根据系统机械能守恒有:23122B mgL mv '=,解得:3B v gL '=,D 正确,选AD.【点睛】应用A 、B 沿杆方向速度相等,求出A 、B 的速度关系,因为不计一切摩擦,故A 、B 组成的系统机械能守恒,当A 的速度最大时,B 的速度为0;当B 的速度最大时,A的速度为0.3.物块B 套在倾斜杆上,并用轻绳绕过定滑轮与物块A 相连(定滑轮体积大小可忽略),今使物块B 沿杆由点M 匀速下滑到N 点,运动中连接A 、B 的轻绳始终保持绷紧状态,在下滑过程中,下列说法正确的是( )A .物块A 的速率先变大后变小B .物块A 的速率先变小后变大C .物块A 始终处于超重状态D .物块A 先处于失重状态,后处于超重状态 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB .将B 的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,如图,根据平行四边形定则,沿绳子方向的速度为A B v v cos θ=可知θ在增大到90°的过程中,A 的速度方向向下,且逐渐减小;由图可知,当B 到达P 点时,B 与滑轮之间的距离最短,θ=90°,A 的速度等于0,随后A 向上运动,且速度增大;所以在B 沿杆由点M 匀速下滑到N 点的过程中,A 的速度先向下减小,然后向上增大,故A 错误,B 正确;CD .物体A 向下做减速运动和向上做加速运动的过程中,加速度的方向都向上,所以A 始终处于超重状态.故C 正确,D 错误; 故选BC . 【点睛】解决本题的关键知道A 沿绳子方向上的分速度等于B 的速度,以及知道除超重状态时物体的加速度的方向向上,失重状态时加速度的方向向下即可.4.如图所示,用铰链将三个质量均为m 的小球A 、B 、C 与两根长为L 轻杆相连, B 、C 置于水平地面上.在轻杆竖直时,将A 由静止释放,B 、C 在杆的作用下向两侧滑动,三小球始终在同一竖直平面内运动.忽略一切摩擦,重力加速度为g .则此过程中( )A .球A 的机械能一直减小B .球A 2gLC .球B 对地面的压力始终等于32mg D .球B 对地面的压力可小于mg 【答案】BD 【解析】 【详解】A :设A 球下滑h 时,左侧杆与竖直方向夹角为θ,则L hcos Lθ-=,AB 用铰链相连,则()090A B B v cos v cos v sin θθθ=-=,当A 下落到最低点时,B 的速度为零,中间过程中B的速度不为零;同理可得,当A 下落到最低点时,C 的速度为零,中间过程中C 的速度不为零.ABC 三者组成的系统机械能守恒,中间过程B 、C 的动能不为零,A 到最低点时,B 、C 的动能为零;则球A 的机械能不是一直减小.故A 项错误.B :当A 下落到最低点时,B 、C 的速度为零,对三者组成的系统,A 由静止释放到球A 落地过程,应用机械能守恒得:212mgL mv =,解得:球A 落地的瞬时速度2v gL 故B 项正确.C :球A 加速下落时,三者组成的系统有向下的加速度,整体处于失重状态,球B 、C 对地面的压力小于32mg .故C 项错误. D :在A 落地前一小段时间,B 做减速运动,杆对B 有斜向右上的拉力,则球B 对地面的压力小于mg .故D 项正确. 综上,答案为BD .5.如图所示,水平光滑长杆上套有一物块Q ,跨过悬挂于O 点的轻小光滑圆环的细线一端连接Q ,另一端悬挂一物块P .设细线的左边部分与水平方向的夹角为θ,初始时θ很小.现将P 、Q 由静止同时释放.关于P 、Q 以后的运动下列说法正确的是A .当θ =60º时,P 、Q 的速度之比1:2B .当θ =90º时,Q 的速度最大C .当θ =90º时,Q 的速度为零D .当θ向90º增大的过程中Q 的合力一直增大 【答案】AB 【解析】 【分析】 【详解】A 、则Q 物块沿水平杆的速度为合速度对其按沿绳方向和垂直绳方向分解,P 、Q 用同一根绳连接,则Q 沿绳子方向的速度与P 的速度相等,则当θ =60°时,Q 的速度cos 60Q P v v ︒=,解得:12P Q v v =,A 项正确.B 、C 、P 的机械能最小时,即为Q 到达O 点正下方时,此时Q 的速度最大,即当θ=90°时,Q 的速度最大;故B 正确,C 错误.D 、当θ向90°增大的过程中Q 的合力逐渐减小,当θ=90°时,Q 的速度最大,加速度最小,合力最小,故D 错误.故选AB . 【点睛】考查运动的合成与分解,掌握能量守恒定律,注意当Q 的速度最大时,P 的速度为零,是解题的关键,6.如图所示,一个长直轻杆两端分别固定小球A 和B ,竖直放置,两球质量均为m ,两球半径忽略不计,杆的长度为L .由于微小的扰动,A 球沿竖直光滑槽向下运动,B 球沿水平光滑槽向右运动,当杆与竖直方向的夹角为θ时(图中未标出),关于两球速度A v 与B v 的关系,下列说法正确的是A .A 球下滑过程中的加速度一直大于gB .B 球运动过程中的速度先变大后变小C .tan A B v v θ=D .sin A B v v θ= 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】先分析小球B 的运动情况:小球 B 以初速度等于零开始向右运动,当小球A 落到最下方时B 的速度再次为零,所以B 在水平方向先加速后减小,即B 球运动过程中的速度先变大后变小,根据受力可知刚开始时杆对B 产生的是偏右的力,所以杆对A 产生的是偏向上的力,根据受力可知此时A 的加速度小于重力加速度g ,故A 错误;B 正确;当杆与竖直方向的夹角为θ时,根据运动的分解可知;cos sin A B v v θθ=即tan A B v v θ=,故C 正确;D 错误;7.某电场是由平面内两个相同的点电荷产生的,其中一个点电荷固定不动且到P 点的距离为d ,另一个点电荷以恒定的速率在该平面内绕P 点做匀速圆周运动,P 点的电场强度大小随时间变化的图象如图所示,图线AC 段与CE 段关于直线t =t 0对称,若撤去运动点电荷,测得P 点场强大小为E 0,已知E A =E E =E 0,E B =E D =E 0,E C =0,静电力常量为k ,不考虑磁场因素,则下列说法正确的是( )A .运动电荷做匀速圆周运动的半径为2dB ..运动电荷的速率为02dt πC .0~023t 时间内,运动电荷的位移大小为3d π D .0~23t 时间内,运动电荷的位移大小为d 【答案】BD 【解析】由图像可知t=t 0时P 点的场强为零,说明另一点电荷在P 点右侧距离为d 的位置;当t=0和t=2t 0时,P 02E ,可知另一电荷在与QP 垂直,且距离P 点d 的位置,则运动电荷做匀速圆周运动的半径为d ,选项A 错误;粒子运动的速率为02dv t π=,选项B错误;0~023t 时间内,运动电荷运动的弧长002233t d d x vt t ππ==⨯=,转过的角度为3π ,则位移大小为d,选项D 正确,C 错误;故选BD.点睛:本题考查的是电荷的叠加问题,题目的难点在于有一个电荷是运动的,导致p 点的合场强在不断的变化,根据图中的已知条件来计算场强的大小和速度的大小.8.如图所示,光滑固定的竖直杆上套有小物块 a ,不可伸长的轻质细绳通过大小可忽略的定滑轮连接物块 a 和小物块 b ,虚线 cd 水平.现由静止释放两物块,物块 a 从图示位置上升,并恰好能到达c 处.在此过程中,若不计摩擦和空气阻力,下列说法正确的是( )A .物块 a 到达 c 点时加速度为零B .绳拉力对物块 a 做的功等于物块 a 重力势能的增加量C .绳拉力对物块 b 先做负功后做正功D .绳拉力对物块 b 做的功在数值上等于物块 b 机械能的减少量 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】当a 物块到达C 处时,由受力分析可知:水平方向受力平衡,竖直方向只受重力作用,所以根据牛顿第二定律得知,a 物块的加速度a =g =10m/s 2;故A 错误;从a 到c ,a 的动能变化量为零,根据功能关系可知,绳拉力对物块a 做的功等于物块a 的重力势能的增加量,故B 正确;物块a 上升到与滑轮等高前,b 下降,绳的拉力对b 做负功,故C 错误;从a 到c ,b 的动能变化量为零,根据功能关系:除重力以为其他力做的功等于机械能的增量,故绳拉力对b 做的功在数值上等于b 机械能的减少量.故D 正确.故选BD . 【点睛】本题关键掌握功能关系,除重力以外其它力做功等于机械能的增量,合力功等于动能的变化量,重力做功等于重力势能的变化量,要能灵活运用.9.如图所示,光滑水平平台上有一质量为m 的物块,站在地面上的人用跨过定滑轮(定滑轮大小不计)的绳子向右拉动物块,不计绳和滑轮的质量及滑轮的摩擦,且人手作用点离平台边缘竖直高度始终为h ,当人以速度v 从平台的边缘处向右匀速前进位移x 时,则A .在该过程中,物块的运动速度增加B .人前进x 时,物块的运动速率为22vx h x +C .在该过程中,物块受到拉力变小D .在该过程中,人对物块做的功为212mv 【答案】ABC 【解析】 【详解】将人的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,在沿绳子方向上的分速度等于物块的速度,如图,物块的速度等于vcosθ,故随着人向右匀速运动,夹角θ减小,物块的速度增加,选项A 正确.物块加速运动,有加速度趋近于零的趋势,即加速度减小,所受的拉力减小,选项C 正确;当人从平台的边缘处向右匀速前进了x ,此时物块的速度大小为:v′=vcosθ=v 22h x +,根据动能定理得:人对物块做的功为:W=12mv′2=()2222 2mv x h x +.故B 正确,D 错误;故选ABC . 【点睛】解决本题的关键知道物块的速度等于绳子收缩的速度,等于人运动的沿绳子方向上的分速度,以及能够灵活运用动能定理.10.2018年10月23日,港珠澳跨海大桥正式通车.为保持以往船行习惯,在航道处建造了单面索(所有钢索均处在同一竖直面内)斜拉桥,其索塔与钢索如图所示.下列说法正确的是( )A .增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力B .为了减小钢索承受的拉力,可以适当降低索塔的高度C .索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时,钢索对索塔的合力竖直向下D .为了使索塔受到钢索的合力竖直向下,索塔两侧的钢索必须对称分布 【答案】C 【解析】 【详解】A 、以桥身为研究对象,钢索对桥身的拉力的合力与桥身的重力等大反向,则钢索对索塔的向下的压力数值上等于桥身的重力,增加钢索的数量钢索对索塔的向下的压力数值不变,故A 错误;B 、由图甲可知2cos T Mg α=,当索塔高度降低后,α变大,cos α 变小,故T 变大,故B 错误C 、由B 的分析可知,当钢索对称分布时,2cos T Mg α=,钢索对索塔的合力竖直向下,故C 正确D 、受力分析如图乙,由正弦定理可知,只要sin sin AC ABF F αβ= ,钢索AC 、AB 的拉力F AC 、F AB 进行合成,合力竖直向下,钢索不一定要对称分布,故D 错误;综上分析:答案为C11.如图为两形状完全相同的金属环A 、B 平行竖直的固定在绝缘水平面上,且两圆环的圆心O l 、O 2的连线为一条水平线,其中M 、N 、P 为该连线上的三点,相邻两点间的距离满足MO l =O 1N=NO 2 =O 2P .当两金属环中通有从左向右看逆时针方向的大小相等的电流时,经测量可得M 点的磁感应强度大小为B 1、N 点的磁感应强度大小为B 2,如果将右侧的金属环B 取走,P 点的磁感应强度大小应为A .21B B - B .212B B -C .122B B -D .13B 【答案】B 【解析】对于图中单个环形电流,根据安培定则,其在轴线上的磁场方向均是向左,故P 点的磁场方向也是向左的.设1122MO O N NO O P l ====,设单个环形电流在距离中点l 位置的磁感应强度为1l B ,在距离中点3l 位置的磁感应强度为3l B ,故M 点磁感应强度113l l B B B =+,N 点磁感应强度211l l B B B =+,当拿走金属环B 后,P 点磁感应强度2312P l B B B B ==-,B 正确;故选B. 【点睛】本题研究矢量的叠加合成(力的合成,加速度,速度,位移,电场强度,磁感应强度等),满足平行四边形定则;掌握特殊的方法(对称法、微元法、补偿法等).12.如图所示,在同一平面内互相绝缘的三根无限长直导线ab 、cd ,ef 围成一个等边三角形,三根导线通过的电流大小相等,方向如图所示,O 为等边三角形的中心,M 、N 分别为O 关于导线ab 、cd 的对称点.已知三根导线中的电流形成的合磁场在O 点的磁感应强度大小为1B ,在M 点的磁感应强度大小为2B ,若撤去导线ef ,而ab 、cd 中电流不变,则此时N 点的磁感应强度大小为( )A .12B B + B .12B B -C .122B B + D .122B B - 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】设每根导线中的电流在O 点产生的磁感应强度大小为0B ,ef 、cd 中的电流在M 点产生的磁感应强度大小都为0'B ,则在O 点有10B B =,在M 点有2002'B B B =+,撤去导线ef 后,在N 点有00'N B B B =+、联立式各式可得12=2N B B B +. A. 12B B +与计算结果12=2N B B B +不相符,故A 不符合题意; B. 12B B -与计算结果12=2N B B B +不相符,故B 不符合题意 C.122B B +与计算结果12=2N B B B +相符,故C 符合题意;D. 122B B -与计算结果12=2N B B B +不相符,故D 不符合题意.13.圆心为O 、半径为R 的半圆直径两端,各固定一根垂直圆平面的长直导线a 、b ,两导线中通有大小分别为3I 0和I 0且方向相同的电流。
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2015高中物理解题技巧14份:图像法1
物理规律可以用文字来描述,也可以用数学函数式来表示,还可以用图象来描述。
图象作为表示物理规律的方法之一,可以直观地反映某一物理量随另一物理量变化的函数关系,形象地描述物理规律。
在进行抽象思维的同时,利用图象视觉感知,有助于对物理知识的理解和记忆,准确把握物理量之间的定性和定量关系,深刻理解问题的物理意义。
应用图象不仅可以直接求出或读出某些待求物理量,还可以用来探究某些物理规律,测定某些物理量,分析或解决某些复杂的物理过程。
图象的物理意义主要通过“点”、“线”、“面”、“形”四个方面来体现,教学中应从这四方面入手,予以明确。
1、物理图象中“点”的物理意义:“点”是认识图象的基础。
物理图象上的“点”代表某一物理状态,它包含着该物理状态的特征和特性。
从“点”着手分析时应注意从以下几个特殊“点”入手分析其物理意义。
(1)截距点。
它反映了当一个物理量为零时,另一个物理的值是多少,也就是说明确表明了研究对象的一个状态。
如图1中,图象与纵轴的交点反映出当I=0时,U=E即电源的电动势;而图象与横轴的交点反映出电源的短路电流。
这可通过图象的数学表达
式得出。
(2)交点。
即图线与图线相交的点,它反映了两个不同的研究对象此时有相同的物理量。
如图2中的P点表示电阻A接在电源B两端时的A两端的电压和通过A的电流。
(3)极值点。
它可表明该点附近物理量的变化趋势。
如图3中的D点表明当电流等于时,电源有最大的输出功率。
(
4)拐
点。
通常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。
拐点分明拐点和暗拐点,对明拐点,学生能一眼看出其物理量发生了突变。
如图4中的P点反映了加速度方向发生了变化而不是速度方向发生了变化。
而暗拐点,学生往往察觉不到物理量的
突变。
如图5中P点看起来是一条直线,实际上在该点速度方向发生了变化而加速度没有发生变化。
2、物理图象中“线”的物理意义:“线”:主要指图象的直线或曲线的切线,其斜率通
常具有明确的物理意义。
物理图象的斜率代表两个物理量增量之比值,其大小往
往代表另一物理量值。
如x-t图象的斜率为速度,v-t图象的斜率为加速度,Φ-t图象的斜率为感应电动势(n=1的情况下),电源U-I图象(如图1)的斜
率为电源的内阻(从图象的数学表达式中也一目了然)等。
3、物理图象中“面”的物理意义:“面”:是指图线与坐标轴所围的面积。
有些物理图象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.学习图象时,有意识地利用求面积的方法,计算有关问题,可使有些物理问题的解答变得简便,如v-t图象中所
围面积代表位移,F-x图象中所围面积为力做的功,P-V图象
中所围面积为气体压强做的功等
4、物理图象中“形”的物理意义:“形”:指图象的形状。
由图线的形状结合其斜率找出其中隐含的物理意义。
例如在v-t图象中,如果是一条与时间轴平行的直线,说明物体做匀速直线运动;若是一条斜的直线,说明物体做匀变速直线运动;若是一条曲线,则可根据其斜率变化情况,判断加速度的变化情况。
在波的图象中,可通过微小的平移能够判断出各质点在该时刻的振动方向;在研究小电珠两端的电压U与电流I关系时,通过实验测出在不同电压下通过小电珠的电流,作出U-I图象,得到的是一条曲线,通过对图线“形”的分析可得出:在实际情况下,小电珠的电阻随着温度的变化而发生了变化。
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进行对照,将有助于对图象物理意义的理解。
本文通过巧用图象来解物理问题,以求予读者点滴启发。
例1一辆汽车在恒定功率牵引下,要平直的公路上由静止出发,在4min的时间内行驶了1800m,则4min末的汽车速度()
A、等于7.5m/s
B、大于7.5m/s
C、等于15m/s
D、小于15m/s
解析:汽车在恒定功率牵引下做加速度越来越小的加速直线运动,如图6中图线1所示;如果让汽车从静止开始做匀加速直线运动,并且在4min的时间内行驶1800m的位移,那么当图中面积1和面积2相等时,则汽车在4min末的速度为。
从图中可知汽车速度小于15m/s。
若汽车做匀速直线运动,并且在4min的时间内行驶1800m,如图7所示,那么汽车
在4min末速度为,从图可知,汽车速度大于7.5m/s。
故本题正确选项为B、D。
例2一只蜗牛从地面开始沿竖直电线杆上爬,它
上爬的速度v与它离地面的高度h之间满足的关系是。
其中常数l=20cm,v0=2cm/s。
求它上爬20cm
所用的时间。
解析:因蜗牛运动的时间是由每一小段时间
累加而成。
即,故可作
出图象。
利用图象面积可得时间t。
由,得,故图象为一条直线,如图8所示。
图中阴影部分面积即为所求的时间,即。
代入数据得t=15s。
例3锤子打击木桩,如果锤每次以相同的动能打击木桩,而且每次均有80﹪的能量传给木桩,且木桩所受阻力F f与插入深度x成正比,试求木桩每次打入的深度比。
若第一次打击使木桩插入了全长的1/3,那么木桩全部插入必须锤击多少次?
为变力,且与
解析:该题中木桩受到的阻力F
位移x成正比。
我们可以作出如图9所示的F f-x图
象,用“面积法”可以求解该题。
因为图中“面积”S1、
S2……表示1次、2次……锤子击中木桩克服阻力
做的功,数值上等于锤传给木桩的能量为W0。
根
据相似三角形面积与边的平方成正比,有。
则。
每次打入
深度,故木桩每次被打入的深度比为。
由上述比例关系,
可知,
,n=9次。
例4试证明正弦交流电的有效值I与最大值之间的关系为。
解析:在中学阶段,正弦交流电的有效值I与最大值I m之间的关系是不加证明直接
给出的,若要得出为一关系,就要从有效值的定义入手,通过定积分求得,这显然超出了中学的要求。
有没有可利用的中学数学知识导出这一关系呢?由功率与电压、
电流关系,得。
作出如图10所示的P-t图
象,用“面积法”可以很巧妙地
证明。
由于P-t的图象中曲线与
时间轴所包围的面积表示交流
电在一个周期内产生的热量。
利用“移峰填谷”,将阴影部分截下,倒过来填在“谷”里,可以看出:曲
线与时间轴t包围的面积正好等于高为,宽为T的矩形面积。
根据交流电有效值
的定义,得,则。
例5如图11所示,有一劲度系数为k的轻弹簧左端与竖直墙连接,右端有水平力F 拉动弹簧使弹簧从原长缓慢伸长x0。
求这一过程中水平力F所做的功。
解析:弹簧缓慢伸长,可认为等于弹簧的弹力,即,x为弹簧的伸长量。
可见,弹簧的弹力是随位移变化的变力。
作F-x图线,如图12所示,图中三角形的面积表
示弹簧从原长缓慢伸长x0的过程中水平力所做的功,由几何关系可知。
由
功
能关系可知弹簧的弹性势能将增加,弹簧伸长x0时弹性势能为
例6有一平行板电容器,其电容为C,当两板间电压为U0时,电容器具有多少电能?
解析:电容器充电过程是两板上电量和电压增加的过程,电容器所带电量与两板电
压的关系为,作出Q-U图象,如图13所示,图中三角形面积表示在充电过程
中电源对电容器所做的功,即为电容器所储存的电能,由数学知识可知。
例7如图14所示,一长度为L的导体棒AB要
磁感应强度为B的匀强磁场中绕端点A以角速度ω
做匀速转动,已知导体棒运动的平面与磁感线垂直,
求转动过程中导体两端的电势差U AB。
解析:由于导体棒上各点的线速度不同,因此
不能直接用公式计算。
在导体棒上任取一点C,设
AC=x,C点的线速度为。
作v-x图象,如图15所示,由公式可知,图
线与坐标轴围三角形的面积与磁感应强度B的乘积表示感应电动势,则。
在
物
理
教
学
中
应
提
倡解析法与图象法的有机结合。
这是因为数与形虽是反映事物间关系的两种不同形式,
但数与形又是统一的,它们都可以用来描述物理变化的规律。
两种形式之间是可以相互
补充、相互转化的,数缺形时少直观;形少数时难入微。