高中物理图像法专题

高考物理复习专题(十二) 物理图象、方法技巧、物理题型一、物理图象（一）大纲解读 高考考纲明确指出，必要时考生能运用几何图形、函数图像进行表达、分析。由于图象在中学物理的特点：能形象地表述物理规律；能直观地描述物理过程；鲜明地表示物理量之间的相互关系及变化趋势.所以有关以图象及其运用为背景的命题，成为历届高考考查的热点。图象法要求学生能做到三会：（1）会识图：认识图象，理解图象的物理意义；（2）会做图：依据物理现象、物理过程、物理规律作出图象，且能对图象变形或转换；（3）会用图：能用图象分析实验，用图象描述复杂的物理过程，用图象法来解决物理问题.（二）高考预测物理图象图型是数与形结合的产物，是具体与抽象相结合的体现，它能够直观、形象、简洁、生动地展现两个物理量之间的关系，清楚地表达物理过程和物理规律，是分析物理问题的方法之一，具有其它表达方法所不能比拟的优点，又能够考查学生对所学过的物理规律理解和应用的熟练程度，因此它在近几年高考在出现的频率较高，单独考查的较少，常与其它知识有机地柔和的一起，是近几年高考命题中的热点，大约占总分的13，在复习时不容忽视，预测也是2009年高考命题点。（三）图象问题解题思路物理图象图型是描述和解决物理问题的重要手段之一，若巧妙运用, 可快速解决实际问题，有些题目用常规方法来解，相当繁琐，若能结合图象图型，往往能起到化难为易的奇效。下面是图象问题解题思路：1.从图象中获取有效信息，把握物理量间的依赖关系。2.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。3.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。4.对图像进行转换。（四）典型例题1.判断物体的运动情况例1：如图所示，是从一辆在水平公路上行驶着的汽车后方拍摄的汽车后轮照片。从照片来看，汽车此时正在 ( ) A直线前进 B向右转弯C向左转弯 D不能判断本题简介：本题是考查学生知识和能力的一道好题，体现新课改大背景下，物理高考的命题方向，是高考的热点。解析：从汽车后方拍摄的后轮照片从图2上可以看到汽车的后轮发生变形，汽车不是正在直线前进，而是正在转弯，根据惯性、圆周运动和摩擦力知识，可判断出地面给车轮的静摩擦力水平向左，所以汽车此时正在向左转弯，应选择答案C。点拨：本题是注重知识与能力的双重体现，是“起点高而落点低”的应用型试题，预测今后高考在这方面会有突破。2.Ft图像例2（2008年天津）一个静止的质点，在04s时间内受到力F的作用，力的方向始终在同一直线上，力F随时间t的变化如图所示，则质点在（）A第2s末速度改变方向B第2s末位移改变方向C第4s末回到原出发点D第4s末运动速度为零答案：D解析：这是一个物体的受力和时间关系的图像，从图像可以看出在前两秒力的方向和运动的方向相同，物体经历了一个加速度逐渐增大的加速运动和加速度逐渐减小的加速运动，2少末速度达到最大，从2秒末开始到4秒末运动的方向没有发生改变而力的方向发生了改变与运动的方向相反，物体又经历了一个加速度逐渐增大的减速运动和加速度逐渐减小的减速的和前2秒运动相反的运动情况，4秒末速度为零，物体的位移达到最大，所以D正确。3.Vt图像问题问题例3（2008年广东）某人骑自行车在平直道路上行进，图中的实线记录了自行车开始一段时间内的v-t图象，某同学为了简化计算，用虚线作近似处理，下列说法正确的是（）A在t1时刻，虚线反映的加速度比实际的大B在0t1时间内，由虚线计算出的平均速度比实际的大C在t1-t-2时间内，由虚线计算出的平均速度比实际的大D在t3-t-4时间内，虚线反映的是匀速运动答案：BD解析：在v-t图线中，图线上某点的斜率反映的是该点加速度的大小，t1时刻虚线的斜率较小，实线的斜率较大。而v-t图线中所围成的“面积”就是对应那个过程的位移，求出了位移的大小也就知道了平均速度的大小，选项BD是正确的。误区警示：在分析图线时一定要注意观察纵横坐标的物理意义，不能就看图线的模样，分析图线斜率、截距、面积所代表的物理意义。4.判断物理量的变化例4、在轻绳的两端各栓一个小球，一人用手拿者上端的小球站在5层楼阳台上，放手后让小球自由下落，两小球相继落地的时间差为T，如果站在6层楼的阳台上，同样放手让小球自由下落，则两小球相继落地时间差将（ ）A .不变 B. 变大 C. 变小 D .无法判断本题简介：v-t图象是高中物理是的II要求，是解决物理方法之一，是高考的热点。解析：正确选项应是C。两小球都是自由落体运动，可在v-t图象中作出速度随时间的关系曲线，如图所示，设人在5楼阳台上释放小球后，两球落地时间差为t1，图中阴影部分面积为h，若人在6楼阳台上释放小球后，两球落地时间差t2，要保证阴影部分面积也是h；从图中可以看出一定有t2t1。所以，两小球相继落地时间差将变小。5.分子运动问题例5甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，若选无限远为分子势能的零点，分子势能与两分子间距离的关系如图中的曲线所示，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现将乙分子从a点处由静止释放（Oa间距稍小于10r），则（ ）A乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动B乙分子从a到c做加速运动，到c时速度最大C乙分子由a到b的过程中，两分子间的作用力表现为引力D乙分子由a到c的过程中，两分子间的作用力表现为引力本题简介：带电粒子在电场中的运动是高考的重点内容，是高考的重点和热点。解析：乙分子从a处由静止释放运动到b，分子势能减小，分子间作用力表现为引力作用，在b时分子力为零，分子势能最小，从a到b乙分子做加速增大的做加速运动；同理乙分子从b到c，分子势能增加，分子间作用力表现为斥力，乙分子做加速增大的减速运动，故本题答案应该选AC点拨：分子力和分子势能是热学的难点，也是高考的热点，复习时应重视6.新式游标卡尺测量长度问题例6有一种新式游标卡尺，游标尺的刻度与传统的旧式游标尺明显不同，新式游标尺的刻度有10分度、20分度、50分度三种规格，新式游标卡尺也有相应的三种，但刻度却是：19等分成10份、39等分成20份、99等分成50份。以“39等分成20份”的新式游标卡尺为例，它的精度是。用新式游标卡尺测量某一物体的厚度，测量时游标的示数如图所示，其读数是。本题简介：用新式游标卡尺测量长度，能较好考查学生活学活用，是今后高考的命题趋势。解析：新式游标卡尺的测量原理和传统的游标卡尺相同，新式20分度游标卡尺其游标尺上20个分度只有39mm，比主尺上的40个分度短1mm，它的测量精确度是：，用它测得物体厚度为：注意：使用游标卡尺测量长度不能估读点拨：灵活应用所学知识去解决测量物体长度实际问题，培养学生能力，是本题的出发点。7以纸带为纽带测物体速度和加速度的问题例7.在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图1所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G 7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220V、 50Hz交流电源他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表：（1）设电火花计时器的周期为T，计算vF的公式为vF_；（2）根据（1）中得到的数据，以A点对应的时刻为t0，试在图2所示的坐标系中合理选择好标度，作出vt图象，利用该图象求物体的加速度a m/s2； （3）当时电网中交变电流的频率变为60Hz电压变为210V，那么做实验的这个同学测得的物体加速度的测量值与实际值相比 _（选填：“偏大”、“偏小”或“不变”）。本题简介：本题是以纸带为纽带测物体速度和加速度的问题，近几年高考中不断出现，预测是2009年高考的热点。解析：（1）根据匀变速直线运动规律，F点的速度应等于E、G间的平均速度，所以得：（2）通过描点作出如图所示的vt图象，图线的斜率表示物体的加速度，大小是： m/s2（3）由实验原理知，如果当时电网中交变电流的电压变成210V，但因频率不变，周期不变，即便做实验的同学不知道，那么加速度的测量值没有影响点拨：这道题主要考查对匀变速直线运动的理解，匀变速直线运动的规律是高考的热点，在今后的高考中，出现的几率较大，应重视。在复习过程中，应着重视实验，重视概念、规律形成过程的理解，搞清知识的来龙去脉，弄清其实质，对这类问题就可迎而解。8用单摆测重力加速度问题例8（2008年上海）在“用单摆测重力加速度”的实验中:（1）某同学的操作步骤为：a取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上。b用米尺量得细线长度lc在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球。d用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t，得到周期Tt/n。 e用公式计算重力加速度。按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比（选填“偏大”、“相同”或“偏小”）。（2）已知单摆在任意摆角时的周期公式可近似为，式中T0为摆角趋近于0°时的周期，a为常数。为了用图像法验证该关系式，需要测量的物理量有；若某同学在实验中得到了如图所示的图线，则图像中的横轴表示。本题简介：本题综合考查了实验的全过程，要求学生综合性理解实验过程的基础上进行了实验结果的分析，进一步深化了目的，将理想化的单摆模型向实际转化，将要求学生以物理规律为核心，设计实验过程，得到实验测得量，运用科学探究的理念，进而与图表信息转化，得到规律的体现。解析：（1）由于在计算摆长时，只记了摆线长，没有记摆球半径，所以结果偏小。（2）从物理关系可以看出，需要测的物理量有T（或t、n）、。图中的函数关系应为： ，所以横轴为T。点拨：单摆周期公式的理解是解题的基础，物理关系与图表信息的相互转化是解题的关键。二、隔离法1隔离法含义：把复杂的问题分割成几个简单的部分或把物体系分成几个单一的物体，分别对这些简单现象或物体进行研究，并找出各个环节间的联系，此种研究方法称为“隔离法”。2隔离法的适用情况：（1）求解某段运动中物体的运动规律；（2）.求解物体间的相互作用；例题如图所示，质量为M的木箱放在水平面上，木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球，开始时小球在杆的顶端，由静止释放后，小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的1/2，即a=g,则小球在下滑的过程中，木箱对地面的压力为多少？解析：木箱对地面的压力决定于木箱的重力及立杆受到小球的作用力。木箱静止，小球加速下滑，二者没有共同的加速度，用“整体法”列方程解题对大多数同学则难以理解，如把小球隔离出来，以小球为研究对象，由牛顿第二定律列方程则易于理解。以小球m为研究对象，受重力mg及摩擦力，由牛顿第二定律得：mgma，以木箱M为研究对象，受重力Mg地面支持力及小球给予的摩擦力，木箱处于平衡状态，则有：Mg0，由牛顿第三定律得：，由上述三式可得：=g，由牛顿第三定律可知：木箱对地面的压力大小为=g点评：本题是隔离加速度不同的木箱和小球，然后根据牛顿定律列方程求解。三、整体法1“整体法”的含义：在研究一个复杂现象（复杂过程）时，若这些复杂现象（复杂过程）的中间过程或中间环节对整个现象没影响，则可对整个过程或整个系统进行整体研究，此种研究方法