|
物理圖像類問(wèn)題教學(xué)淺析
甘肅省酒泉師范學(xué)校 許開(kāi)明 2014/5/31 9:58:44
縱觀歷年高考，圖像類問(wèn)題在高考試題中是不可缺少的題目。圖像類問(wèn)題對(duì)學(xué)生的物理和數(shù)學(xué)知識(shí)有較高的理解和應(yīng)用要求，因此往往是學(xué)生學(xué)習(xí)和解題的難點(diǎn)，因此如何處理好圖像類問(wèn)題，成為了老師教學(xué)的重點(diǎn)問(wèn)題，也是學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中不可避免的一個(gè)問(wèn)題。
物理圖像是形象描述物理過(guò)程和物理規(guī)律的有力工具，也是解決物理問(wèn)題的一種手段。所謂物理圖像就是在直角坐標(biāo)系中繪出的兩個(gè)軸所表示的相關(guān)物理量之間的聯(lián)系。物理圖像區(qū)別數(shù)學(xué)圖像的根本就是它富有明確的物理意義，體現(xiàn)具體的物理內(nèi)容，描述清晰的物理過(guò)程。用圖像表示物理規(guī)律是高中階段常遇到的問(wèn)題，正確合理使用圖像有利于我們對(duì)問(wèn)題的分析，有利于加深對(duì)規(guī)律的理解，有利于縮短解題時(shí)間，提高解題效率。
一、物理圖像的含義
歸納高中物理課本和高考試題中出現(xiàn)的物理圖像，力學(xué)中有：位移—時(shí)間圖像、速度—時(shí)間圖像、力—時(shí)間圖像、力—位移圖像、彈簧彈力—彈簧長(zhǎng)度（或伸長(zhǎng)量）圖像、加速度—時(shí)間圖像、加速度—力圖像、加速度—質(zhì)量（或質(zhì)量的倒數(shù)）圖像、振動(dòng)圖像、波動(dòng)圖像等，電磁學(xué)中有：導(dǎo)體的伏安特性曲線、電壓—時(shí)間圖像、電流—時(shí)間圖像、電源的輸出（電壓—電流）特性曲線、磁感應(yīng)強(qiáng)度—時(shí)間圖像等，原子物理學(xué)中的衰變圖像、平均結(jié)合能圖像等。
所有以上的物理圖像都形象直觀地反映了物理量的變化規(guī)律，它們有很多共性或類似的地方，我們可以從總體上把握物理圖像。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)每個(gè)物理圖像，必須關(guān)注以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。
1．橫軸與縱軸所代表的物理量和單位
明確了兩個(gè)坐標(biāo)軸所代表的物理量，則清楚了圖像所反映的是哪兩個(gè)物理量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。有些形狀相同的圖像，由于坐標(biāo)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，如勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移—時(shí)間圖像和初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖像、振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像等。
另外，在識(shí)圖時(shí)還要看清坐標(biāo)軸上物理量所注明的單位。
2．圖線的特征
注意觀察圖像中圖線的形狀是直線、曲線，還是折線等，分析圖線所反映兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，進(jìn)而明確圖像反映的物理內(nèi)涵。如金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線反應(yīng)了電阻隨溫度的升高而增大。圖線分析時(shí)還要注意圖線的拐點(diǎn)具有的特定意義，它是兩種不同變化情況的交界，即物理量變化的突變點(diǎn)。
3．截距的物理意義
截距是圖線與兩坐標(biāo)軸的交點(diǎn)所代表的坐標(biāo)數(shù)值，該數(shù)值具有一定的物理意義，如有圖1為電源的路端電壓U隨電源中電流I變化的關(guān)系圖像，縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)，橫軸上的截距表示短路電流。
4．斜率的物理意義
物理圖像的斜率代表兩個(gè)物理量增量的比值，其大小往往代表另一物理量值。如S-t圖像的斜率為速度，v-t圖像的斜率為加速度、U-I圖像的斜率為電阻等。
5．圖像中圖線與坐標(biāo)軸所圍面積的物理意義
有些物理圖像的圖線與橫軸所圍的面積的值，它常代表另一個(gè)物理量的大小。如v-t圖中，圖線與t軸所夾的面積代表位移，F(xiàn)-s圖像中圖線與s軸所夾的面積代表功，F(xiàn)-t圖像中圖線與t軸所夾的面積代表力的沖量等。
二、物理圖像的應(yīng)用
在物理圖像類問(wèn)題的復(fù)習(xí)中，要特別注意對(duì)圖像的總體認(rèn)識(shí)，讀懂圖像反映的物理意義，在圖像類問(wèn)題教學(xué)和練習(xí)中注重對(duì)以上六個(gè)方面的歸納、總結(jié)，注意對(duì)題目進(jìn)行梳理，可有效地提高解題效率和準(zhǔn)確率。歸納下來(lái)，可分為以下幾類：
1．從圖像中獲取信息
【例1】（2006全國(guó)I卷24題）一質(zhì)量為m＝40kg的小孩子站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上。電梯從t＝0時(shí)刻由靜止開(kāi)始上升，在0到6s內(nèi)體重計(jì)示數(shù)F的變化如圖所示。試問(wèn)：在這段時(shí)間內(nèi)電梯上升的高度是多少？取重力加速度g＝10m/s2。
分析：小孩的質(zhì)量為40kg,他的體重就是400N，從圖像上知道，在0至2s末，小孩處超重狀態(tài)，電梯加速上升；2s末至5s末，體重計(jì)示數(shù)等于小孩體重，說(shuō)明電梯勻速上升；5s末至6s末，小孩處失重狀態(tài)，電梯減速上升。
解：前2s內(nèi)，電梯勻加速上升，其加速度
.......
分析與解：先把表中的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)標(biāo)在圖中，根據(jù)各點(diǎn)排列的趨勢(shì)，本題中用光滑的曲線把各點(diǎn)連起來(lái)，注意除去明顯偏移曲線的個(gè)別點(diǎn)，如上右圖所示。由于小燈泡的電阻隨著溫度而變化，因此不可能列式計(jì)算回路中的電流。只能根據(jù)圖像求解，畫出電池的路端電壓與電流的圖線，如上圖所示，兩圖線的交點(diǎn)即表示小燈泡和電源都“認(rèn)可”的電流電壓值，因此可得小燈泡工作電流為0．35A，工作電壓為0．80V，算得小燈泡實(shí)際功率為0．28W。
圖像問(wèn)題有著如此重要的地位和意義，在復(fù)習(xí)階段做一定量的練習(xí)是必要的，但不注意總結(jié)無(wú)疑將事倍功（未完，下一頁(yè)）
附件下載：點(diǎn)擊下載查看全文
|