《2013高考物理 臨考沖刺常見解題方法 專題 圖象問題分類例析》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2013高考物理 臨考沖刺常見解題方法 專題 圖象問題分類例析（10頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、圖象問題分類例析圖象是表示物理規(guī)律的方法之一，它可以直觀地反映某一物理量隨另一物理量變化的函數(shù)關系，形象地描述物理規(guī)律在進行抽象思維的同時，利用圖象的視覺感知，有助于對物理知識的理解和記憶，準確把握物理量之間的定性和定量關系，深刻理解問題的物理意義應用圖象不僅可以直接求出或讀出某些待求物理量，還可以用來驗證某些物理規(guī)律，測定某些物理量，分析或解決某些復雜的物理過程下面對中學物理問題中的圖象進行分類解析一、中學物理中常見的圖象運動圖象 (1)運動圖象包括速度圖象、位移圖象、加速度圖象對學生的要求是能通過坐標軸及圖象的形狀識別各種圖象，知道它們分別代表何種運動，如圖1(a)、(b)、(c)所示分別

2、為-圖象、-圖象和-圖象 圖1其中：是勻速直線運動，是初速度為零的勻加速直線運動，是初速度不為零的勻加速直線運動，是勻減速直線運動 (2)明確圖象與坐標軸、圖象與圖象之間的交點的物理意義 如圖2(a)中，圖線與縱軸的交點M表示開始計時時，物體有初速度0；如圖2(b)中，圖線與橫軸的交點N表示物體做正向減速運動時所到達的最大正向位移的時刻；如圖2(c）中，兩圖線甲、乙的交點E表示甲、乙兩物體運動速度相同的時刻及速度，如圖2(d)中，兩圖線A、B的交點F表示物體A追上物體B的位移和時間 圖2(3)明確各圖象間的對應關系，從位移圖象上比較速度的變化；從速度圖象上，確定位移的大??；從速度圖象上比較加速

3、度的大小等 振動和波動圖象 (1)弄清圖象所表示的物理意義及坐標特點振動圖象是振動物體離開平衡位置的位移隨時間變化的函數(shù)圖象，不是運動軌跡，它只是反映質點相對平衡位置的位移隨時間的變化規(guī)律就像一部電影，把質點各時刻的情況記錄下來，其橫坐標為時間，縱坐標為質點相對平衡位置的位移 波的圖象是描述在波的傳播方向上，介質中各質點在某時刻離開平衡位置的位移就像一張合影照片一樣，把各質點在某一瞬間的位置記錄下來，其橫坐標絕對值表示各質點的平衡位置到振源(或參考點)的距離，縱坐標表示各質點相對其平衡位置振動的位移 (2)簡諧運動圖象與簡諧波圖象的比較 振動圖象描述的是某一質點在不同時刻的振動情況，圖象上任意

4、兩點表示同一質點在不同時刻偏離平衡位置的位移；波的圖象描述的是波在傳播方向上無數(shù)質點在某一時刻的振動情況，圖象上任意兩點表示不同的兩個質點在同一時刻偏離平衡位置的位移 振動圖象中的橫坐標表示時間，箭頭方向表示時間向后推移；波的圖象中的橫坐標表示離開振源的質點的位置，箭頭的方向可以表示振動在介質中的傳播方向，即波的傳播方向，也可以表示波的傳播方向的反方向 振動圖象隨時間的延續(xù)將向著橫坐標箭頭方向延伸，原圖象形狀不變；波的圖象隨著時間的延續(xù)，原圖象的形狀將沿橫坐標方向整個兒地平移，而不是原圖象的延伸 在不同時刻波的圖象是不同的；對于不同的質點振動圖象是不同的二、識別圖象應注意的問題 物理圖象能形象

5、直觀地反映物理規(guī)律，識圖和應用圖象時，必須注意以下幾個方面的問題 注意坐標軸的物理意義 弄清兩個坐標軸各代表什么物理量，以便了解圖象所反映的是哪兩個物理量之間的相互轉化關系有些圖象，雖然形狀相同，由于坐標軸所代表的物理量不同，它們反映的物理規(guī)律就截然不同，如振動圖象和波動圖象等 注意圖象特征 注意觀察圖象是直線、曲線，還是折線等，從而弄清圖象所反映兩個物理量之間的關系，進而明確圖象反映的物理內涵 注意截距的物理意義 截距是圖線與兩坐標軸的交點所代表的坐標數(shù)值，該數(shù)值具有一定的物理意義 例1某同學做了如下的力學實驗：一個質量為的物體放在水平面上，物體受到向右的水平拉力F的作用后運動，設水平向右為

6、加速度的正方向，如圖3（）所示現(xiàn)測得物體的加速度與拉力F之間的關系如圖（）所示，由圖象可知，物體的質量_；物體與水平面間的動摩擦因數(shù)_ 圖解析分析題給圖象，寫出加速度與拉力F的函數(shù)關系式為 0，根據(jù)牛頓第二定律得 ()/比較上述兩個關系式的系數(shù)，得 /0.，所以，物體的質量為，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0. 注意斜率的物理意義 物理圖象的斜率代表兩個物理量增量之比值，其大小往往代表另一物理量值如-圖象的斜率為速度，-圖象的斜率為加速度、-圖象的斜率為感應電動勢、U-圖象的斜率為負載的電阻等 注意面積的物理意義 有些物理圖象的圖線與橫軸所圍的面積的值，它常代表另一個物理量的大小學習圖象時，有意

7、識地利用求面積的方法，計算有關問題，可使有些物理問題的解答變得簡便如-圖中，圖象與軸所夾的面積代表位移，F(xiàn)-s圖象與s軸所夾的面積代表功，-圖象與軸所夾的面積代表沖量s(1/)圖象與/軸所夾的面積代表時間等 注意拐點的物理意義 物理圖象的拐點既是坐標數(shù)值，又具有一定的物理意義，它是兩種不同變化情況的交界，即物理量之間的突變點，在拐點處發(fā)生了根本變化 注意坐標軸的單位 物理量都有多種單位，如長度有、等，在識圖時一定要看清坐標軸上所注明的單位，否則易出錯 例2如圖4所示的6個點表示實驗中測得的6組電流I、電壓U的值，試寫出根據(jù)此圖求R值的步驟：_，求出的電阻值R_（保留3位有效數(shù)字) 圖4分析不少

8、學生在解答此題時，沒有注意到橫軸電流的單位是，而求得電阻0.27，其電阻值應為227 注意坐標軸的“始點”是否為零 在利用圖象處理物理數(shù)據(jù)時，為了便于分析，有時要將坐標軸進行平移，在處理數(shù)據(jù)時一定要看清坐標的“始點”是否為零?否則就會出錯 例2用伏安法測一節(jié)干電池的電動勢和內阻實驗中，根據(jù)實驗測得一系列數(shù)據(jù)，畫出U-圖象如圖5所示，根據(jù)圖象判斷，被測干電池的電動勢為_，內阻為_ 圖5分析不少學生沒有看清橫坐標的始點，就立即填寫1.4，2.8正確的解答應是，0 三、圖象法在中學物理中應用 利用圖象解決一些疑難問題 有些物理問題可以用圖象法求解，即根據(jù)題意把抽象的物理過程用圖線表示出來，將物理量間

9、的代數(shù)關系轉化為幾何關系，運用圖象直觀、簡明的特點，分析解決物理問題，則可達到化難為易、化繁為簡的目的 例4螞蟻爬出洞穴后沿一條直線運動，已知螞蟻的爬行速度與離洞穴的距離成反比，螞蟻在離洞穴的距離為1的點A時，速度為1，如圖(a)所示，則螞蟻爬到離洞穴的距離為2的點B時，速度為_，由點A到點B的時間為_ 圖6解析設螞蟻爬到點B時速度為2，因螞蟻的爬行速度與距離成反比，所以 2/11/2，即2(11)/2由于螞蟻的運動既不是勻速運動，也不是勻變速運動，故求時間是本題的難點由題意可知/kd，k為常量，故(1/)-圖線為直線如圖6(b)所示，且圖線和坐標軸所圍“面積”的物理意義為時間，故所求時間即為

10、圖(b)中畫斜線部分的“面積”則 (/)（/1/2）（21）(2212)/(11) 例5從地面上以速度1豎直向上拋出一皮球，皮球落地時速度為2，若皮球運動過程中所受空氣阻力的大小與其速率成正比，試求皮球從開始上升到落地的整個過程中所經歷的時間? 圖7解析此類問題屬變力問題，可轉換為利用圖象問題求解，由于空氣的阻力與皮球的速率成正比，因此-圖象與-圖象類似，如圖7所示由于皮球在上升和下落過程中所經過的位移大小相等，則-圖象中兩部分陰影面積(位移大小)相等而-圖象中兩部分陰影的面積分別表示上升過程和下降過程中空氣阻力對球的沖量，故這兩個沖量值大小也相等，方向相反，則在球的整個運動過程中，空氣阻力對

11、皮球的總沖量為零因此，根據(jù)動量定理，以皮球為研究對象，以為運動的總時間，對于整個過程而言，對皮球的總的力的沖量作用中，阻力的沖量為零，重力的沖量不是零，則 2（1）， （12） 利用波動圖象進行計算 例6一根張緊的水平彈性長繩上的兩點、相距14.0，點在點A的右方，如圖8所示當一列簡諧橫波沿此長繩向右傳播時，若點A的位移達到正極大時，點B的位移恰為零，且向下運動；經過1.00后，點的位移為零，且向下運動，而點B的位移達到負極大，則此簡諧橫波的波速可能等于() 圖8. 0 解析本題考查振動以及波動的傳播規(guī)律，只有理解波動(圖象)傳播的規(guī)律，準確把握波動過程中的圖象關于時間和空間的周期性，才能做出

12、確切和完整的判斷 由于波向右傳播，據(jù)“點A位移達正極大時，點B的位移恰為零，且向下運動”，可畫出此時點A、B間的最簡波形，如圖所示因未明確點A、間距離與波長的約束關系，故點A、B間的距離可能存在“周期性”即 圖9（1(/)），(10，1，2，) 因所給定時間與周期的關系未知，故運動時間也可能存在“周期性”即 （2(/)）1.00（20，1，2，）因此可能的波速為 /（2）/(1)當20，10時，.；當20，1時，（20，隨1增大而減小)當2，10時，.；當2，1時，0（10，隨2的增大而增大） 據(jù)以上計算數(shù)據(jù)，不可能出現(xiàn)選項BD的結果，故選項可能是正確的對于該題的計算結果必須明確知道，波的傳播

13、速度與介質是一一對應的，即同一均勻介質中的波速是一確定的值，不同的均勻介質的波速一般不同由于該題并沒有給出波在何種介質中傳播，故波的速度可能是兩個選項中之一 例7圖10甲所示為一列簡諧波在0時的波形圖，圖10乙是這列波中質點P的振動圖線，那么該波的傳播速度和傳播方向是() 圖10，向左傳播 0，向左傳播 ，向右傳播 0，向右傳播 解析由圖10甲可讀出100，由圖10乙讀出，據(jù)得，50 將圖10乙所示的-圖線延長到20時刻，可以看出質點P運動方向向上；再看圖10甲，波若向右傳播，則質點P運動方向向下；波若向左傳播，則質點P運動方向向上，故判定波是向左傳播的綜上所述，本題正確答案為選項 利用圖象的

14、交點解題 例8在如圖11(a)所示的電路中，標準電阻0.0，其阻值不隨溫度變化，R1為可變電阻電源電動勢E.0，內阻忽略不計這些電阻周圍溫度保持25，電阻R的電壓與電流的關系如圖1(b)所示 圖11(1)改變可變電阻R1，使電阻R和電阻0中消耗的電功率相等時，通過電阻的電流是多少?加在電阻R兩端的電壓是多少? (2)電阻R向外散熱與周圍溫度有關若溫度相差1放熱5.010-4，這時電阻R上的溫度是多少? (3)改變電阻1的阻值，使ABBA，這時通過電阻的電流和電阻1的阻值各是多少? 解析（）由00/0可知，標準電阻0的伏安特性曲線是如圖11(b)所示的直線因為1、和0是串聯(lián)，所以 R0R1R，

15、R01R由電阻R與0消耗功率相等，得 R2R020，則0 在伏安特性曲線圖1(b)上，交點P滿足上述條件由P點坐標可知，這時加在電阻R上的電壓為25，通過電阻R的電流為2. （）當電能轉化的內能與外界進行熱交換所消耗的內能達到動態(tài)平衡時，電阻R的溫度不再升高設電阻R上的溫度增量為，則 R2，R2.電阻R的溫度為037.5 (3)要使ABBA，必須使10因為電源的內阻0，所以 R0R，電阻R上的電壓為 RR07.01 0000 在圖11(b)中作出上式相對應的直線，該直線與電阻R的伏安特性曲線相交于點Q，從點Q的坐標可知ABBA時通過R的電流為.0 利用圖象求解相遇問題 例9如圖12(a)所示，

16、兩單擺擺長相同，平衡時兩擺球剛好在豎直平面內相接觸，現(xiàn)將擺球A向左拉開一小角度后釋放，碰撞后，兩擺球分開且分別做簡諧運動，以、分別表示擺球、的質量，則() 圖12如果，下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置右側 如果，下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置左側 無論兩擺球的質量之比是多少，下一次碰撞不可能在平衡位置右側 無論兩擺球的質量之比是多少，下一次碰撞不可能在平衡位置左側 解析由于碰撞后兩擺球分開各自做簡諧運動的周期相同，任意作出B球的振動圖象如圖12(b)所示，而A球碰撞后可能向右運動，也可能向左運動，因此A球的振動圖象就有兩種情況，如圖12(b)中1和2從圖中很容易看出無論兩擺球的質量之比是多少，下一次碰撞

17、只能發(fā)生在平衡位置即選項正確 例10在地面上以初速度20豎直上拋一物體A后，又在同一地點以初速度0豎直上拋另一物體B，若使兩物體能在空中相遇，則兩物體拋出的時間間隔必須滿足什么條件?(不計空氣阻力) 解析如按通常情況，可依據(jù)題意用運動學知識列方程求解，這是比較煩瑣的如果轉換思路，依據(jù)02作-圖象，則可使解題過程簡化如圖13所示，顯然，兩條圖線的相交點表示物體A、B相遇的時刻，縱坐標對應位移AB由圖1可直接看出滿足關系式20/(0)/時，物體A、B可在空中相遇 圖13利用圖象分析處理物理實驗數(shù)據(jù) 在實驗中要研究某兩個物理量間的關系，常常是改變條件測量若干組數(shù)據(jù)用圖象法來處理如果物理量之間的關系不

18、是線性關系，需要經過適當?shù)拇鷵Q而轉化為線性關系 圖14例如，測勻變速運動的加速度，作出-圖象，利用斜率求加速度；用伏安法測電阻，可作出U-圖象利用斜率求電阻；用單擺測重力加速度時，可代換作出L-2圖象，則直線的斜率為42；測電源的電動勢和內阻，可作出U-I圖象，由圖象與坐標軸的交點求出電源的電動勢和內阻 例11測電容器的電容的實驗如圖14所示實驗器材有帶數(shù)字顯示的學生直流穩(wěn)壓電源、秒表、待測電容(約1000左右)、電阻(10)、量程1的電流表，還有開關、導線若干首先閉合開關，給電容器充電然后斷開開關使電容器開始放電在斷開開關的同時開始計時，實驗時直流穩(wěn)壓電源的示數(shù)是10，測得電容器放電的時間與

19、電流的關系如下表所示求電容器的電容 時間/s051015202530354555電流/mA0.940.600.400.250.150.100.070.040.020.01解析測量電容器電容的基本原理是利用公式C電容器兩端電壓為10，測出電容器的電量是本題的關鍵 計算電量的公式是由于題中給出的電流是隨時間變化的變量，不能用公式直接計算我們可以想象，如果畫出放電電流與時間的關系圖線，它應該是一條曲線用縱軸表示電流，橫軸表示時間，則電流圖線與時間軸所圍面積就是所求的電量如圖15所示是根據(jù)電容器放電時間與電流的關系測得的數(shù)據(jù)畫出的i-t圖每個小正方形面積所表示電量的數(shù)值是 S00.10-30-4 圖15計算時，我們采取四舍五入的方法對于曲線下所圍面積超過小方格一半的，按1個方格的電量計算，對于不到一半的小方格舍去圖15中打勾的方格即為選取計算電量的方格，總計有21個電容器未放電時所帶電量為 0-40-2，電容器的電容為 /0-303