物理图像在解决物理问题中的应用

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1、物理图像在解决物理问题中的应用池州市第三中学吴彭虎［内容摘要］图像法解题是物理学习中常用的方法。在中学物理各个物理模块中几乎都要应用，对解决物理问题形象、直观、节省时间起到事半功倍的效果。本人对其作一点归纳、总结，对学生在后期的复习中起到点系统指导作用，不对之处希望能得到同行的指正。在认识物理图像我们都是从以下几个方面掌握。1、轴，2、斜率，3、面积，4、截距，5、图线交点等在不同的图像中明确其物理意义。［关键词］图象斜率面积交点一、对坐标轴的认识分清横、纵轴代表的物理量，明确其意义。同学们在物理图像题经常将横坐标看错，把位移当作时间来看。在运动学中的纵作标速度

2、v，经常看成位移x。面对此种情形我以专题训练如：例1：甲质点做直线运动的x-t图像和乙质点做直线运动的v-t图像如图所示，图1t/sx/m012321下列说法正确的是A．甲质点在3s内通过的位移为2mB．甲质点在0-1s内做匀速直线运动C．乙质点沿直线向一个方向运动D．乙质点的加速度不变答:(c)将x-t图像和v-t图像放在一起训练，使学生分清纵轴的意义。例2:如图，一有界区域内，存在着磁感应强度均为B，方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场，磁场宽度均为L的正方形线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上。使线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域

3、，以逆时针方向为电流的正方向，能反映线框中感应电流变化规律的是图6答:(AC)解析：根据法拉第的电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得：I==，A对；同理由得，，所以C对往往有些同学会漏填C答案。二．利用图像斜率的物理意义求解一些物理问题不同的图像中斜率的含义不同:x-t图像中的斜率表示该时刻的速度；v-t图像中的斜率表示的是加速度；在弹簧的伸长量X与所受拉力F之间的关系图中则表示劲度;在电势Φ与电势方向上距离x的图像中表示场强E;在磁感应强度B与时间t图像中表示磁感应强度B与时间t的变化率等等。例析其中几个如下：O甲乙tt1x例3、质点甲、乙做直线运动的位移—时间图

4、像如图所示，则（A）(A)在运动过程中，质点甲比质点乙运动的快；(B)从0-t1时间，两质点的位移相同；(C)当t=t1时刻，两质点的速度相同；(D)质点甲的加速度大于质点乙的加速度。例4、汽车运动的速度-时间图象如图4所示，那么汽车在4s末的速度为______m/s，在4s内的加速度为_______m/s2。（答:8m/s1m/s2）图中斜率表示加速度。6例5、如右图所示，质量相同的木块A、B用轻弹簧连接置于光滑的水平地面上，开始弹簧处于自然状态，现用水平恒力F推木块A,从开始到弹簧第一次被压缩到最短的过程中，当两木块速度相同时，t2t10Vt加速度_____

5、___;当两木块加速度相同时，速度。25L/cmF/N1510205300-300解析可以作相对运动过程图像，可看出：当二者速度相同时，>;当两木块加速度相同时，速度。在用数学方法无法求解时，不妨用图像法会豁然开朗。例6．由实验测得弹簧的长度L与弹力F的关系如图7所示，则弹簧的原长为25cm劲度系数为1500N/m。此处斜率反映是劲度系数。例7、在“用电压表、电流表测定电池的电动势和内电阻”的实验中所用电路如图（a）所示，如果根据实验数据画出U-I图线如图(b)所示，则电池的电动势是_________V，内电阻是Ω；解析:可将图线延长纵截住约1.53V,横截住0

6、.55A,斜率表示内阻r=1.14Ω。θabcdPQ图（甲）图（乙）B/Tt/st10t2例8、如图（甲）所示中bacd为导体做成的框架，其平面与水平面成θ角，质量为m的导体棒PQ与ab、cd接触良好，回路的电阻为R，整个装置放于垂直框架平面的变化的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图（乙）所示，PQ始终静止，则0~ts内（t=0时刻，安培力大于mgsinθ），PQ受到的摩擦力Ff的分析情况正确的是（）6A．Ff先减小后增大，且在t1时刻为零B．Ff先减小后增大，且在t1时刻Ff=mgsinθC．Ff先增大后减小，且在t1时刻为最大值D．Ff先增大后减小，且在t1

7、时刻Ff=mgsinθ解析:在本题中线框围成面积不变，而磁感应强度与时间的斜率即磁感应强度的变化率也不变，由此我们根据法拉第的电磁感应定律知道经过PQ的电流大小和方向都不变，但磁场变了，故由F=BIL知道，所受的安培力发生了变化，安培力的方向沿斜面向下，后向上。所以选择B答案。三、利用图像中图线所围成的面积意义解题在v-t图像中的面积表示的是位移；F-x图像中则反映做功；F-t图像中可表示的是冲量；在电流i-t中还可能反映的是经过导线的电荷量等。例析如下：例9、一辆汽车由静止以2m／s2的加速度启动，沿平直的公路作匀加速运动，启动后的10s末关闭发动机，汽车关闭

8、发动机后又以大小为lm/