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用图像法解决物理问题 授课者:公安县第一中学 张 勇 教学目的 1. 理解、认识图像的物理意义，根据图像判断物理过程、状态、物理量之间的关系，求有关物理量。 2. 根据物理条件画出图像——用图像表达物理规律。 3. 借助于图像研究物理问题。 一、认识图像的方法 1．认清坐标轴代表的物理量及单位(弄清直角坐标系中，横轴、纵轴代表的含义，即图像是描述哪两个物理量间的关系，是位移—时间关系？还是速度—时间关系？等等……，同时注意单位及标度．) 2．从点开始认识：截距点、交点、极值点、拐点、起始点(弄清图像上任一点的物理意义，实质是两个轴所代表的物理量的瞬时对应关系，如代表t时刻的位移s，或t时刻对应的速度等等) 3．从线认识：主要指图像的直线或曲线物理意义以及渐近线，图像上的一段直线或曲线一般对应一段物理过程。 一辆以恒定功率启动的汽车 牵引力随时间变化 速度随时间变化 电源的路端电压随外阻变化关系 4．从截距认识:图像与两坐标轴交点坐标的大小往往得到一个有意义的物理量。 用伏安法测量电源的电动势和短路电流 5．从斜率认识：往往代表另一个物理量的规律，看两轴所代表物理量的变化之比的含义．同样可以从物理公式或单位的角度分析 6．从面积认识：图像和坐标轴所夹的“面积”往往代表另一个物理量的变化规律，看两轴代表的物理量的“积”有无实际的物理意义，可以从物理公式分析，也可从单位的角度分析 位移S 冲量 I 练习：一小球从距地面H高处由静止开始自由下落，已知小球在下落过程中所受阻力与其速度成正比，即有f=kv，其中k为已知常量，试求小球在下落过程中所受阻力的冲量。 此小球在下落过程中所受阻力的冲量I=kH。 1．从图象中判断物理量： 例1、爱因斯坦的光电效应方程图像可得到的物理量有 横轴——入射光子的频率υ 纵轴——打出光电子的最大初动能Ek 横轴截距——极限频率υ0 纵轴截距的绝对值—逸出功W 斜率——普朗克恒量h 2．从图象中判断物理过程： 例2、一质量为m=40Kg的小孩站在电梯内的体重计上,电梯从t=0时刻由静止开始上升,在0到6秒内体重计的示数F的变化如图所示,试问:在这段时间内电梯上升的高度是多少?取重力加速度g=10 m/s2 3、从图象中提取数据求其它物理量： 例3、如图，直线OAC为某电源的总功率P总随电流I变化的规律，曲线OBC为该电源内部热功率Pr随电流I变化的规律，A、B对应的横坐标为2A，精确地求出线段AB所对应的外电路的电阻及其功率多大( A )。 A. 0.5Ω、2W； B. 2Ω、 4W； C. 1Ω、2W D. 2Ω、4W 例4、 4．从物理规律得到图像 例5、利用下图可测量电压表的内阻，电源的内阻可以忽略，R为电阻箱，当R取不同阻值时，电压表均对应有不同的U，多次测量，所得到1/U-----R的图像为 小结： 要能识别图像中的轴、点、线、截、斜、面所代表的物理意义，能从中得到物理规律，判断物理过程、状态、物理量之间的关系 “点”：物理图像上的“点”代表某一物理状态。从“点”着手分析时应注意从以下几个特殊“点”入手分析其物理意义：截距点、交点、极值点、拐点等等。 ?“线”：主要指图像的直线或曲线的切线，其斜率通常具有明确的物理意义。物理图像的斜率代表两个物理量之比值，其大小往往代表另一物理量的值。 ?“面”：图线与坐标轴所围的面积，有些物理图像的图线与坐标轴所围的面积的值常代表另一物理量的大小。 ?“形”：图像的形状结合其斜率找出其中隐藏的物理意义。 练习1、静止在光滑水平面上的物体，受到一个水平拉力F的作用，力F随时间t变化的关系如图下列结论正确的是：( ABC ) A、拉力F在2s内做功为零； B、拉力F在2s内对物体的冲量为零； C、2s末物体的速度为零； D、2s内物体的位移为零； 练习2、一个物体在多个力的作用下处于静止状态，如果仅使其中一个力的大小逐渐减小到零，然后又逐渐恢复到原来的大小，此力的方向一直保持不变，则图中符合此过程的物体运动情况是：( C ) 练习3、在光滑的水平面上放着两块长度相同、质量分别为M1、M2的木板，在两木板的左端各放一个大小、形