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物理图像法考点归类与例析

《考试大纲》能力要求中明确指出,要求学生具有阅读图像、描述图像、运用图像解决问题的能力。从近几年的高考情况来看,以图像及其运用为背景的命题,成为历届高考考查的热点。高考试题中均把物理图像作为重要的考查内容,从不同的侧面考查考生观察分析、收集信息、推理判断、作图处理数据和用图像解决物理问题的能力。

一、图像法解题思路

图像法解题思路有以下几点:①通过对物理过程的分析找出与之对应的图像并描绘出来;②通过对已知图像的分析,挖掘“截距、起点、终点、拐点”等隐含条件;③图像的转换;④综合应用物理图像分析解决问题。

二、图像法考点归类与例析

1.利用图像解决一些疑难问题当用物理公式等方法较难解决时,可以考虑从图像入手来解决问题。可以避免复杂的运算过程。而且常能从图像上触发灵感,另辟蹊径。例1.在轻绳的两端各拴一个小球,一人用手拿着上端的小球站在3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3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.无法判断解析:正确选项C。画出两小球做自由落体运动的v-t图像,如图1所示,设人在3楼阳台上释放小球后,两球落地时间差为△t1,若人在4楼阳台上释放小球后,两球落地时间差△t2,图中阴影部分面积为△h相同(轻绳的长度),从图中可以看出△t2<△t1。所以,两小球相继落地时间差将变小。2.利用图像物理意义解题根据图像所反映的两个物理量间的关系,寻求有关的物理规律、物理概念然后结合函数关系判断图像的特点,并注意理解其截距、斜率或面积的物理意义。例2. 某静电场中的一条电场线与x轴重合,其电势的变化规律如图2所示。在O点由静止释放一电子,电子仅受电场力的作用.则在-x0~x0区间内(  )A.该静电场是匀强电场B.该静电场是非匀强电场C.电子将沿x轴正方向运动,加速度逐渐减小D.电子将沿x轴正方向运动,加速度逐渐增大解析:正确选项BC。由φ-x图像可知,沿x轴方向电势变化不均匀,因此该电场是非匀强电场,A错,B对;在电场中由静止释放电子后将由低电势向高电势运动,即沿x轴正方向运动;由于O~x0间图线的斜率逐渐变小,即电场强度减小,受电场力减小,故加速度减小,C对,D错。3.利用图像的交点、拐点解题交点表示不同对象达到同一坐标点,拐点既是坐标点,又是物理量之间的突变点。若能挖掘出隐含条件,问题就可迎刃而解。例3.如图3所示,直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流的变化的特性图线,曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线,如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接,则下列说法正确的是(  )A.电源1与电源2的内阻之比是10∶7B.电源1与电源2的电动势之比是1∶1C.在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是1∶2D.在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是1∶2解析:正确选项BD。由题图知E1=E2=10V,由r=EI得r1r2=11∶7,A错,B正确;由图线Ⅲ与图线Ⅰ、Ⅱ的交点(工作点)可知,在这两种连接状态下,R1=35,R2=56,则小灯泡的电阻之比为R1R2=1825,消耗的功率之比为P1P2=3×55×6=12,C错,D对。4.利用图像的转换解题同一个物理规律可以用不同的物理图像来描述,会转换图像是衡量对物理规律和图像意义理解的程度,是灵活应用图像法的基础。例4.将一段导线绕成图甲所示的闭合回路,并固定在水平面(纸面)内。回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变化的图像是解析:正确选项B。0~T2内,根据法拉第电磁感应定律及楞次定律可知回路的电流大小恒定的且为顺时针方向,根据左手定则,ab边在匀强磁场Ⅰ中受到水平向左的恒定的安培力;同理可得T2~T内,ab边在匀强磁场Ⅰ中受到水平向右的恒定的安培力,故B项正确。图像是一种特殊的语言工具,利用图像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。在高考试题中,以图像问题为载体,既考查了学生对基本概念、基本规律的理解,又考查了学生分析问题、解决问题的能力。以上是笔者多年的教学实践和总结出一些解决物理图像问题。

作者:陈命贤 单位:广东省揭阳市惠来县第一中学

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