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利用图像分析处理物理问题:毕业班学生提高成绩的创新举措

更新时间:2024-08-30 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

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利用图像分析来处理物理问题是一种科学的方法,每一版物理教科书在研究物理定律时,通过实验数据可以得到图像,这个图像可以直观地给出两个物理量之间的关系,结合物理公式可以知道其他量的值。物理学中机械、电学、热学、光学知识体系的问题与图像方法密不可分。每年,全国各地的初考题目都包含图像题,强调用图像法解决物理问题是提高毕业生成绩不容忽视的创新措施。Js5物理好资源网(原物理ok网)

1. 物理图像问题Js5物理好资源网(原物理ok网)

1. 图片内容Js5物理好资源网(原物理ok网)

对于图像问题,主要研究温度-时间图像。 - 时间图像, speed - 时间图像;质量 – 体积图像;电流-电压图像、电阻-温度图像、电阻-压力图像; – 深度图像;Image - 物体距离 image;Force – 时间图像; – 深度图像;大气压力 – 对高度图像的认识和理解等。通过这种方式,学生可以在更深层次上掌握图像与物理定律之间的内在关系。使用物理图像比较物理量,根据规律选择图像,使用图像获取信息,使用图像计算,绘制图像等。使用图像处理物理学是课程标准要求的一种研究物理定律的方法。这是每年必须测试的知识点,考试说明中强调。Js5物理好资源网(原物理ok网)

2. 影像测试方法Js5物理好资源网(原物理ok网)

图像问题涵盖的问题范围很广,图像问题经常可以在选择题、填空题、分析简答题、实验和探索题、综合题中遇到,应该得到高度重视。解决图像问题的一般大纲是:首先弄清楚图像中横坐标和纵坐标所代表的物理量;阐明坐标上的索引值;明确图像的物理意义,利用图像的交点坐标、斜率和截距,以及图像所包围的面积和坐标轴等,进行分析、推理、判断和计算;根据图像计算数据或对问题中的问题做出判断性结论。在河北省,每年都会出现最后两个问题中的一个出现在最后两个问题中的一个中,一个涉及使用图像提供信息的计算问题。分数相当可观,训练也得到了加强。Js5物理好资源网(原物理ok网)

二、使用图像方法解决物理问题的基本思路Js5物理好资源网(原物理ok网)

解决图像问题的一般大纲是:首先弄清楚图像中横坐标和纵坐标所代表的物理量;阐明坐标上的索引值;明确图像的物理意义,利用图像的交点坐标、斜率和截距,以及图像所包围的面积和坐标轴等,进行分析、推理、判断和计算;根据图像计算数据或对问题中的问题做出判断性结论。每年的初中试卷中,我省各个城市的最后两道大题之一都有一个计算题,涉及到使用图片提供信息。分数相当可观,训练也得到了加强。Js5物理好资源网(原物理ok网)

3. 使用物理图像解决机械、电-光问题的示例分析Js5物理好资源网(原物理ok网)

1. 从图像中获取有用的信息,并使用图像的区域来解决机械问题。Js5物理好资源网(原物理ok网)

【例 1】在下图中,正确反映匀速直线运动的是 ()。Js5物理好资源网(原物理ok网)

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【例 2】放置在水平地面上的块体受到方向恒定的水平推力 F 的影响,F 的大小与时间 t 的关系以及块体的速度与时间 t 的关系如左右图所示。众所周知,块体运动所受到的摩擦力是重力的 0.4 倍,取 g=10m/s2。从这两行中,我们可以看出以下结论是错误的 ()。Js5物理好资源网(原物理ok网)

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一个。块的质量为 m=0.5kg,块在移动时受到的摩擦力为 f=2N;Js5物理好资源网(原物理ok网)

湾。块的水平推力在 4s-6s 时间内所做的功为 16J;Js5物理好资源网(原物理ok网)

C.块在 1N 水平推力的作用下,在 0-2s 内处于静止状态;Js5物理好资源网(原物理ok网)

D.块在 2s-4s 内的平均速度为 4m/s。Js5物理好资源网(原物理ok网)

答案:DJs5物理好资源网(原物理ok网)

分析:使用图像区域解决机械问题。这个问题的关键在于,速度-时间图像和水平轴所包围的区域等于物体在一定时间内以变速运动所行进的距离。Js5物理好资源网(原物理ok网)

根据该图,可以得到以下信息:块体在 1N 水平推力的作用下静止 0 到 2 秒,所以 C 是正确的;从 4s 到 6s,在 2N 水平推力的作用下,做匀速直线运动,F=f=0.4mg=2N,m=0.5kgJs5物理好资源网(原物理ok网)

所以结论 A 是正确的;Js5物理好资源网(原物理ok网)

由于 F=2N,s=vt=4m/s×2s=8m,水平推力功 W=Fs=2N×8m=16J,结论 B 是正确的。Js5物理好资源网(原物理ok网)

变速直线运动在 2s 到 4s 内完成,初中阶段涉及平均速度,解决方法是使用 V=s/t。在这种情况下,距离 s 是速度 - 时间图上绘图线和水平轴包围的三角形面积的值。s=2×4/2=4Js5物理好资源网(原物理ok网)

V=s/t=4m/2s=2m/s,所以 D 项的结论是错误的。Js5物理好资源网(原物理ok网)

【例 3】用弹簧测功机悬挂一个实心块,块的下表面与水面接触,如图 A 所示。从这里开始,方块以恒定的速度下降,直到它们浸入水中并继续以恒定的速度下降(方块不与水底接触)。弹簧测功机指示 F 与卸荷过程中缸体下表面浸入水中的深度 h 的关系如图 B 所示。g 取 10N/kg,水的密度为 1.0×103kg/m3Js5物理好资源网(原物理ok网)

(1) 块上的重力;Js5物理好资源网(原物理ok网)

(2) 块完全浸没在水中时的浮力;Js5物理好资源网(原物理ok网)

(3) 区块的密度。Js5物理好资源网(原物理ok网)

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2. 巧妙地利用从图像中获得的有用信息,结合物理定律解决热问题。Js5物理好资源网(原物理ok网)

【例 1】以下关于图像的陈述是正确的 () 。Js5物理好资源网(原物理ok网)

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一个。如图所示,温度与加热时间的关系表现在水加热至沸腾的过程中Js5物理好资源网(原物理ok网)

湾。如图所示,液体凝固成晶体过程中温度与放热时间的关系Js5物理好资源网(原物理ok网)

C.如图所示,表示相同物质的质量和体积之间的关系Js5物理好资源网(原物理ok网)

D.如图所示,显示了匀速直线运动的距离与时间之间的关系Js5物理好资源网(原物理ok网)

答案:BJs5物理好资源网(原物理ok网)

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【例 2】物理兴趣小组的学生用煤炉加热 10 公斤水,同时绘制出加热过程中水温随时间的变化,如图所示。如果在 6 分钟内将 2 千克煤完全燃烧,则水的比热容为 4.2×103J/(kg·°C),煤的热值约为 3×107J/kg。(1) 煤完全燃烧产生的热量;Js5物理好资源网(原物理ok网)

(2)加热6min后被水吸收的热量;(3)煤炉煮沸水时的热效率。Js5物理好资源网(原物理ok网)

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3. 从图像中获取相关信息,巧妙地利用图像截取解决电气问题Js5物理好资源网(原物理ok网)

【例1】如图所示,R1和R2电阻之间的电压和电流关系Ω,如果两个电阻在3V电源的两端并联,则干线电流为A。Js5物理好资源网(原物理ok网)

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答案: 10;0.9。Js5物理好资源网(原物理ok网)

分析:本题考察并联电路的特性和欧姆定律的应用,关键是根据图像读出相应的电流和电压值。从图像中读出电阻 R1 的任意一组电压和电流值,根据欧姆定律得到电阻 R1 的电阻值。当两个电阻并联时初中物理投影仪,两端电压相等,根据图像读出相应的电压,然后根据并联电路的电流特性计算干电路电流。Js5物理好资源网(原物理ok网)

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A. R1 的电阻为 20ΩJs5物理好资源网(原物理ok网)

湾。当电流表的指示为 0.4A 时,R2 接入电路的电阻值为 30ΩJs5物理好资源网(原物理ok网)

C.电源电压为 16VJs5物理好资源网(原物理ok网)

D.该电路的最大电功率为 7.2WJs5物理好资源网(原物理ok网)

答案:AJs5物理好资源网(原物理ok网)

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当电流表为 0.4A 时,电压表读数为 10V,R2 接入电路的电阻为 25ΩJs5物理好资源网(原物理ok网)

根据 P=UI 知道。当 U 确定且 I 最大时,电路的电功率最大。电路电阻最小,即滑动变阻器对电路的电阻值为 0,最大电流 Im = 0.9A。Pmax=U Im=18V×0.9A=16.2WJs5物理好资源网(原物理ok网)

从综合分析中选择 A 以获得正确的结果。Js5物理好资源网(原物理ok网)

【例3】在图A的电路中,电源电压保持不变,R1为常阻。当开关 S 闭合时,滑动变阻器 R2 的滑片 P 从 A 端子移动到 B 端子,两种电气表示之间的关系如图 B 所示,那么下面语句中的正确表示是 ()。Js5物理好资源网(原物理ok网)

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一个。电源电压为 14VJs5物理好资源网(原物理ok网)

B. R2 的最大电阻为 30ΩJs5物理好资源网(原物理ok网)

C.当滑块 P 正好将其长度的三分之一从 a 移动到 b 时,R1 的电功率为 1.25WJs5物理好资源网(原物理ok网)

D.当幻灯片 P 位于 a 端时,R2 在 2 分钟内消耗的电能为 144JJs5物理好资源网(原物理ok网)

答案: BCDJs5物理好资源网(原物理ok网)

分析:Js5物理好资源网(原物理ok网)

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4. 从图像中获取相关信息,结合规律解决光学问题。Js5物理好资源网(原物理ok网)

【例1】当小明探索“在物体距离和物体高度恒定的情况下,通过小孔成像的物体高度与像距的关系”时,使用的实验设备是:发光二极管制成的物体、带有小孔的方形纸板、半透明塑料薄膜制成的屏幕、范围为 0-30 厘米的尺子。实验装置的示意图如图 1 所示。Js5物理好资源网(原物理ok网)

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(1) 实验应在更 ___(可选“亮”或“暗”)的环境中进行。Js5物理好资源网(原物理ok网)

(2) 记录的实验数据如下表所示,请在方格纸上画出图像高度与物体距离关系的图像。Js5物理好资源网(原物理ok网)

实验次数Js5物理好资源网(原物理ok网)

物距 u/cmJs5物理好资源网(原物理ok网)

相同Js5物理好资源网(原物理ok网)

物体的高度为 h1/cmJs5物理好资源网(原物理ok网)

相同Js5物理好资源网(原物理ok网)

图像距离 v/cmJs5物理好资源网(原物理ok网)

4,0Js5物理好资源网(原物理ok网)

8,0Js5物理好资源网(原物理ok网)

12,0Js5物理好资源网(原物理ok网)

16,0Js5物理好资源网(原物理ok网)

20,0Js5物理好资源网(原物理ok网)

24,0Js5物理好资源网(原物理ok网)

喜欢高度 h2/cmJs5物理好资源网(原物理ok网)

2,0Js5物理好资源网(原物理ok网)

4.1Js5物理好资源网(原物理ok网)

6,0Js5物理好资源网(原物理ok网)

8,0Js5物理好资源网(原物理ok网)

9,9Js5物理好资源网(原物理ok网)

12,0Js5物理好资源网(原物理ok网)

(3) 根据图片,调查结论为:Js5物理好资源网(原物理ok网)

(4) 另一名学生在实验过程中更换了部分实验设备,实验设备的示意图如图所示。外圆柱体(足够长)由不透明材料制成,左端有一个小孔;内筒壁(内径约 14 厘米)由不透明材料制成,左端以半透明塑料薄膜制成筛网,可在外筒内自由拉出或推入,其他设备保持不变。与小明使用的设备相比,请说出学生使用这种设备进行实验的优缺点(每个设备写一个)。优势;不足。Js5物理好资源网(原物理ok网)

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答:(1)暗 (2)如图 (3)当物体距离和物体高度恒定时,物体通过小孔形成的图像高度与图像距离成正比 (4)方便改变图像距离 图像高度不方便测量Js5物理好资源网(原物理ok网)

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【例 2】在《探究凸透镜的成像规律》实验中,有学生画了一张如图所示的图像(V 代表图像到凸透镜的距离,U 代表物体到凸透镜的距离),当凸透镜用作放大镜时, 被观察物体与镜头的距离在 m 以内;当物体从凸透镜移动 5 厘米到 20 厘米时,图像的大小将是(可选“更大”、“更小”、“先小再大”、“先放大再小”)。Js5物理好资源网(原物理ok网)

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答案:0.05;Js5物理好资源网(原物理ok网)

分析:凸透镜成像的四种情况和应用,以及物体距离、像距与凸透镜成为真实像时图像的关系初中物理投影仪,是凸透镜成像练习的重要依据,必须熟练掌握。Js5物理好资源网(原物理ok网)

(1)根据凸透镜成像的几种情况和应用,判断为:uJs5物理好资源网(原物理ok网)

(2)当物体距离大于焦距时,凸透镜成为真实图像;当凸透镜成为真实图像时,物体距离增加,图像距离减小,图像变小。当凸透镜成像时,物体距离增加,图像变大。Js5物理好资源网(原物理ok网)

从凸透镜的成像规律可以看出,u=v=2f,凸透镜是一个倒置的、等大小的真实图像,从图像中可以看出 u=v=2f=10cm,所以 f=5cm=0.05m,Js5物理好资源网(原物理ok网)

当凸透镜用作放大镜时,UJs5物理好资源网(原物理ok网)

在物体从凸透镜 5 cm 移动到凸透镜 20 cm 的过程中,物体距离增加,像距减小,图像变小。Js5物理好资源网(原物理ok网)

【例 3】小明正在做一个关于“探索凸透镜成像的当前规律”的实验。Js5物理好资源网(原物理ok网)

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(1) 正如我之前了解到的,物体远离相机镜头并成为缩小的真实图像,物体靠近投影仪的镜头并成为放大的真实图像,物体靠近放大镜并成为放大的直立虚像。据此,小明提出的问题是,图像的真实性和大小与它有什么关系?Js5物理好资源网(原物理ok网)

(2)如图 A 所示,小明让平行光直接照射凸透镜,光幕上出现最小和最亮的点,则凸透镜的焦距为 f=cm。Js5物理好资源网(原物理ok网)

(3)小明使用的实验装置如图B所示留学之路,如果将浮雕磁导率置于光基刻度的50cm位置,将蜡烛置于10cm刻度处,则利用此时凸透镜成像特性制成的光学仪器为(可选“相机”、“放大镜”或“投影仪”)。Js5物理好资源网(原物理ok网)

(4)如图 C 所示,小明通过实验获得凸透镜成像时,像距 v 与物距 u 关系的图像,当图像成为真实图像时,物距逐渐减小。当您>2f 时,对象以与移动速度相同的速度(选择“大于”、“小于”或“等于”)移动,当 FJs5物理好资源网(原物理ok网)

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5. 从图像中获取相关信息,结合法律解决综合问题。Js5物理好资源网(原物理ok网)

【例 1】洗碗机是自动清洗筷子、盘子、盘子等餐具的机器。某型号家用洗碗机的工作程序是:先给水箱进水,水满后停止注水自动加热,水温升至50°C,即停止加热,洗涤程序启动,从喷嘴喷水清洗和喷洒餐具,直到洗涤过程结束, 排水系统启动,将水箱中的废水排出,水的比热容为 4.2×103J/(kg°C),水箱内水的初始温度为 20°C,加热时产生的热量全部被水吸收。Js5物理好资源网(原物理ok网)

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(1)图A为等效加热电路图,R为加热电阻,其中位于水箱上部的两个导电块A和B组成一个开关。该开关除了具有注水的自动加热功能(一般水是导体)外,还具有在加热过程中意外排水或排水阀未正确关闭的功能。Js5物理好资源网(原物理ok网)

(2) 图 B 是洗碗机正常工作时的 P-t 图像。加热电阻的电阻值是多少?水的阻力不计算在内。Js5物理好资源网(原物理ok网)

(3) 如果一个家庭每天洗两次碗,如果人工洗碗一次用 20 公斤水,那么用洗碗选择器洗碗,这个家庭一年能节省多少公斤水(按照 300 天计算)?Js5物理好资源网(原物理ok网)

答:(1) 自动停止加热;Js5物理好资源网(原物理ok网)

(2) 从图 B 可以看出,洗碗机正常加热时的功率为 P = 800W,不包括水的阻力Js5物理好资源网(原物理ok网)

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