方法介绍
形象法是根据问题的意义,有针对性地将抽象、复杂的物理过程表达为物理图像,将物理量之间的代数关系转化为几何关系,利用图像直观、生动、简洁的特点进行分析。并解决身体问题。 这样就达到了化难为难、化复杂为简单的目的。
高中物理学习涉及大量图像问题,利用图像解决问题是重要的解题方法。 在利用图像解决问题的过程中,如果能分析相关图像所表达的物理意义,掌握图像的斜率、截距、交点、面积、临界点等关键点,往往可以方便地解决问题,简洁、快速。 问题。
典型应用
1.掌握图像斜率的物理意义
在vt图像中,斜率代表物体运动的加速度,在st图像中高中物理 图像,斜率代表物体运动的速度,在UI图像中,斜率代表电气元件的电阻。 不同物理图像的斜率的物理意义是不同的。
2.捕获拦截的隐式条件
图形线与图像中的垂直轴和水平轴之间的截距是另一个值得关注的点,并且通常是问题中的隐含条件。
实施例1.在测量电池电动势和内阻的实验中,根据获得的一组数据制作UI图像。 如图所示,从图像中得到电池的电动势E=V,内阻r=Ω。
【分析】经常会遇到电源的UI图片。 从图与纵轴的截距,很容易得出电动势E=1.5 V。图与横轴的截距为0.6 A,这意味着路端电压为0。此时的电流80伏,(这里学生常犯的一个错误是把图表与横轴的截距0.6A视为短路电流,得出r=E/=2.5Ω的错误结论。)因此,电源内阻为:r=△U/△I=1.2Ω
3.揭示交叉点的潜在意义
一般来说,物理图像的交点具有潜在的物理含义,这往往是解决问题的重要条件,需要更多的关注。 例如:两个物体的位移图像的交点表示两个物体“相遇”。
示例 2:两个公交车站 A 和 B 相距 60 公里。 每10分钟就有一辆车从A站开往B站,时速60公里。 (1)如果A站第一辆车开出,B站也有一辆汽车以相同的速度向A站行驶。 B站的车在旅途中能遇到多少辆A站来的车? (2)如果B站的一辆汽车和A站的另一辆汽车同时出发,为了使B站的汽车在途中遇到最多数量的离开A站的汽车,B站的汽车应该至少是A站的第一辆车,需要多长时间才能离开(即哪辆车应该与A站同时离开)? 途中最多能遇到多少辆车? (3)如果B站的车没有和A站的车同时出发,那么B站的公交车在行驶过程中最多能遇到多少辆车?
【分析】根据题意,在同一坐标系下,制作一张汽车在不同时间从A站和B站行驶并匀速行驶的st图像,如图所示。
从图中可以清楚地看出:
(1) 当B站车和A站第一辆车同时驶离时,B站车的第st图线CD和A站车的第st图线有6交点(不包括t轴上的交点),这表明B站的车在途中(不包括在站)可以遇到6辆从A站出发的车。
(2)为了让B站的车在途中遇到最多的车,它应该比A站第一辆车至少晚50分钟离开,即与A站的第六辆车同时离开A站,此时对应B站,该车的st图线MN与A站的车的st图线有11个交点(不包括t轴上的交点) ,所以B站的车在途中(不包括在车站)最多能遇到1l辆从A站出发的车。
(3)如果B站公交车和A站公交车不同时发车,则B站公交车的st图线(图中直线PQ)和公交车的st图线在A站最多可以有12个交叉点,因此B站的车在途中最多可以遇到12辆车。
4.明确面积的物理意义
利用图像面积所代表的物理意义解决问题往往具有一定的综合性,常常与斜率的物理意义结合起来。 其中,vt图像中图形线下方的面积代表粒子运动的位移,这是最基本、最实际的应用。 获得最多。
示例 4:光滑水平表面上有一个静止物体。 物体受到水平恒定力A的推动,一段时间后,物体受到反方向水平恒定力B的推动。 当恒力B的作用时间与恒力A的作用时间相同时,物体刚好回到原来的位置。 此时物体的动能是32J,那么在整个过程中,恒力A做了多少功呢? 恒力B做功是多少?
【解析】这是一道很好的力学综合题高中物理 图像,涉及到运动、力、功能之间的关系。 物理场景乍一看并不复杂,但题目直接给出的条件并不多。 我们只能更深入地挖掘问题中隐含的条件。 下图表达了整个物理过程,可以从牛顿运动定律、运动学、图像等多个角度来求解。 采用图像法,简单直观。
绘制速度-时间图(如图a所示)。 位移是速度图和时间轴之间的面积。 根据题意,总位移为零,即△0AE的面积等于△EBC的面积。 由几何知识可知△ADC的面积等于△ADB的面积,因此△0AB的面积等于△DCB的面积(如图b) 。
即:(v1×2t0) = v2t0
解:v2=2v1
从题中我们知道mv22=32J,所以mv12=8J,
根据动能定理,W1= mv12=8J,W2= m(v22-v12)=24J
5.在图表中查找关键条件
物理问题往往涉及多种临界状态,其临界条件往往用图表反映。 找到图中的临界条件可以使物理场景变得清晰。
例5:以2v0的初速度从地面垂直抛出一个物体A,经过时间间隔Δt后,以v0的初速度从地面垂直抛出另一个物体B。 要使A和B在空中相遇,△t要满足什么条件?
【分析】在同一坐标系下绘制两个做垂直向上运动的物体的图像,如图所示。 A和B要在空中相遇,两者相对于投掷点的位移必须相等,即A和B的图形必须相交。 由此,从图中很快可以看出:物体B第一次抛出时的临界点情况是物体B落地时恰好与A相遇; 最晚抛出对象 B 的关键情况是,对象 B 在抛出时恰好遇到了 A。 因此,要使A、B在空气中相遇,△t应满足的条件为:2v0/g