《高中物理二轮专题突破精品讲义_第六部分_物理图象和应用、极值和临界问题专题1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理二轮专题突破精品讲义_第六部分_物理图象和应用、极值和临界问题专题1（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专业.专注第七专题 物理图象及其应用 极值和临界问题一、知识梳理.物理图象及其应用专题（一）考点回顾在高考的能力要求中“能应用图象进行分析”，图象表达是处理物理问题能力的一个重要方面。在历次的高考中，均有一定数量的图形考查题出现，且占有相当大的比例分值，所以学会识图，画图和用图就变得尤为重要。1中学物理中涉及到的重要图象力学中主要包括位移时间图象（s-t图象）、速度时间图象（v-t图象）、振动图象xt图、波动图象y-x图等;电学中的电场线分布图、磁感线分布图、等势面分布图、交流电图象、电磁振荡图象I-t图等；还有气体图象p-v图、v-T图、p-T图等；在实验中也涉及到不少图象，如验证牛顿第二定
2、律时要用到a-F图象、a1/m图象，用“伏安法”测电阻时要画出I-u图象，测电源电动势和内阻时要画u-I图，用单摆测重力加速度时要画出的T2-L图等；在各类习题中图象问题也是频频出现，更有些图象是教材中未曾出现过的，如力学中F-t图，电磁振荡中的q-t图，电磁感应中的-t图、E-t图等。2对图象意义的理解(1)首先应明确所给图象是什么图象，即认清图象中横轴、纵轴所代表的物理量及他们的关系，特别是对那些图形相似，容易混淆的图象，更要注意区分。例如振动图象和波动图象，s-t图象和v-t图象等。(2)要清楚的理解图象中的“点”，“线”，“斜率”，“面积”的物理意义。如在速度时间图象里：A“点”的意义
3、：图象上的任一点表示这时物体的速度。B“线”的意义：任一段线段表示在一段时间内物体速度的变化量。C“斜率”的意义：“斜率”表示物体的加速度。D“面积”的意义：图象围成的“面积”表示物体在一段时间内发生的位移。E“截距”的意义：截距表示物体出发时的速度，横轴截距表示物体出发时距计时起点的时间间隔。3应用图象解题的意义（1）用图象解题可使解题过程简化，思路更清晰 图象法解题不仅思路清晰，而且在很多情况下可使解题过程得到简化，比解析法更巧妙、更灵活。在有些情况下运用解析法可能无能为力，但是图象法则会使你豁然开朗。（2）利用图象描述物理过程更直观 物理过程可以用文字表述，也可用数学式表达，还可以用物理
4、图象描述。而从物理图象上可以更直观地观察出整个物理过程的动态特征。诚然，不是所有过程都可以用物理图象进行描述的，但如果能够用物理图象描述，一般说来总是会更直观且容易理解。利用图象描述物理过程一般包括两个方面：A将物理过程表述为物理图象；B从物理图象上分析物理过程； C物理图象可以使抽象的概念直观形象，动态变化过程清晰，物理量之间的函数关系明确。图象法在物理解题中的应用很广。（二）经典例题剖析A B C D例1如图所示，光滑轨道MO和ON底端对接且2，M、N两点高度相同。小球自M 点由静止自由滚下，忽略小球经过O点时的机械能损失，以v、s、a、Ek分别表示小球的速度、位移、加速度和动能四个物理量
5、的大小。下列四象中能正确反映小球自M点到N点运动过程的是解析：首先弄清楚物体在om段和on段的运动特征，om段匀加速，on段匀减速，得出各个物理量之间的关系，然后根据关系式结合数学知识画出图形。答案：A点评：理解物理过程的同时，多注意数形的结合，注意倾角不同的意义。v/ms-1ABOt1t2t/s例2如图所示为A、B两质点作直线运动的v-t图象，已知两质点在同一直线上运动，由图可知A两个质点一定从同一位置出发B两个质点一定同时静止开始运动Ct2秒末两质点相遇D0t2秒时间内B质点一直领先A解析：v-t图纵轴截距表示物体出发时的速度，横轴截距表示物体出发时距计时起点的时间间隔；图线和横轴所围的面
6、积表示物体在某段时间内的位移；两图线的交点表示两物体在该时刻速度相等。所以B对A错、C错。0t2时间内B物体的位移比A物体的位移大，但因不明确A、B的起始位置，故无法说明B一直领先A。答案：选B正确。点评：看图时要理解横纵轴截距、面积、点、线等的物理意义，恰当的应用可以减少复杂的计算。例3质量为m的物体放在一水平放置的粗糙木板上，缓慢抬起木板的一端，在如下图所示的几个图线中，哪一个最能表示物体的加速度与木板倾角的关系OAOBCOOD解析：物体放在木板上，当斜面斜角为 时，有方程mgsinmgcos时，物体才开始下滑，当角小于此值时，物体在斜面上静止，加速度a=0，当角大于此值时，物体开始加速下
7、可见a与的关系为非线性关系。答案：所以D正确。点评：解答关键在于判断物体运动的条件及何时产生加速度。05101015205t/sv/(m/s)b(乙)a(甲)例4甲乙两辆汽车在平直的公路上沿同一方向作直线运动，t0时刻同时经过公路旁的同一个路标。在描述两车运动的vt图中（如图），直线a、b分别描述了甲乙两车在020 s的运动情况。关于两车之间的位置关系，下列说法正确的是A在010 s内两车逐渐靠近B在1020 s内两车逐渐远离C在515 s内两车的位移相等D在t10 s时两车在公路上相遇解析：由图可以知道甲车匀速，乙车匀减速，位移相等及“面积”要相等，相遇及位移要相等。在10秒时，速度相等，在
8、甲追乙中距离最远。答案：C点评：图形中可以得出两物体的初速度及运动特征，再结合一维图形可以得出速度关系所对应的位移关系1234560100u/Vt/102 s例5一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知下列说法中正确的是A该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin(25t)VB该交流电的频率为25 HzC该交流电的电压的有效值为100V D若将该交流电压加在阻值R100 的电阻两端，则电阻消耗的功率时50 W解析：由图形中可以得出u的最大值100伏，周期T是4秒，因为T等于f的倒数，因而可以求出f。有效值等于最大值除以。答案：BD点评：此题的关键在于从图上读出它含有的物理信息=例
9、6平行板间加如图（a）所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t=0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况。下列四图中，能定性描述粒子运动的速度图象正确的是A B C D解析：先结合u-t图在平行板间加上相对应的电压，得出相应电场，判断带电粒子的受力情况，在0-T/2的时间内，它向某一极板匀加速，在T/2-T内，带电粒子并不反向，而是向开始方向匀减速，有对称性，在T时，v=0，然后又继续向前加速，方向一直不变。答案：A点评：先结合u-t图在平行板间加上相对应的电压，得出相应电场，判断带电粒子的受力情况，从而得出它的运动状态（三）方法总结1物理问题中图像的作用（1）直接根据图像给
10、出函数间的关系求解问题（2）根据题设条件做出图像，探索物理规律（3）根据实验数据做出图像，得出实验结论2运用图像解答物理问题的重要步骤（1）认真审题，从题中所需求解的物理量，结合相应的物理规律确定所需的横纵坐标表示的物理量。（2）根据题意，找出两物理量的制约关系，结合具体的物理过程和相应的物理规律作出函数图象。（3）由所作图象结合题意，运用函数图象进行表达、分析和推理从而找出相应的变化规律，再结合相应的数学工具（即方程）求出相应的物理量。 .极值和临界问题专题（一）考点梳理1、临界问题: 所谓临界问题是指在一种运动形式（或者物理过程和物理状态）转变为另一种运动形式（或者物理过程和物理状态）的过
11、程中，存在着的分界限的现象，这种分界限通常以临界状态的形式出现在不同的问题中，如光学中的临界角超导现象中的临界温度，力学中的限性限度，临界速度，临界加速度，临界力平衡位置，电学中的临界电压，临界电流，发电机的中性面，光电效应中的极限频率，核发应中的临界体积等等。在临界状态的前后，系统服从不同的物理规律，按不同的规律变化。 一般解决临界问题有两种基本方法：（1）演绎法：以原理、定理和定律为依据，先找出所研究问题的一般规律和一般解，然后分析讨论其特殊规律和特殊解，即采用从一般到特殊的推理方法。（2）临界法:以原理、定理或定律为依据，直接从临界状态和相应的临界量入手，求出所研究问题的特殊规律和特殊解
12、，以此对一般情况进行分析讨论和推理，即采用林特殊到一般的推理方法。由于临界状态比一般状态简单故解决临界问题，临界法比演绎法简捷多了。一般只要抓住临界状态和确定相应的临界量-这个突破口，问题就迎刃而解了。在找临界状态和临界量时，常常用到极限分析法：即通过恰当地选取某个物理量（临界物理量）推向极端（“极大”和“极小”，“极左”和“极右”等），从而把隐蔵的临界现象（或“各种可能性”）暴露出来，便于找到这个“突破口”。（二）极值问题在一定条件下，物体的物理状态和过程的性质特点达到某个状态时发生转变，这个转折状态叫临界状态，在此状态下一些物理的值取得极大或极小。求解临界极值问题需要有较高的综合分析能力及
13、相关的数学知识。高中物理有多处涉及极值问题，已-成为高考热点问题，处理此类问题的常用方法有以下四点：1.如果在一个命题中涉及某个临界问题，首先应确定临界条件，再分阶段分步骤进行分析讨论，确定临界条件的方法，就是分析趋于达到和偏离转折点的过程。即转折前后的力学和运动学特点，物质的性质特点等。2.有些题是可以专门讨论某一临界条件的，更多的题仅仅是涉及某一临界问题，对于临界条件的判断可以在解题时直接指出，不必作详细论证。 3.物理问题中的临界点常常是矛盾的，对立的交叉点，“刚好追上”与“恰好不相碰”的条件，实质上是一样的，“刚好发生全反射”与“刚好不发生全反射”的条件也是一样的。 4.物理中某些刚好
14、等于某一值的物理意思是说不清的，不像数学中刚好等于某一值有确切含义，不要在“正好等于临界值时到底怎样”上纠缠不清。 例1.一个质量为 m的物体置于地面上，与地面间的动摩擦因素为 ，现用一个与水平方向成 角的力F拉物体，如图4，为使物体沿地面做匀加速直线运动，求F的取值范围。 解释：物体受力如图4所示。由图可知：如果F太小，物体不可能被拉动做匀加速运动，因此，所施的拉力应存在一个范围.设物体的加速度为a，由正交分解法可得： Fcos-FN=m Fsin+FN-mg=0 依题意，为使物体不离开地面，必须FN0, Fmg/sin 为使物体做匀加速直线运动，必须a0,则 a=F(cossin)-mg/m0 F mg/(cos+sin) 故所求F的范围是mg/(cos+sin)Fmg/sin例2.如图5，一光滑绝缘槽放在方向竖直向下场强为E的匀强电场中，现从斜槽顶端A，沿槽释放一个初速度V。的带负电小球，小球的质量为m，电量为q,斜槽底端B与A的高度差为H，则电场强度E_时，小球才能到达B点，设小球能通过B点，那么通过B点的最小速度为_
