图象专题.doc

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1、高三物理最后冲刺辅导高三物理最后冲刺辅导-图象专题图象专题 高考中考查的常见物理图象有：高考中考查的常见物理图象有：（1）运动的位移）运动的位移时间图象，速度时间图象，速度时间图象时间图象（2）简谐横波的图象）简谐横波的图象（3）导体的伏安特性关系（）导体的伏安特性关系（IU 图象）图象）（4）电磁感应现象中的图象（）电磁感应现象中的图象（t，It，Et 图象）图象）（5）交流电的图象（）交流电的图象（It，ut 图象）图象）（6）实验中的图象等。）实验中的图象等。一一物理图象的类型：物理图象的类型：图像在中学物理中应用十分广泛，它能形象地表达物理规律，能直观地叙述物理过程， 并鲜明的表示物理

2、量间的依赖关系。综合回顾高中物理中接触到的典型图像常见下表：图线函数形式特例物理意义y=c匀速直线运动的速度 图像做匀速直线运动质点的速度是恒矢 量。y=kxv =0 的匀加速直线 运动的 v-t 图像（若 v0,则截距不为零）纯电阻电路的 I-U 图像表示速度大小随时间线性增加。 表示纯电阻电路中 I 随导体两端 电压线性增加。y=a-kx匀减速运动中的 v- t 图像 闭合电路中的 U-I 图像（U=E-Ir）表示物体速度大小随时间线性减 小。 表示路端电压随电流强度的增大 而减小。y=xbxa (双曲线函数)纯电阻电路的 U-R 图像（U=） 纯电阻电路的-R 图 像（）表示纯电阻电路中

3、路端电压随外 电阻非线性增加。 表示纯电阻电路中电源效率随 R 非线性增加。0xyc0xy0xy0xyy=bxa (双曲线函数)纯电阻外电路的 I- R 图像 I= 纯电阻电路的 U-R 图像 U=表示外电路纯电阻时，闭合电路 中电流强度随外电阻增加而非线性 减小。 表示电源中内电压随外电阻增加 而非线性减小。xy=c机械在额定功率下， 牵引力与速度的图像 （P=Fv）表示功率一定时，牵引力与速度成 反比。二二 物理图象的应用：物理图象的应用： 利用图象解题可使解题过程更简化，思路更清晰。 图象解法不仅思路清晰，而且在很多情况下可使解题过程得到简化，起到比解析法更 巧妙、更灵活的独特效果。在有

4、些情况下运用解析法可能无能为力，但是图象法可能会使 你豁然开朗。 利用图象描述物理过程更直观 物理过程可以用文字表述，也可用数学式表述，还可以用物理图象描述。从物理图象 可以更直观地观察出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，然而如果能够用物理图象描述，一般说来总是有直观、容易理解的特征。利用图象 描述物理过程一般包括两个方面：将物理过程描述成物理图象与从物理图象分析物理过程。利用物理图象分析物理实验 运用图像处理物理实验数据是物理实验中常用的一种方法，这是因为它除了具有简明、 直观、便于比较和减少偶然误差的特点之外，另外还可以有图像求解第三个相关物理量。 运用图

5、像求出的相关物理量也具有误差小的特点。 在讨论实验误差时，通常采用数学分析的方法。诚然，数学工具是研究物理学的重要 手段，但又是运用数学工具分析实验误差显得很繁琐，且物理意义不太清晰，倒不如一幅 图像更明了、更简单。三三 中学物理中重要的图象中学物理中重要的图象 运动学中的 s-t 图、v-t 图、振动图象 x-t 图以及波动图象 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 i- t 图等。 实验中的图象：如验证牛顿第二定律时要用到 a-F 图象、a-图象；用“伏安法 ”测 电阻时要画 I-U 图象；测电源电动势和内电阻时要画 U-I 图；用单摆测重

6、力加速度时要画 的图等。 在各类习题中出现的图象：如力学中的 F-t 图、电磁振荡中的 q-t 图、电学中的 P- R 图、电磁感应中的 -t 图、E-t 图等。四四 对图象意义的理解对图象意义的理解 首先应明确所给的图象是什么图象，即认清图象中横、纵轴所代表的物理量及它们 的“函数关系” ，特别是对那些图形相似、容易混淆的图象更要注意区分。例如振动图象与 波动图象，运动学中的 s-t 图和 v-t 图、电磁振荡中的 i-t 图和 q-t 图等。 要清楚的理解图象中的“点 ” 、 “线 ” 、 “斜率 ” 、0xy0xy“截距” 、 “面积”的物理意义。其中的： a.点：图线上的每一个点对应研

7、究对象的一个状态，特别注意“起点” 、 “终点 ” 、 “拐点” ，他们往往对应一个特殊状态。 b.线：表示研究对象的变化过程和规律。如 v-t 图象中图线若为倾斜直线，则表 示物体做的是匀变速直线运动。 c.斜率：表示横、纵坐标上两物理量的比值。常有一个重要的物理量与之对应， 用于求解定量计算中对应物理量的大小和定性分析变化的快慢问题。如 s-t 图 象的斜率表示速度大小，v-t 图象的斜率表示加速度大小，U-I 图象的斜率表 示电阻大小等。d.面积：图线与坐标轴围成的面积常与某一表示过程量的物理量相对应。v-t 图 线与横轴包围的“面积 ”大小表示位移大小，t 轴上方的“面积 ”表示正位

8、移，t 轴下方的“面积 ”表示负位移。如图-1 所示，F-t 图象中的“面积” 表示冲量的大小。如图-2 所示，F-s 图象中的“面积”大小表示功的“大小” 。 e.截距：表示横、纵坐标两物理量在“边界”条件下的物理量的大小。由此往往 能得到一个很有意义的物理量。如图-3 所示为测电源电动势和内阻的实验图 线，其纵截距即等于电源电动势，横截距为短路时的电流，图线的斜率（绝对 值）即等于电源内阻。【例例 1 1】 （2002 年全国理综 18）质点所受的力 F 随时间变化的规律如图-4 所示， 力的方向始终在一直线上。已知 t=0 时质点的速度为零。在图示的 t1 、t2 、t3和 t4 各时刻

9、中，哪一时刻质点的动能最大（ ）A. t1 B. t2 C. t3 D. t4【解析解析】分析在 0- t1 时间内，F 增大，有牛顿第二定律可知，a 增大，那么物 体的速度增大。在 t1t2 时间内，F 虽在减小，a 也在减小，但物体速度却在增大。0Fs0Fttt1t2t3 t40Ft0IU U0I0t2 - t4时间内，力的方向变为反方向，物体速度在减小。所以物体在 t2 时刻速度最 大，物体的动能也最大。故选 B。【例例 2 2】 （2001 年全国）如图-5 甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上， 两轨道间距 l=0.20m，电阻 R=1.0 ,有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂

10、直， 杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度 B=0.50T 的匀强磁场中，磁 场方向垂直轨道面向下。现用一外力 F 沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力 F 与时间 t 的关系如图-5 乙所示。求杆的质量 m 和加速度 a.【解析解析】导体杆在轨道上做初速为零的匀加速直线运动，用 v 表示瞬时速度，t 表示时间，则杆切割磁感线产生的感应电动势为：E=Blv=Blat 闭合回路中的感应电流为I= RE由安培力公式和牛顿第二定律得：F-BIl=ma 将式代入式整理得F=ma+ atRlB22由乙图线上取两点 t1=0 F1=1N;t2=29s F2=4N 代入式，联立方程解得：a

11、=10m/s2 ,m=0.1kg 【例例 3 3】 （2002 年全国）如图-6 甲所示，A、B 为水平放置的平行金属板，板间 距离为 d（d 远小于板的长和宽） ，在两板之间有一带负电的质点 P。已知若在 A、B 间 加电压 U0 ，则质点 P 可以静止平衡。现在 A、B 间加上如图乙的随时间 t 变化的电压 U，在 t=0 时质点 P 位于 A、B 之间以最大的幅度上下运动而又不与两板相碰。求图 -6（乙）中 U 改变的各时刻 t1、t2 、t3 及 tn的表达式。 （质点开始从中点上升到最高点及以 后每次从最高点到最低点或从最低点到最高点的过程中，电压只改变一次。 ）图 11-6RFBl

12、甲 图 11-512345 1604 8 12 1628t/sF/N+_ABp甲Ut2U0t1t2t3t4t5乙【解析解析】质点在上升过程或下落过程都经历先加速后减速的过程。因为初态 =mg,所 以电压 U 为 0 和 2 时，质点所受合力大小均等于 mg，加速度大小均为 g，即加速过程 与减速过程的加速度大小均为 g。又因为加速过程与减速过程的速度变化大小相等， 所以加速时间与减速时间也相等，加速过程的位移大小也等于减速过程的位移大小。 由以上分析可得出质点运动的 v-t 图象如图-6（丙）所示。 由加速时间等于减速时间可知：t1 =t1 t2= t1+t1+t2 t3= t1+t1+3t2

13、 tn= t1+t1+(2n-3)t2 依题意知：得：2 21 4gtdgd gdt2 21 21得：，2 221 2tgdgdt 2所以gdt2 211gdt) 12(2gdt) 32(3（n2）gdntn)322(【例例 4 4】 （2003 年江苏）一弹簧振子沿 x 轴振动，振幅为 4cm。振子的平衡位置 位于 x 轴上的 0 点。图-7 甲中的 a、b、c、d 为四个不同的振动状态：黑点表示振 子的位置，黑点上的箭头表示运动的方向。图-7 乙给出的四条振动图线中， 可用于表示振子的振动图象是 （ ）tt1t2 t3t4 0F丙t2t3t1图-6-5 4 3 2 1 0 1 2 3 4

14、5X/cmabcd图-7 甲A. 若规定状态 a 时 t=0，则图象为 B. 若规定状态 b 时 t=0，则图象为 C. 若规定状态 c 时 t=0，则图象为 D. 若规定状态 d 时 t=0，则图象为 【解析解析】A、D 若规定状态 a 时 t=0，则状态 a 在 t=0 时刻位移为 3cm,且位移先增后减做往复 动；状态 b 在 t=0 时刻位移为 3cm,且位移先减后增做往复运动。故选 A. 若规定状态 d 时 t=0，则状态 c 在 t=0 时刻位移为-2cm,且位移先增后减做往复 动；状态 d 在 t=0 时刻位移为-4cm,且位移先减后增做往复运动。故选 D. 同理 B、C 选项错

15、误。五五 图象问题中解法指导：图象问题中解法指导： 从图象中获取有效信息，把握物理量间的依赖关系。如从振动图象中读出周期（T） 、 振幅（A） 、某一时刻的位移（x）及振动方向，能由某一段时间内位移（x）的变化判断恢 复力（F）等量的变化。 由图象展现物理情境，找准各段图线对应的物理过程，挖掘“起点、终点、拐点” 等隐含条件。如由 s-t 图象和 v-t 图象判断物体的运动情况，由感应电流 i-t 图象判断导 体线圈在磁场中的运动情况。 由提供的物理情境画相应的图象，利用物理图象，增强对物理过程的理解，再对物 理过程进行定性分析。如：波动中，若知道某质点的位移及振动方向画出该时刻的波动图 象；以知导体线圈在磁场中的运动情况，画出相应的 i-t 图象，等。 对图像进行转换。如由波动