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文檔簡介
1、高中物理圖像法解題方法專題指導(dǎo)一、方法簡介圖像法是根據(jù)題意把抽像復(fù)雜的物理過程有針對性地表示成物理圖像,將物理量間的代數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀侮P(guān)系,運用圖像直觀、形像、簡明的特點,來分析解決物理問題,由此達(dá) 到化難為易、化繁為簡的目的.高中物理學(xué)習(xí)中涉及大量的圖像問題,運用圖像解題是一種重要的解題方法.在運用圖像解題的過程中,如果能分析有關(guān)圖像所表達(dá)的物理意義,抓住圖像的斜率、截距、交點、 面積、臨界點等幾個要點,常常就可以方便、簡明、快捷地解題.二、典型應(yīng)用1 .把握圖像斜率的物理意義在v-t圖像中斜率表示物體運動的加速度,在s-t圖像中斜率表示物體運動的速度,在U-I圖像中斜率表示電學(xué)元件的電阻,
2、不同的物理圖像斜率的物理意義不同.2 .抓住截距的隱含條件圖像中圖線與縱、橫軸的截距是另一個值得關(guān)注的地方,常常是題目中的隱含條件.例1、在測電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中,根據(jù)得出的一組數(shù)據(jù)作出 U-I圖像,如圖所示,由圖像得出電池的 電動勢E= V ,內(nèi)電阻r= Q .3 .挖掘交點的潛在含意一般物理圖像的交點都有潛在的物理含意,解題中往往又是一個重要的條件,需要我們多加關(guān)注.如:兩個物體的位移圖像的交點表示兩個物體“相遇”.例2、A B兩汽車站相距60 km,從A站每隔10 min向B站開出一輛汽車,行駛速度為 60 km/h. (1)如果在A站第一輛汽車開出時,B站也有一輛汽車以同樣大小
3、的速度開往A站,問B站汽車在行駛途中能遇到幾輛從A站開出白汽車?(2)如果B站汽車與A站另一輛汽車同時開出,要使 B站汽車在途中遇到從 A站開出的車數(shù)最多,那么B站汽車至少應(yīng)在 A站第一輛車開出多長時間后出發(fā)(即應(yīng)與A站第幾輛車同時開出)?最多在途中能遇到幾輛車?(3)如果B站汽車與A站汽車不同時開出,那么B站汽車在行駛途中又最多能遇到幾輛車?例3、如圖是額定電壓為100伏的燈泡由實驗得到的伏安特 曲線,則 此燈泡的額定功率為多大 ?若將規(guī)格是“100 V、 100W的定值電阻與此燈泡串聯(lián)接在100 V的電壓上,設(shè)定值電阻的阻值不隨溫度而變化,則此燈泡消耗的實際功率為多大?4 .明確面積的物理
4、意義利用圖像的面積所代表的物理意義解題,往往帶有一定的綜合性,常和斜率的物理意義 結(jié)合起來,其中v一t圖像中圖線下的面積代表質(zhì)點運動的位移是最基本也是運用得最多的.例4、在光滑的水平面上有一靜止的物體,現(xiàn)以水平恒力甲推這一物體, 作用一段時間后,換成相反方向的水平恒力乙推這一物體.當(dāng)恒力乙作用時間與恒力甲作用時間相同時,物體恰好回到原處,此時物體的動能為32 J.則在整個過程中,恒力甲做功等于多少?恒力乙做功等于多少?5 .尋找圖中的臨界條件物理問題常涉及到許多臨界狀態(tài),其臨界條件常反映在圖中,尋找圖中的臨界條件, 可以使物理情景變得清晰.例5、從地面上以初速度 2v0豎直上拋一物體 A,相隔
5、 t時間后又以初速度 V0從地面上豎 直上拋另一物體 B,要使A、B能在空中相遇,則 t應(yīng)滿足什么條件?6 .把握圖像的物理意義例6、如圖所示,一寬 40 cm的勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直紙面向里.一邊長為20 cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi),以垂直于磁場邊界的恒定速度v=20 cm/s通過磁場區(qū)域,在運動過程中,線框有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行.取它剛進入磁場的時刻t=0 ,在下列圖線中,正確反映感應(yīng)電流隨時問變化規(guī)律的是()三、針對訓(xùn)練()1.汽車甲沿著平直的公路以速度V0做勻速直線運動.當(dāng)它路過某處的同時,該處有一輛汽車乙開始做初速為零的勻加速運動去追趕甲車.根據(jù)上述的已知條件A .可求
6、出乙車追上甲車時乙車的速度B .可求出乙車追上甲車時乙車所走的路程C .可求出乙車從開始起動到追上甲車時所用的時間D .不能求出上述三者中任何一個()2.在有空氣阻力的情況下,以初速vi豎直上拋一個物體,經(jīng)過時間ti,到達(dá)最高點.又經(jīng)過時間t2,物體由最高點落回到拋出點,這時物體的速度為V2,則A . V2=V1 , t 2=t 1B. V2>V1 , t 2>t 1C . V2<V1, t 2>t 1D. V2<V1, t 2<t 1()3、一顆速度較大的子彈,水平擊穿原來靜止在光滑的水平面上的木塊,設(shè)木塊對子彈的阻力恒定,則子彈入射速度增大時,下列說法正
7、確的是A、木塊獲得的動能變大B 、木塊獲得的動能變小C、子彈穿過木塊的時間變長D、子彈穿過木塊的時間不變4、一火車沿直線軌道從靜止發(fā)出由 A地駛向B地,并停止在 B地.A、B兩地相距s, 火車做加速運動時,其加速度最大為 a1,做減速運動時,其加速度的絕對值最大為 a2,由此 可以判斷出該火車由 A到B所需的最短時間為 .5、一質(zhì)點沿x軸做直線運動,其中v隨時間t的變化如圖(a)所示,設(shè)t=0時,質(zhì)點位 于坐標(biāo)原點。處.試根據(jù)v-t圖分別在(b)及圖(c)中盡可能準(zhǔn)確地畫出:(1) 表示質(zhì)點運動的加速度a隨時間t變化關(guān)系的a-t圖;(2) 表示質(zhì)點運動的位移 x隨時間t變化關(guān)系的x-t圖.臼1
8、fhblei6、物體從某一高度由靜止開始滑下,第一次經(jīng)光滑斜面滑至底端時間為ti,第二次經(jīng)過光滑曲面 ACD骨至底端時間為t2,如圖所示,設(shè)兩 次通過的路程相等,試比較 11與t2的大小關(guān)系.7、兩光滑斜面高度相等,乙斜面的總長度和甲 斜面的總長度相等,只是由兩部分接成,如圖所示. 兩個相同的小球從斜面的頂端同時釋放,不計在接頭 處的能量損失,問哪個先滑到底端 ?8、A B兩點相距s,將s平分為n等份.今讓一物體(可視為質(zhì)點)從A點由靜止 開始向B做加速運動,物體通過第一等份時的加速度為a,以后每過一個等分點,加速度都增加a/n,試求該物體到達(dá) B點的速度.9、質(zhì)量m=ikg的物體A開始時靜止
9、在光滑水平地面上,在第 1,3, 5奇數(shù)秒內(nèi),給 A施加同向的2 N的水平推力F,在2, 4, 6偶數(shù)秒內(nèi),不給施加力的作用,問經(jīng)多少時 間,A可完成s=100 m的位移.10、一只老鼠從老鼠洞沿直線爬出,已知爬出速度 v的大小與距洞口的距離 s成反比, 當(dāng)老鼠到達(dá)洞口的距離 s1=1m的A點時,速度大小為V1=20cm/s ,當(dāng)老鼠到達(dá)洞口的距離 s2=2m 的A點時,速度大小為 V2為多少?老鼠從 A點到達(dá)B點所用的時間t為多少?例題解析:例1.【解析】電源的U-I圖像是經(jīng)常碰到的,由圖線與縱軸的截距容易得出電動勢E=1.5 V,圖線與橫軸的截距0. 6 A是路端電壓為0. 80伏特時的電
10、流,(學(xué)生在這里常犯的錯誤是把圖線與橫軸的截距0. 6 A當(dāng)作短路電流,而得出 r=E/I短=2.5 的錯誤結(jié)論.)故電源的內(nèi)阻為:r = U/A I=1.2 Q .例2.【解析】依題意在同一坐標(biāo)系中作出分別從A、B站由不同時刻開出的汽車做勻速運動的st圖像,如圖所示.i/kni從圖中可一目了然地看出:(1)當(dāng)B站汽車與A站第一輛汽車同時相向開出時,B站汽車 的s t圖線CD與A站汽車的s-t圖線有6個交點(不包在t軸上的交點),這表明B 站汽車在途中(不包括在站上)能遇到6輛從A站開出的汽車.(2)要使B站汽車在途中遇到 的車最多,它至少 應(yīng)在A站第一輛車開出50 min后出發(fā),即應(yīng)與 A站
11、第6輛車同時開出此 時對應(yīng)B站汽車的s-t圖線MN A站汽車的s t圖線共有11個交點(不包括t軸上的交 點),所以B站汽車在途中(不包括在站上)最多能遇到1l輛從A站開出白車.(3)如果B站 汽車與A站汽車不同時開出,則B站汽車的s-t圖線(如圖中的直線PQ)與A站汽車的s-t圖線最多可有12個交點,所以B站汽車在途中最多能遇到12輛車.例 3.【解析】 由圖線可知:當(dāng) U=100 V, I=0.32 A, P=UI=100X0 .32=32 W;定值電阻的阻值 R=100 Q一1 U,由 U+U=100 V ,得:Ul+100I=100 V, I=/L作該方程的圖線(如圖乙中直線),它跟原
12、圖線的交點的坐標(biāo)為:I 1=0.29 A, UL1=7l V;此交點就是燈泡的工作點,故燈泡消耗的實際功率:Pl1=I 1Ul產(chǎn)20W.例4.【解析】這是一道較好的力學(xué) 綜合題,涉及運動、力、功能關(guān)系的問題.粗看物理情景并不復(fù)雜,但題意直接給的條件不多,只能深挖題中隱含的條件.下圖表達(dá)出了整個物理過程,可以從牛頓運動定律、運動學(xué)、圖像等多個角度解出,應(yīng)用圖像方法, 簡單、直觀.作出速度一時間圖像(如圖a 所示),位移為速度圖線與時間 軸所夾的面積,依題意,總位移 為零,即AOAE的面積與4EBC 面積相等,由幾何知識可知 ADC的面積與 4ADB面積相 等,故AOAB的面積與4DCB面 積相等
13、(如圖b所示).即:(viX2t0)=工 v2t 022解得:v2=2vi由題意知,mv22=32J,故m42=8J,22根據(jù)動能定理有 W i= mvi2=8J, W2= m(v 22-v i2)=24J22例5.【解析】在同一坐標(biāo)系中作兩物體做豎直上拋運動的 圖像,如圖.要 A、B在空中相遇,必須使兩者相對于拋 出點的位移相等,即要求 A、B圖線必須相交,據(jù)此可從 圖中很快看出:物體 B最早拋出時的臨界情形是物體B落地時恰好與A相遇;物體B最遲拋出時的臨界情形是 物體B拋出時恰好與 A相遇.故要使 A、B能在空中相 遇, t應(yīng)滿足的條件為: 2vo/g < t<4v o/g通過以上討論可以看到,圖像的內(nèi)涵豐富,綜合性比較強,而表達(dá)卻非常簡明,是物理 學(xué)習(xí)中數(shù)、形、意的完美統(tǒng)一,體現(xiàn)著對物理問題的深刻理解.運用圖像解題不僅僅是一種 解題方法,也是一個感悟物理的簡潔美的過程.例6.【解析】 可將切割磁感應(yīng)線的導(dǎo)體等效為電源按閉合電路來考慮,也可以直接用 法拉第電磁感應(yīng)定律按閉合電路來考慮.當(dāng)導(dǎo)線框部分進入磁場時,有恒定的感應(yīng)電流,當(dāng)整體全部進入磁場時,無感應(yīng)電流, 當(dāng)導(dǎo)線框部分離開磁場時,又能產(chǎn)生相反方向的感應(yīng)電流.所以應(yīng)選C.強化訓(xùn)練參考答案:1. A 2 . C 3.B4 .【解析】 整個過程中火車先做勻加速運動,后做勻減速
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