浅谈高中物理中图像问题的处理方法

浅谈高中物理中图像问题的处理方法

罗田县育英高中 刘刚林

物理图像能形象直观地描述物理规律，图像问题能很好地考察学生的基础知识和基本能力，因此在高考中经常出现。例如：10年新课标卷有4道题，10年山东卷有4道题，11年福建卷有5道题，等等。

处理物理图像问题经常用到下面的一些方法：

1、利用物理规律找到纵轴和横轴两物理量之间的函数关系式，往往是解题的关键 例1（10年新课标卷20题）：太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道。下列4幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像。图中坐标系的横轴是lg(/)O T T ,纵轴是

lg(/)O R R ;这里T 和R 分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，O T 和0R 分别是水

星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径。下列4幅图中正确的是

解析：利用万有引力提供向心力可以得到：20

2

303T T R R = ，再利用数学知识可得：

0lg 32lg

T T

R R =，得到这个函数关系式后不难选出正确答案B 。 2、 利用图像斜率的物理意义 例2（11年新课标卷21题）：如图，在光滑水平面上有一质量为m 1的足够长的木板， 其上叠

放一质量为m 2的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t 增大的水平力F=kt （k 是常数），木板和木块加速度的大小分别为a 1和a 2，下列反映a 1和a 2变化的图线中正确的是

解析：利用牛顿运动定律得到a 与t 的函数关系式： 开始一起运动时：t m m k

a 2

1+=

相对滑动后m 1的加速度：a 1 恒定不变，m 2的加速度：g t m k

a μ-=

2

2 比较a 和a 2的斜率即可得到答案A 。

例3（11年新课标卷 23题）利用图1所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动，当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t 。改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s ，记下相应的t 值；所得数据如下表所示。

s （m ） 0．500 0．600

0．700 0．800 0．900 0．950 t （ms ） 292．9 371．5 452．3 552．8 673．8 776．4 s/t （m/s ） 1．71

1．62

1．55

1．45

1．34

1．22

完成下列填空和作图：

（1）若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a 、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v 1测量值s 和t 四个物理量之间所满足的关系式是_______；

（2）根据表中给出的数据，在图2给出的坐标纸上画出s

t t

-图线；

（3）由所画出的图线s

t t -，得出滑块加速度的大小为

a=____________m/s 2

（保留2位有效数字）

解析：运用运动学公式得到这四个物理量的函数关系式

为：t at S t υ+-=221，变形得： t at t S υ+-=2

1

，由函

数关系式知：图像的斜率为a 2

1

-，即可求出加速度为1.8-2.2m/s 2。

3、 利用图像截距的物理意义

例4（10年新课标卷19题）电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中U 为路端电压，I 为干路电流，a 、b 为

图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为、。由图可知

、

的值分别为 A.

、

B.、

C.

、

D.

、

解析：由闭合电路的欧姆定律得到U 、I 的函数关系式：E rI U +-=，由关系式得：图像

与纵轴的截距为电源的电动势，再由电源的效率的定义不难得到答案D 。

例5、某同学做了如下的力学实验：一个质量为ｍ的物体放在水平面上，物体受到向右的水平拉力F 的作用后运动，设水平向右为加速度的正方向，如图3（ａ）所示．现测得物体的加速度ａ与拉力F 之间的关系如图３（ｂ）所示，由图象可知，物体的质量ｍ＝________；物体与水平面间的动摩擦因数μ＝__________

解析：利用牛顿第二定律可得到a 与F 的函数关系式：g m

F

a μ-=，由关系式得到斜率

表示1/m ，纵轴的截距为g μ-，即可求出质量m=5kg ，动摩擦因素为0.4。

4、 利用图像面积的物理意义

5、 明确图像中物理量正、负的物理意义

例6(2011年海南卷 8题) 一物体自t=0时开始做直线运动，其速度图线如图所示。下列选项正确的是

A ．在0～6s 内，物体离出发点最远为30m

B ．在0～6s 内，物体经过的路程为40m[

C ．在0～4s 内，物体的平均速率为7．5m/s

D ．5～6s 内，物体所受的合外力做负功

解析：明确了v-t 图像中面积的物理意义就可确定位移和路程，进而可确定平均速率。明确了速度和加速度正负的意义就可判断合力做功的情况。答案：BC 6、 利用图像交点的物理意义

例7（12年武汉二月调考）小张通过互联网查得某二极管的伏安特性曲线如图甲所示.由图甲

分析可知，当该二极管电压在0-0.5V 时，电阻几乎为无穷大；当该二极管电压从0.5V