讲座2 图像问题的处理方法

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,图像问题的处理方法,图,像,是表示物理规律的方法之一，它可以直观地反映某一物理量随另一物理量变化的函数关系，形象地描述物理规律应用图,像,不仅可以直接求出或读出某些待求物理量，还可以用来验证某些物理规律，测定某些物理量，分析或解决某些复杂的物理过程,A,利用图像线或点,1,A,利用图像的截距,3,A,利用图像的斜率,2,A,利用图像的面积,4,在高中物理教材中有许多知识点涉及到图,像,如速,度,时间图,像,，振动图,像,，波动图,像,，分子间作用,力图,像,，伏安特性曲线图,像,，电压,时间图,像,，,电流,时间图,像,等。图像问题常见的解法有：,&,利用图像线或点,图,像,中线反映的是物理过程，点反映的是物理状态，,可据此列方程求解问题。,【,理论阐述,】,【,典例导悟,】,1.,放在水平地面上的一物块，受到方向不变,的水平推力,F,的作用，,F,的大小与时间,t,的关系和物块速度,v,与时间,t,的关系如图所示。取重力加速度,g,10m/s,2,。由,此两图线可以求得物块的质量,m,和物块与地面之间的动摩,擦因数,分别为,()A,m,0.5kg,，,0.4,B,m,1.5kg,，,2/15C,m,0.5kg,，,0.2,D,m,1kg,，,0.2,2,1,3,0,2,4,6,8,10,F/,N,t,s,2,0,2,4,6,8,10,4,t,s,v/,m/s,解析：,4s-6s,，由,F,-,t,图像得,F,2,=2N,，由,v,-,t,图像得物体匀,速运动，故,F,2,=,mg,。,2s-4s,由,F,-,t,图像得,F,1,=3N,，由,v,-,t,图像得物体做匀加速,运动，,a,=2m/s,2,故,F,1,-,mg,=,ma,。,解上述两方程得,m,=0.5kg,=0.4,，故选,A,。,2.,如图是两个共点力的合力,F,跟两个分力的夹角,的关,系图像,下面的分析中正确的是,().,A.F,的取值范围是,2N,F,10N,B.F,的取值范围是,4N,F,14N,C.,两个分力分别是,6N,和,8N,D.,两个分力分别是,2N,和,10N,解析：,根据点（,1.0,，,2,）建立方程,F,1,-,F,2,=2,，根据,点（,0.5,，,10,）建立 方程,解得,F,1,=8N,，,F,2,=6N,故选,C,。,&,利用图像的斜率,物理图,像,的斜率代表两个物理量增量的比值，其大小,往往代表另一物理量值如,-,图,像,的斜率为速度，,-,图,像,的斜率为加速度、,-,图,像,的斜率为感应,电动势、,U,-,图,像,的斜率的绝对值为负载的电阻等，,可据此解题。,【,理论阐述,】,【,典例导悟,】,（,2009,江苏,高考）如图所示，两,质量相等,的,物块,A,、,B,通过一轻质弹簧连接，,B,足够长、放置,在水平,面,上，所有接触面均光滑。弹簧开始时处于原长,，运动,过程,中始终处在弹性限度内。在物块,A,上施加一个,水平恒,力,，,A,、,B,从静止开始运动到第一次速度相等的过程,中，,下列,说法中正确的有（）,A,当,A,、,B,加速度相等时，系统的机械能最大,B,当,A,、,B,加速度相等时，,A,、,B,的速度差最大,C,当,A,、,B,的速度相等时，,A,的速度达到最大,D,当,A,、,B,的速度相等时，弹簧的弹性势能最大,解析：,处理本题的关键是对物体进行受力分析和运动过,程分析，使用图,像,处理则可以使问题大大简化。对,A,、,B,在水平方向受力分析如图，,F,1,为弹簧的拉力；当加速度,大小相同为,a,时，对,有,F,-,F,1,=,ma,，对,有,F,1,=,ma,，解得,F,=2,ma,，在整个过程中,的合力（加速度）一直减小而,的合力（加速度）一直增大，在达到共同加速度之前,A,的合力（加速度）一直大于,的合力（加速度），之后,A,的合力（加速度）一直小于,的合力（加速度）。,两物体运动的,v,-,t,图,像,如图：,t,l,时刻，两物体加速度相等，斜率相同，速度差最大，,t,2,时刻两物体的速度相等，,速度达到最大值，两实线,之间围成的面积有最大值即两物体的相对位移最大，弹,簧被拉到最长；除重力和弹簧弹力外其他力对系统做正,功，系统机械能增加，,t,l,时刻之后拉力依然做正功，即,加速度相等时，系统机械能并非最大值。故选,BCD,。,&,利用图像的截距,截距是图线与两坐标轴的交点所代表的坐标数值，,该数值具有一定的物理意义可据此解题。,【,理论阐述,】,【,典例导悟,】,某同学做了如下的力学实验：一个质量为,m,的物体放在水平面上，物体受到向右的水平拉力,F,的作用,后运动，设水平向右为加速度的正方向，如图（）所,示现测得物体的加速度,与拉力,F,之间的关系如图,（）所示，由图,像,可知，物体的质量,_,；,物体与水平面间的动摩擦因数,_,解析：,分析题给图,像,，写出加速度,与拉力,F,的函数关系式为,0.,，根据牛顿第二定律得,(,)/,/,比较上述两个关系式的系数，得 图线的斜率,k,=,/,0.,，,纵轴上截距,b,=-,-,所以，物体的质量为,，物体与水平面间的动摩擦因数为,0.,&,利用图像的面积,有些物理图,像,的图线与横轴所围的面积的值，,它常代表另一个物理量的大小学习图,像,时，有意识地利,用求面积的方法，计算有关问题，可使有些物理问题的解,答变得简便如,-,图中，图像与,轴所夹的面积代表位,移，,F,-,s,图,像,与,s,轴所夹的面积代表功，,-,图,像,与,轴所,夹的面积代表冲量,s-,(1/,),图像与,/,轴所夹的面积代,表时间等,【,理论阐述,】,【典例导悟】,1.,一辆汽车在恒定的功率牵引下，在平直,公路上由静止出发，经4min的时间行驶1.8km，则在4min,末汽车的速度,（）,A、等于7.5m/s B、大于7.5m/s,C、等于15m/s,D,、,小于,15m/s,解析：,选,B,、,D,。由题意知，平均速率,v=7.5m/s,，假设一,匀加速物体相同时间内行驶相同距离则它的末速度为,15m/s,，用它来作对比；而此汽车以恒定功率牵引，,P,Fv,，随,v,增大,F,减小则,a,减小，作,v-t,图则汽车运动的图线,斜率是不断减小的，也就是图线是上凸的；,而对比物体运动是一直线，在,4min,末时,v=15m/s,，而在,4min,末时两物体位移一样，即,v-t,图下方面积一样，汽车的图线又是上凸的则必定,4min,之内，前一阶段汽车图线在对比图线上方，后一阶段在其下方才能保证面积相同，于是在,4min,末时车速一定小于,15m/s,而大于,7.5m/s,【,典例导悟,】,2.,在某次实验中测得一只,“,6V,、,3.6W,”,小灯泡,的伏安特性曲线如图甲所示。另有一只定,值电,阻,R,=16,，,一个电动势,E,=8V,的电池组，其,内阻不计,.,若,把小灯泡、定值电阻、电池组连接成如图乙所,示的,电路,时，则小灯泡所消耗的电功率是多大？此时,小灯,泡,的电阻又是多大,？,R,L,E,图乙,图甲,解析：,把定值电阻和电池组整体看做电源，其伏安特性,曲线如图所示（红线）。,两线交点的纵横坐标即为小灯,泡接入该电路时的电流和电压。,故小灯泡消耗的功率为,0.70,瓦，,小灯泡此时的电阻为,5.71,欧。,0,6,0.1,0.2,U,/V,10,8,4,2,0.3,0.4,0.5,0.6,I/,A,本部分内容讲解结束,