备战高考之图像法在物理解题中的应用2025年高考物理考前指导和冲刺提分与答题策略.docxVIP

图像法在物理中的应用

处理物理规律、解决物理问题的方法可以用语言来描述，也可以用数学函数式来表示，还可以用图像来描述。利用图像描述物理规律、解决物理问题的方法称为图像法。图像包含的信息内容非常丰富，可考查学生的“数形结合”能力和提取“信息”的能力，具有形象、直观、动态变化过程清晰等特点，能使物理问题简化明了。

一、常见的图像

斜率

图像与横轴所围面积的意义

运动学

x-t

k=v

v-t

k=a

位移

a-t

Δv

v2-x

k=2a

xt-

k=a

动力学

a-F合

k=1

a-1

k=F合

能量和动量

F-x

功

F-t

冲量

Ek-x

k=F合

Ep-h

k=mg

E机-x

k=F其他

P-t

功

电场

φ-x

k=E

E-x

ΔU

Ep-x

k=qE

Q-U

k=C

电路和电磁感应

q-t

k=ΔqΔ

I-t

电荷量

Φ-t

k=Δ

U-I

图线(或某点与

原点连线)的斜率

表示电阻

U-I

|k|=r，纵轴截

距表示电动势E

光学

sini-sinr

k=n

Ek-ν

k=h

Uc-ν

k=h

机械振动

T2-l

k=4

热学

p-V

功

二、图像的应用

1.识图——利用图像找信息

(1)看清坐标轴所表示的物理量：是运动学图像(v-t、x-t、a-t)，还是动力学图像(a-F合、a-1m)

(2)看图线本身：识别两个相关量的变化趋势，进而分析具体的物理过程。

(3)看交点、斜率和面积：明确图线与图线的交点、图线与坐标轴的交点、图线斜率、图线与坐标轴所围面积的物理意义。

例1质量相等的A、B两物体放在同一水平面上，t=0时刻，分别受到水平拉力F1、F2的作用从静止开始运动。经过时间t0和3t0，分别撤去F1和F2。两物体速度随时间变化的图线如图所示。设F1和F2对物体的冲量大小分别为I1和I2，对物体做的功分别为W1和W2，则()

A.I1∶I2=4∶5，W1∶W2=9∶4

B.I1∶I2=4∶5，W1∶W2=6∶5

C.I1∶I2=3∶2，W1∶W2=6∶5

D.I1∶I2=3∶2，W1∶W2=9∶4

例2(2024·四川成都市第一次诊断)无线充电宝可通过磁吸力吸附在手机背面，利用电磁感应实现无线充电。劣质的无线充电宝使用过程中可能因吸力不足发生滑落造成安全隐患。图(a)为科创小组某同学手握手机(手不接触充电宝)，利用手机软件记录竖直放置的手机及吸附的充电宝从静止开始在竖直方向上的一次变速运动过程(手机与充电宝始终相对静止)，记录的加速度a随时间t变化的图像如图(b)所示(规定向上为正方向)，且图像上下部分分别与t轴围成的面积相等，已知无线充电宝质量为0.2kg，手机与充电宝之间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g取10m/s2，则在该过程中()

A.手机与充电宝全程向下运动，最终处于静止状态

B.充电宝在t2与t3时刻所受的摩擦力方向相同

C.充电宝与手机之间的摩擦力最小值为2N

D.充电宝与手机之间的吸引力大小至少为12N

例3(多选)(2024·福建福州市高新区第一中学三模)如图甲所示，电荷量Q=+4×10-5C的点电荷N固定在倾角θ=30°的光滑绝缘斜面底端。一带电小物块从距斜面底端0.05m的A点由静止释放，小物块沿斜面运动的位移为0.05m时动能最大，取过A点的水平面为零势能参考平面，运动过程中小物块的动能Ek和重力势能Ep随位移x的变化关系如图乙所示。重力加速度g取10m/s2，静电力常量k=9×109N·m2/C2，则()

A.小物块的质量为1.8kg

B.小物块的质量为3.6kg

C.小物块的电荷量为+5×10-7C

D.小物块的电荷量为+1×10-6C

2.选图——根据情景选择图像

(1)排除法可从以下几个方面突破：物理量正负，增大与减小，图线的曲直，斜率的增大与减小等。

(2)根据需要由物理规律写出两物理量的函数关系，把函数关系与图像进行比对，确定是正比例函数、一次函数还是二次函数，从而选出符合题意的选项。

例4将一只皮球离从地面一定高度处由静止释放，其受到空气阻力的大小与速度的大小成正比。下列描绘皮球在下落过程中速度、加速度与时间t的关系图象，重力势能、机械能与下降高度h的关系图象(以地面为零势能面)，可能正确的是()

例5(多选)(2024·湖南省衡阳四中测试)一弹射机关的简化模型如图所示，一理想轻质弹簧左端固定在墙上，处于原长时右端到达水平面上的O点。一可视为质点的滑块将弹簧右端压缩到P点，滑块与弹簧没有拴接。静止释放后，弹簧把滑块弹开，滑块运动到O点右侧的Q点停下，已知滑块与水平面间的动摩擦因数处处相同。以O点为坐标原点，水平向右为正方向建立x轴。整个过程中滑块的加速度a、动量p、动能Ek及滑块与弹簧组成的系统的机械能E随位置坐标x