例谈图像在高中物理中应用

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1、例谈图像在高中物理中应用【摘要】物理学中图像能形象地表述物理规律，直观地描述物理过程，鲜明地表示物理量之间的相互关系及变化趋势，所以图像在中学物理中有着广泛应用，本文就此进行分析与阐述。【关键词】图像高中物理应用高中物理中的图像法就是根据题意把抽象复杂的物理过程有针对性地运用数学图像来描述两个物理量之间的关系，直观形象地展示物理规律的一种解题方法。运用物理图像法分析解答问题直观、形象、简捷，经常能取到意想不到的效果。这种方法在启迪学生思维、提高学生解题技能和运算速度上都有很大帮助。一、理解图像表示的物理意义在高中物理中，用坐标系描述物理量间的变化规律的例子非常普遍，如力学

2、中的位移图像(s-t)和速度图像(v-t)；简谐运动图像和机械波图像，分子间的作用力(分子力)与距离关系的图像等，而且有些图像从形状上看十分相似，如果学生没有准确把握图像所表达的物理意义，就很容易混淆。所以教师要注重对学生解析坐标图像能力的培养。现以一些实例谈谈怎样解读坐标图像的物理意义及图像的变化规律。例如，学生对位移一时间图像和速度一时间图像的理解，教师要应从点、线段、斜率、面积等方面加以引导，明确图像研究的内容。图1是位移一时间关系的图像(s—t)一个运动物体，随着时间的推移，它位置不断地改变，位移不断地变化，在这一变化中，涉及两个变量：时间t和位移S。用图像法来反

3、映时间t和位移S的关系，如图1甲和乙所示，分别形象、直观、简洁地描述物体在做匀速直线运动和匀变速直线运动。图甲所示位移和时间关系的图像是一条过原点的直线，它反映了在匀速直线运动中，位移随时间成正比例的变化规律，即它的图像是s=vt的正比例函数;图乙是物体做匀变速直线运动的图像，是的二次函数图线，是抛物线。又如，在速度一时间图像里，图像上的任一点表示这时物体的速度，任一段线段表示在一段时间内物体速度的变化量，斜率表示物体的加速度，图像围成的面积表示物体在一段时间内发生的位移。但并不是每一项内容在每一个图像里都有物理意义。面积的意义也会扩展：表示横、纵坐标物理量的乘积。在X、

4、Y两地测物体的加速度，得到加速度一力的图像如图2所示，可以解读图像得到的物理信息有。A.X地的重力加速度大于Y地的重力加速度B.X地的重力加速度小于Y地的重力加速度C.X地物体的质量大于Y地物体的质量D.X地物体的质量小于Y地物体的质量分析这时，图像中直线与纵轴的交点表示在不受拉力时物体的加速度，即重力加速度；而图像的斜率表示纵轴与横轴的比，即质量的倒数。答案选A和Do虽然在这个图像里横坐标为拉力F的大小，不是合外力,但我们可以将纵轴向右平移，使图像过坐标原点，这里F就表示合外力了，斜率并没有变化。所以在研究过程中可以适当变换坐标轴所表示的物理量的意义。二、运用图像启发解

5、题思路（一）图线与坐标轴所围的“面积”表示相关的过程量（如图1所示），如在v—t图像中，图线与坐标轴所围“面积”表示位移；在F—s图像中，图线与坐标轴所围"面积”表示力做的功；在F—t图像中，图线与坐标轴所围“面积"表示力的冲量；在i—t图像中，图线与坐标轴所围“面积”表示流过导体的电荷量等。（二）图线上某一点的坐标与坐标轴所围的“面积”表示相关的状态量（如图2所示），如在U—I图像中，图线上任一点与坐标轴所围的”面积”等于对应状态的电功率。图像中的“面积”表示什么，只要看两坐标轴所表示的物理量的乘积是过程量还状态量便可知。例题如图3所示，两个质量完全一样的小球，从光滑的

6、a管和b管由A处静止滑下至C处滑出，设转弯处无能量损失，a、b管构成一个矩形。关于两球滑到底端所用的时间的说法中正确的是（）oA.ta二tbB.ta>tbC.ta