物理圖象在高考中的應(yīng)用分析.ppt

1、物理圖象在高考中的應(yīng)用,一、中學(xué)物理中常見(jiàn)的圖象類型 限于中學(xué)教學(xué)知識(shí)水平，在中學(xué)物理范圍內(nèi)，常用的函數(shù)圖象有以下一些類型:正比例函數(shù)圖象、反比例函數(shù)圖象、一次函數(shù)圖象、二次函數(shù)圖象、正弦余弦函數(shù)圖象，除了上述幾種函數(shù)圖象外，中學(xué)物理還接觸了一些函數(shù)關(guān)系圖線，如分子之間作用力與分子間距離的關(guān)系圖線；閉合電路輸出功率與外電阻的關(guān)系函數(shù)圖線；原子核的平均結(jié)合能與原子核質(zhì)量的關(guān)系圖線等等。,例1在、坐標(biāo)里有一系列曲線，如圖131所示，它們的坐標(biāo)代表的物理 量分別列于下表，指出表中各量的函數(shù)關(guān)系各屬于哪一種曲線，請(qǐng) 用、填在表中“曲線”空白欄里（C為拋物線，E為雙曲線一支）。,二、圖象的數(shù)學(xué)特征及其反

2、映的物理意義 物理圖象直觀地反映了有關(guān)的物理量之間的函數(shù)關(guān)系，而這種關(guān)系又體現(xiàn)了某個(gè)物理規(guī)律，這是我們?cè)谥谱骰蚍治鑫锢韴D象時(shí)，必須弄清的問(wèn)題。圖象所反映的物理規(guī)律，常常是與圖象本身的許多數(shù)學(xué)特征相對(duì)應(yīng)的。如果我們已尋清了這些數(shù)學(xué)特征與物理意義的聯(lián)系，那么整個(gè)物理規(guī)律也就容易掌握了。那么，我們應(yīng)當(dāng)注意圖象的哪些數(shù)學(xué)特征呢,1、函數(shù)的定義域和物理圖象的適用范圍 函數(shù)都有一定的定義域和值域，然而，作為反映物理量之間的各種函數(shù)關(guān)系的定義域和值域，又受到物理規(guī)律本身適用范圍的限制。這么一來(lái)，就使物理圖象有它本身特定的適用范圍。在閉合電路中，路端電壓與干路電流強(qiáng)度的關(guān)系圖線只有在實(shí)驗(yàn)條件下是成立的（如圖1

3、3-2實(shí)線）。若I0時(shí)，失去了實(shí)驗(yàn)意義。若I=Im時(shí)，電流太大，可能燒壞電源，這也是實(shí)驗(yàn)本身所不允許的，故在這兩區(qū)域附近的圖線也只能用虛線表示。,2、圖象中的斜率,圖象中的數(shù)學(xué)特征之一是圖象上某一點(diǎn)的斜率，而在物理圖象中這個(gè)斜率往往都是表征了一個(gè)重要的物理量或物理常數(shù)。如勻變速直線運(yùn)動(dòng)的圖線（圖13-4）中的斜率表示加速度；在電磁感應(yīng)中，磁通量與時(shí)間的關(guān)系圖線（圖13-5）的斜率表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。,3、圖象中的截距,所謂截距，就是指圖象與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)到原點(diǎn)的距離，這些截距也往往反映了物理變化過(guò)程中的某些特殊情況物理量的臨界值。如圖132所示，該圖線在縱坐標(biāo)上的截距反映了當(dāng)電路開(kāi)路時(shí)（I=0

4、）的路端電壓值，它恰好等于電源的電動(dòng)勢(shì)E，該圖線在橫坐標(biāo)上的截距，表示了電路短路時(shí)（V=0）的最大電流值，Im=E/r。,4圖象的面積,在物理圖象中，有時(shí)圖線和坐標(biāo)軸所圍的面積，也具有對(duì)應(yīng)的物理意義。 如圖134所示的速度圖線中，物體在一段時(shí)間的位移與圖中陰影部分的“面積”等值；在圖137所示的力位移函數(shù)關(guān)系圖象中，陰影部分有關(guān)“面積”分別表示恒力或變力在某段位移所做的功。,5圖象中的極值,某些曲線圖象上，極值坐標(biāo)具有一定的物理含義。如豎直上拋運(yùn)動(dòng)的圖線；全電路輸出功率與電流關(guān)系的圖線，輸出功率與外電阻變化關(guān)系的圖線和振動(dòng)的圖線等等，這些圖線的極點(diǎn)坐標(biāo)都反映了一定的極值和產(chǎn)生條件。也可以根據(jù)極

5、點(diǎn)左右圖象的走向來(lái)判斷某一物理量隨著另一物理量的變化規(guī)律。,6圖象的交點(diǎn),在應(yīng)用圖象解題時(shí)，往往圖線會(huì)相交。而不同的圖象交點(diǎn)的物理意義也不同。如v-t圖象的交點(diǎn)表示此時(shí)的速度相同（即方向相同，大小相等）；s-t圖象的交點(diǎn)表示此時(shí)位移相同，即相遇；等等。 除了上述歸納的具有一定共性的特征外，某些個(gè)別函數(shù)圖象還有自己獨(dú)有的某些數(shù)學(xué)特征，如正弦函數(shù)圖象中的周期和初相位等等。,三、物理圖象的運(yùn)用,一、力學(xué)中的圖象 1位移時(shí)間圖象 位移時(shí)間圖象中，圖線反映的是物體的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律，從圖象中可判斷物體作什么運(yùn)動(dòng)。圖線的斜率代表物體運(yùn)動(dòng)的速度大小，縱軸的截距表示時(shí)物體的位移，橫軸上的截距表示位移為零所

6、需的時(shí)間。圖線的交點(diǎn)表示兩物體相遇。,例1圖1310是甲、乙、丙三物體在一條直線上運(yùn)動(dòng)的位移隨時(shí)間變化的圖象，試判斷它們分別作什么運(yùn)動(dòng)？ P點(diǎn)表示什么？,解：本題切不可將甲看為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，乙為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，丙為斜拋運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)位移時(shí)間圖線的物理意義，可知甲、乙兩物體任何時(shí)刻，各點(diǎn)的斜率始終不變，故甲、乙兩物體均作勻速直線運(yùn)動(dòng)。只不過(guò)起始位置和運(yùn)動(dòng)方向不同而已。丙物體的圖線為拋物線，故丙作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，P點(diǎn)則表示甲、乙、丙三物體在t1時(shí)刻相遇。,2速度時(shí)間圖象,速度時(shí)間圖象是描述做直線運(yùn)動(dòng)的物體其速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，從圖象上可判斷物體作什么運(yùn)動(dòng)，圖線的斜率表示加速度的大小，縱軸上的截距

7、代表物體起始時(shí)刻的速度，橫軸的截距表示速度為零時(shí)所需的時(shí)間。圖線的交點(diǎn)表示速度相等，圖線與時(shí)間軸所圍的“面積”表示物體在對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移，在時(shí)間軸上方的“面積”為正，下方為負(fù)，上、下面積的代數(shù)和反映的是物體的位移。,例2某物體作直線運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖線如圖13-12所示，求物體在06秒內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；6秒內(nèi)的位移。,解：0-3秒內(nèi)v-t圖線為一直線，故物體作勻加速直線運(yùn)動(dòng)。其加速度a1=2/3（m/s2），34秒內(nèi)v-t圖線平行于t軸，則物體作勻速直線運(yùn)動(dòng)，v=2m/s。45秒內(nèi)的v-t圖線為直線，故作勻變速運(yùn)動(dòng)。其加速度a=-2m/s2，56秒內(nèi)的v-t圖線為直線，v隨t的增加而增大，故物體

8、作反向勻加速直線運(yùn)動(dòng)。C點(diǎn)表示物體的速度為零。 6秒內(nèi)的位移 米,3力位移圖線 在處理變力做功的問(wèn)題時(shí)，利用圖線則較為簡(jiǎn)便，使問(wèn)題得以解決。例3一長(zhǎng)為的均勻鐵鏈，在靜止時(shí)有一段L0垂掛在桌沿下方（圖13-17a所示），求鐵鏈從靜止開(kāi)始無(wú)摩擦的下滑，當(dāng)末端滑至桌邊沿時(shí)鐵鏈的速度？,解：設(shè)鐵鏈的線密度為0，在下落過(guò)程中隨著下落的長(zhǎng)度增加而使其產(chǎn)生加速運(yùn)動(dòng)的“重力”增加，所受的力與下落的位移是線性關(guān)系。如圖13-17b所示。當(dāng)鐵鏈末端滑至桌邊沿時(shí)，變力所做的功為梯形OABC的面積S，由動(dòng)能定理得：,F-X圖線與橫軸所圍的“面積”反映的是F在空間X上的積累效應(yīng)，表示F所做的功，對(duì)于F是恒力、變力，F(xiàn)與

9、X是成線性還是非線性的關(guān)系均成立。在定量和定性分析問(wèn)題時(shí)都較為簡(jiǎn)便,4力時(shí)間圖線 力-時(shí)間圖象是描述物體所受外力與時(shí)間的關(guān)系，圖線與橫軸所圍的“面積”表示力在時(shí)間上的積累效應(yīng)。即外力的沖量等于物體動(dòng)量的改變量。 例4質(zhì)量為5kg的物體受到2t的外力作用，由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，問(wèn)作用了10秒時(shí)，物體的速度為多大？,解：根據(jù)題意作出了F-t圖線如圖13-18所示。 ABO的面積，則表示F作用了10秒的動(dòng)量的增量。 S = P = m v v=20m/s,5力加速度圖象 F-a圖象是用來(lái)描述物體所受合外力與物體獲得的加速度的關(guān)系圖線。圖線的斜率反映的是物體的質(zhì)量。 例5用如圖13-19a裝置研究“質(zhì)量一定

10、時(shí)加速度與作用力的關(guān)系”，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作得圖象如圖13-19b的圖線（實(shí)線）問(wèn)： 物體的質(zhì)量為多少？ 若圖線在橫軸上有段截距OA，應(yīng)如何調(diào)整裝置？,解：據(jù) 得 從圖可知，物體未受外力時(shí)，就有加速度，所以應(yīng)把帶滑輪的一端稍微墊高，直到小車能沿木板勻速下滑為止。,6振動(dòng)和波的圖象 振動(dòng)和波動(dòng)圖象，是中學(xué)物理教學(xué)中一個(gè)很重要的內(nèi)容。從外形看很相似。因而兩者很容易產(chǎn)生混淆，處理有關(guān)問(wèn)題時(shí)學(xué)生一般都感到困難。為此，從下面幾個(gè)方面對(duì)比起來(lái)加以討論。,（二）熱學(xué)中的圖象,分子間相互作用F-r圖線 物體內(nèi)分子間既存在引力，又存在斥力，它們的大小都跟分子間的距離有關(guān)。圖13-22所示，、分別表示分子間的斥力和引

11、力隨分子間的距離的變化規(guī)律，引力和斥力都隨距離的增大而減小，不同的只是斥力比引力隨距離變化快些。 通常所說(shuō)的分子力，是指分子間引力和斥力的合力，即對(duì)外表現(xiàn)出的引力或斥力。當(dāng)r=ro時(shí)，斥力等于引力，則F=0；當(dāng)rro時(shí)，斥力小于引力，則F表現(xiàn)為引力；當(dāng)r10ro時(shí)，斥力和引力幾乎減至為零，故F為零。,（三）電學(xué)中的物理圖象 1伏安特性曲線圖象,2電磁感應(yīng)圖象,正弦交流電中的圖象 當(dāng)閉合導(dǎo)線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果閉合電路內(nèi)的磁通量發(fā)生周期性變化，則其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流、磁通量都是按正弦或余弦規(guī)律變化。 如圖所示, 從圖象可知其幅值，周期、頻率。 鋸齒圖象和方形圖象 鋸齒圖象和方形圖象所反映的是一種周期的函數(shù)關(guān)系，在不同的特定物理問(wèn)題中，有著不同的具體的物理意義。,課堂