培优(四)物理思想和解题方法分析.doc

培优（四）物理思想和解题方法 图像信息类问题 【引言】运用图象来描述两个物理量之间的关系是物理学中的常用方法。物理图象蕴涵一些解题需要的信息，充分利用图象中的信息，不但可以为解题带来已知条件，还可以帮助解读题意，再现物理情景，寻找物理量之间的关系。利用图象分析解答相关问题，具有直观简捷的优点。图象信息类问题在近年高考试题中呈现逐渐增多趋势，且图象信息类问题一般作为能力题和压轴题。 命题特点：图象信息类问题一般以图象给出相关解题信息，联系题述物理情景，运用相关物理规律解答。 解题的主要思想方法：对图象信息类问题解题的关键是读懂图象，正确利用图象的斜率、截距、交点、面积的物理意义。 1.运动图像信息问题 例1． （2013全国新课标理综II第25题）一长木板在水平面上运动，在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度—时间图象如图所示。已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上，取重力加速度的大小g=10m/s2，求： （1）物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数。 （2）从t=0时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移的大小。 2.力图象信息 例（2010高考海南物理）图1中，质量为m的物块叠放在质量为2m的足够长的木板上方右侧，木板放在光滑的水平地面上，物块与木板之间的动摩擦因数为μ＝0.2．在木板上施加一水平向右的拉力F，在0~3s内F的变化如图2所示，图中F以mg为单位，重力加速度g=10m/s2．整个系统开始时静止． (1)求1s、1.5s、2s、3s末木板的速度以及2s、3s末物块的速度； (2)在同一坐标系中画出0~3s内木板和物块的v—t图象，据此求0~3s内物块相对于木板滑过的距离。 3.与功和能相关的图象信息 与功和能相关的能量（功）图象与功和能相关的图象包括牵引力随速度变化的图象、力随速度倒数变化的图象等。解答与功和能相关的力图象问题首先要把图象信息与题述物理情景联系起来，还原物理情景，运用相关物理知识解答。与功和能相关的能量（功）图象，包括机械能随高度变化图象、动能随位移变化图象、重力势能随高度变化图象、做功与位移变化图象等。解答与功和能相关的能量（功）图象问题，要结合题述物理过程，弄清图象对应的物理情景和物理规律，运用相关知识列方程解答。 例 （改编题）利用定滑轮可以改变拉力的方向。如图甲所示，某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物，运用传感器（未在图中画出）测得此过程中不同时刻对轻绳的拉力F与被提升重物的速度v，并描绘出F-图象。假设某次实验所得的图象如图乙所示，其中线段AB与轴平行，它反映了被提升重物在第一个时间段内F和的关系；线段BC的延长线过原点（C点为实线与虚线的分界点），它反映了被提升重物在第二个时间段内F和的关系；第三个时间段内拉力F和速度v均为C点所对应的大小保持不变，因此图象上没有反映。实验中还测得重物由静止开始经过t=1.4s，速度增加到vC=3.0m/s，此后物体做匀速运动。取重力加速度g=10m/s2，绳重及一切摩擦和阻力均可忽略不计。 （1）在提升重物的过程中，除了重物的质量和所受重力保持不变以外，在第一时间段内和第二时间段内还各有一些物理量的值保持不变。请分别指出第一时间段内和第二时间内所有其他保持不变的物理量，并求出它们的大小； （2）求被提升重物在第一时间段内和第二时间段内通过的总路程。 4.与场强、电势相关的图象信息 ，场强随x变化关系场强随x变化关系 ①由匀强电场公式E=U/d，可以得出E=，所以电势φ与位置x之间的关系图像斜率表示电场强度。由电势图象的斜率可比较对应各点电场强度的大小。 ②由电势能Ep=qφ可知，由电势φ与位置x之间的关系图象可比较电荷的电势能。 例．（2013高考上海物理第32题）半径为R，均匀带正电荷的球体在空间产生球对称的电场；场强大小沿半径分布如图所示，图中E0已知，E－r曲线下O－R部分的面积等于R－2R部分的面积。 (1)写出E－r曲线下面积的单位； (2)己知带电球在r≥R处的场强E＝kq/r2，式中k为静电力常量，该均匀带电球所带的电荷量Q为多大? (3)求球心与球表面间的电势差△U； (4)质量为m，电荷量为q的负电荷在球面处需具有多大的速度可以刚好运动到2R处? 5.与带电粒子在电场中运动相关的图象信息 与带电粒子在电场中运动相关的图象例.（2010·江苏物理）制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板，如图甲所示，加在极板A、B间的电压UAB作周期性变化，其正向电压为U0，反向电压为-kU0(k1)。电压变化的周期为2τ，如图乙所示。在t=0时，极板B附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场作用由静止