高中物理圖像法解題方法專題指導(dǎo)

1、高中物理圖像法解題方法專題指導(dǎo)一、方法簡(jiǎn)介 圖像法是根據(jù)題意把抽像復(fù)雜的物理過(guò)程有針對(duì)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(yùn)用圖像直觀、形像、簡(jiǎn)明的特點(diǎn)，來(lái)分析解決物理問(wèn)題，由此達(dá)到化難為易、化繁為簡(jiǎn)的目的 高中物理學(xué)習(xí)中涉及大量的圖像問(wèn)題，運(yùn)用圖像解題是一種重要的解題方法在運(yùn)用圖像解題的過(guò)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(diǎn)、面積、臨界點(diǎn)等幾個(gè)要點(diǎn)，常常就可以方便、簡(jiǎn)明、快捷地解題 二、典型應(yīng)用1把握?qǐng)D像斜率的物理意義 在v-t圖像中斜率表示物體運(yùn)動(dòng)的加速度，在s-t圖像中斜率表示物體運(yùn)動(dòng)的速度，在U-I圖像中斜率表示電學(xué)元件的電阻，不同的

2、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(gè)值得關(guān)注的地方，常常是題目中的隱含條件例1、在測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)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(dòng)勢(shì)E=_ V，內(nèi)電阻r=_ . 3挖掘交點(diǎn)的潛在含意 一般物理圖像的交點(diǎn)都有潛在的物理含意，解題中往往又是一個(gè)重要的條件，需要我們多加關(guān)注如：兩個(gè)物體的位移圖像的交點(diǎn)表示兩個(gè)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(kāi)出一輛汽車，行駛速度為60 kmh(1)如果在A站第一輛汽車開(kāi)出時(shí)，B站也有一輛汽車以同樣大小的速度開(kāi)往A站，問(wèn)B站汽車在行

3、駛途中能遇到幾輛從A站開(kāi)出的汽車?(2)如果B站汽車與A站另一輛汽車同時(shí)開(kāi)出，要使B站汽車在途中遇到從A站開(kāi)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(kāi)出多長(zhǎng)時(shí)間后出發(fā)(即應(yīng)與A站第幾輛車同時(shí)開(kāi)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(shí)開(kāi)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(shí)驗(yàn)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、100 W”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(shí)際功率為多大? 4明確面積的物理意義 利用圖像的面積所代表的物理意義解題

4、，往往帶有一定的綜合性，常和斜率的物理意義結(jié)合起來(lái)，其中v一t圖像中圖線下的面積代表質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移是最基本也是運(yùn)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(shí)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(shí)間與恒力甲作用時(shí)間相同時(shí)，物體恰好回到原處，此時(shí)物體的動(dòng)能為32 J則在整個(gè)過(guò)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(wèn)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t時(shí)間后又以初速度v0從地面上豎直上拋另一物體B，要使A、

5、B能在空中相遇，則t應(yīng)滿足什么條件? 6把握?qǐng)D像的物理意義 例6、如圖所示，一寬40 cm的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里一邊長(zhǎng)為20 cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場(chǎng)邊界的恒定速度v=20 cms通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線框有一邊始終與磁場(chǎng)區(qū)域的邊界平行取它剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻t=0，在下列圖線中，正確反映感應(yīng)電流隨時(shí)問(wèn)變化規(guī)律的是( )三、針對(duì)訓(xùn)練( )1汽車甲沿著平直的公路以速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)它路過(guò)某處的同時(shí)，該處有一輛汽車乙開(kāi)始做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)去追趕甲車根據(jù)上述的已知條件 A可求出乙車追上甲車時(shí)乙車的速度 B可求出乙車追上甲車時(shí)乙車所走的路程 C可求出乙車從開(kāi)

6、始起動(dòng)到追上甲車時(shí)所用的時(shí)間 D不能求出上述三者中任何一個(gè)( )2在有空氣阻力的情況下，以初速v1豎直上拋一個(gè)物體，經(jīng)過(guò)時(shí)間t1，到達(dá)最高點(diǎn)又經(jīng)過(guò)時(shí)間t2，物體由最高點(diǎn)落回到拋出點(diǎn)，這時(shí)物體的速度為v2，則 Av2=v1, t2=t1 Bv2>v1, t2>t1 Cv2<v1, t2>t1 Dv2<v1, t2<t1( )3、一顆速度較大的子彈，水平擊穿原來(lái)靜止在光滑的水平面上的木塊，設(shè)木塊對(duì)子彈的阻力恒定，則子彈入射速度增大時(shí)，下列說(shuō)法正確的是A、木塊獲得的動(dòng)能變大 B、木塊獲得的動(dòng)能變小C、子彈穿過(guò)木塊的時(shí)間變長(zhǎng) D、子彈穿過(guò)木塊的時(shí)間不變4、一火車沿直

7、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(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度最大為a1，做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度的絕對(duì)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(shí)間為_(kāi).5、一質(zhì)點(diǎn)沿x軸做直線運(yùn)動(dòng)，其中v隨時(shí)間t的變化如圖(a)所示，設(shè)t=0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)位于坐標(biāo)原點(diǎn)O處試根據(jù)v-t圖分別在(b)及圖(c)中盡可能準(zhǔn)確地畫(huà)出： (1)表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度a隨時(shí)間t變化關(guān)系的a-t圖； (2)表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移x隨時(shí)間t變化關(guān)系的x-t圖 6、物體從某一高度由靜止開(kāi)始滑下，第一次經(jīng)光滑斜面滑至底端時(shí)間為t1，第二次經(jīng)過(guò)光滑曲面ACD滑至底端時(shí)間為t2，如圖所示，設(shè)兩次通過(guò)的路程相等

8、，試比較t1與t2的大小關(guān)系 7、兩光滑斜面高度相等，乙斜面的總長(zhǎng)度和甲斜面的總長(zhǎng)度相等，只是由兩部分接成，如圖所示將兩個(gè)相同的小球從斜面的頂端同時(shí)釋放，不計(jì)在接頭處的能量損失，問(wèn)哪個(gè)先滑到底端? 8、A、B兩點(diǎn)相距s，將s平分為n等份今讓一物體(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始向B做加速運(yùn)動(dòng)，物體通過(guò)第一等份時(shí)的加速度為a，以后每過(guò)一個(gè)等分點(diǎn)，加速度都增加a/n，試求該物體到達(dá)B點(diǎn)的速度 9、質(zhì)量m=1 kg的物體A開(kāi)始時(shí)靜止在光滑水平地面上，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(wèn)經(jīng)多少時(shí)間，A可完成s=100 m的位移 10、一只老

9、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(diǎn)時(shí)，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(diǎn)時(shí)，速度大小為v2為多少？老鼠從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)所用的時(shí)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(dòng)勢(shì)E=1.5 V，圖線與橫軸的截距06 A是路端電壓為080伏特時(shí)的電流，(學(xué)生在這里常犯的錯(cuò)誤是把圖線與橫軸的截距06 A當(dāng)作短路電流，而得出r=E/I短=2.5 的錯(cuò)誤結(jié)論)故電源的內(nèi)阻為:r=U/I=1.2.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(shí)刻

10、開(kāi)出的汽車做勻速運(yùn)動(dòng)的s一t圖像，如圖所示 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(shí)相向開(kāi)出時(shí)，B站汽車的s一t圖線CD與A站汽車的s-t圖線有6個(gè)交點(diǎn)(不包括在t軸上的交點(diǎn))，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(kāi)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(kāi)出50 min后出發(fā)，即應(yīng)與A站第6輛車同時(shí)開(kāi)出此時(shí)對(duì)應(yīng)B站汽車的st圖線MN與A站汽車的s一t圖線共有11個(gè)交點(diǎn)(不包括t軸上的交點(diǎn))，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(kāi)出的車(3)如果B站汽車與A站汽車不同時(shí)開(kāi)出，則B站汽車的s-t圖線(如圖中的直線

11、PQ)與A站汽車的s-t圖線最多可有12個(gè)交點(diǎn)，所以B站汽車在途中最多能遇到12輛車?yán)?. 【解析】 由圖線可知：當(dāng)U=100 V， I=0.32 A, P=UI=100×0.32=32 W;定值電阻的阻值R=100 由UL+UR=100 V，得：UL+100I=100 V, I=作該方程的圖線(如圖乙中直線)，它跟原圖線的交點(diǎn)的坐標(biāo)為：I1=0.29 A，UL1=7l V；此交點(diǎn)就是燈泡的工作點(diǎn)，故燈泡消耗的實(shí)際功率：PL1=I1UL120W. 例4. 【解析】這是一道較好的力學(xué)綜合題，涉及運(yùn)動(dòng)、力、功能關(guān)系的問(wèn)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

12、下圖表達(dá)出了整個(gè)物理過(guò)程，可以從牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)、圖像等多個(gè)角度解出，應(yīng)用圖像方法，簡(jiǎn)單、直觀 作出速度一時(shí)間圖像(如圖a所示)，位移為速度圖線與時(shí)間軸所夾的面積，依題意，總位移為零，即0AE的面積與EBC面積相等，由幾何知識(shí)可知ADC的面積與ADB面積相等，故0AB的面積與DCB面積相等(如圖b所示)即：（v1×2t0）= v2t0解得：v2=2v1由題意知, mv22=32J,故 mv12=8J,根據(jù)動(dòng)能定理有 W1= mv12=8J, W2= m(v22-v12)=24J例5.【解析】在同一坐標(biāo)系中作兩物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的s-t圖像，如圖要A、B在空中相遇，必須使兩者相對(duì)于

13、拋出點(diǎn)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(shí)的臨界情形是物體B落地時(shí)恰好與A相遇；物體B最遲拋出時(shí)的臨界情形是物體B拋出時(shí)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：2v0/g<t<4v0/g 通過(guò)以上討論可以看到，圖像的內(nèi)涵豐富，綜合性比較強(qiáng)，而表達(dá)卻非常簡(jiǎn)明，是物理學(xué)習(xí)中數(shù)、形、意的完美統(tǒng)一，體現(xiàn)著對(duì)物理問(wèn)題的深刻理解運(yùn)用圖像解題不僅僅是一種解題方法，也是一個(gè)感悟物理的簡(jiǎn)潔美的過(guò)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(lái)考慮，也可以直接用法拉第電磁感應(yīng)定律按閉合電路來(lái)考慮 當(dāng)導(dǎo)線框部分進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，有恒定的感應(yīng)電流，當(dāng)整體全部進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，無(wú)感應(yīng)電流，當(dāng)導(dǎo)線框部分離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，又能