图象在中学物理中的应用

《图象在中学物理中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、图象在中学物理中的应用图象在中学物理中的应用图象的特点是具有直观性和形象性，可以直观地把自变量与因变量的依赖关系表示出来，因此，利用图象来分析讨论有关物理问题，不仅可以避免繁杂的计算，使问题变得比较形象、直观，而且可以加深对物理概念，物理规律的理解，也有助于数学和物理相结合的综合能力的培养和提高。图象解题的特点图象解题的关键是：搞清图象所揭示的物理规律或物理量间的函数关系。具体地讲，就是必须明确横、纵坐标物理量的意义和单位的大小，明确有关斜率、截距、面积、极值点、交点的物理意义。1.1图象斜率反映的物理量。斜率是图象的重要特征之一，一定要明

2、确它的物理意义。例如：位移—时间图象（s-t图）的斜率反映物体运动的速度。如图一（a）表示匀速直线运动（斜率k=tgα不变），图一（b）表示加速运动（斜率增大）。热学中P-T图线中的斜率表示体积的倒数。在电学中的I-U图中斜率表示R的倒数，等等。我们只有正确的把这一数学特征与物理意义对应起来，才能顺利地应用图象解题。1.2图象的截距反映某一物理量的量值，根据图象的截距可以迅速判断某一物理量的大小。例如在匀变速直线运动的V-t图中，V轴上的截距表示初速度V0，t轴上的截距表示速度为零的时刻。在测电源电动势和内阻的实验中U-I图中U轴上的截距表

3、示电动势，I轴上的截距则表示短路时的电流。1.3图象与横坐标所围成的面积也代表一定的物理意义，也同样能反映大量的物理信息。比如，V-t图象的面积表示物体的位移，P-V图象的面积表示气体做功的多少，F-S图象的面积也表明做功的大小，F-t图象的面积表明力冲量的大小，U-I图象的面积表明电功率的大小。1.4图象的极值点坐标，反映变化过程的极大值或极小值及产生的条件。如竖直上抛运动的S-t图；全电路的输出功率与电流关系的P-t图；振动图象X=Asin()，分别如图二的（a）、（b）、（c）所示。2.中学物理中的常见图象及其应用2.1图象在力学中的

4、应用2.1.1用力的图示解题例1：用细绳OA、OB悬挂一个重物[如图三（a）]，在保持重物位置不变的前提下，使绳的B端沿半径等于绳长的圆周轨道向C点移动的过程中，绳OB上的张力大小如何变化？解：本题用力的图示求解比较直观、明了。根据物体重力mg的大小和方向不变，OA绳的张力方向不变，因此可作力的图示[如图三（b）]，由图可看出当B端移向C点的过程中，绳的张力是先减小（B→G），后增大（G→C）。2.1.2图象求解变力做功例2：高度为L，截面积为S1的长方体木块浮于水面高度为L的圆柱形杯中。如图四（a）所示，现用细长的针将木块匀速压至杯底，问

5、：这一过程中针的压力做了多少功？已知，杯的底面积是木块截面积的2倍（S2=2S1），木块密度是水密度的一半。解：木块从初始位置到刚好全部浸没水中的距离中，F1=F浮-G=kx木块浸没时，F浮=水gLS1=2gLS1木块所受压力F2=F浮-G=gLS1作（压力—位移）图象，即：（F-x）图，如图四（b）所示2.1.3图象在运动学中的应用运动学的方程较多，在解题中公式用得不当，会给运算带来麻烦，且对问题的讨论也不方便，如能运用图象解题则可以帮助我们建立正确的方程，讨论问题也较清楚、直观。例3火车甲以速度V1向前行驶，发现前方S米处另一辆火车乙正

6、以速度V2（V2V1）做匀减速运动，加速度的大小为，火车甲为了避免与火车乙相撞，也开始做减速运动，则加速度的大小至少为多少？解：因为二者均作匀减速运动，所以它们的V-t图都是直线，根据题意可作图五，图中阴影部分的面积即是甲、乙两车停下时它们的位移差S1。当S＜S1S＜时它们相遇有共同的速度。如图中的点。此时的解是（由图可知）当S≥S2，既S≥时，此时的解由图可知由此可见，利用图象不但物理过程清楚。还可以避免漏解。2.2图象在简谐振动和简谐波中的应用。通过振动图象可以读出该质点振动的振幅A，周期T，其次能确定该点在某一时刻t1的位移X1，加速

7、度，速度的方向。从简谐波的图象中可以读出波动中各质点的振幅A，波长。在图中任选一点，可以确定该质点此时的位移，加速度方向，判断此时该质点振动的速度方向。2.3图象在热学中的应用热学的图象很多，如P-V图，P-T图，V-T图，如能利用图象来描绘理想气体状态的变化过程，对解题会带来方便。例4一定质量的某种理想气体的状态变化过程是，由A状态经等压膨胀到B状态，再经过等容降压到C状态，最后经等温变化回到A状态，则整个循环过程是吸热还是放热？解：根据气体变化过程描绘出P-V图（如图六所示），则图线围成的面积表示气体做功（、），再过M点作一直线，则在轴

8、和轴上的截距分别表示对应的物距与像距，过M点作平行于轴的直线为基准线。例6已知=10cm，当=30cm；=20cm；=15cm；=10cm；=5cm，所对应的像距分别是多少？像是