2019-2020年高三物理復習 專題八 物理圖像問題講義.doc
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2019-2020年高三物理復習 專題八 物理圖像問題講義 專題定位 本專題主要是解決高中物理的有關圖象問題，涉及圖象物理意義的理解和應用圖象解決問題．《考試大綱》能力要求中明確指出，要求學生具有閱讀圖象、描述圖象、運用圖象解決問題的能力．物理圖象能形象地表達物理規(guī)律、直觀地描述物理過程、鮮明地表示物理量之間的相互關系，是分析物理問題的有效手段之一，是當今高考出題的熱點． 高考對本專題考查的內容及命題形式主要有以下幾個方面：①通過對物理過程的分析找出與之對應的圖象并描繪出來；②通過對已知圖象的分析尋找其內部蘊含的物理規(guī)律；③圖象的轉換——用不同的圖象描述同一物理規(guī)律或結論；④綜合應用物理圖象分析解決問題． 應考策略 圖象問題的處理有兩條途徑：一是根據(jù)圖象反映的函數(shù)關系，找到圖象所反映的兩個物理量間的關系，分析其物理意義和變化規(guī)律．二是既能根據(jù)圖象的定義把圖象反映的規(guī)律對應到實際過程中去，又能將實際過程的抽象規(guī)律對應到圖象中去，最終根據(jù)實際過程的物理規(guī)律進行判斷．這樣，才抓住了解決圖象問題的根本． 1． 坐標軸的物理意義 弄清兩個坐標軸表示的物理量及單位．注意坐標原點是否從零開始；注意縱軸物理量為矢量情況時，橫軸以上表示此物理量為正，橫軸以下表示此物理量為負． 2． 圖線形狀 注意觀察圖象形狀是直線、曲線還是折線等，從而弄清圖象所反映的兩個物理量之間的關系，明確圖象反映的物理意義． 3． 斜率 圖線上某點的斜率表示兩物理量增量的比值，反映該點處一個量隨另一個量變化的快慢． 幾種常見圖象斜率的物理意義：(1)變速直線運動的s－t圖象，縱坐標表示位移，橫坐標表示時間，因此圖線中某兩點連線的斜率表示平均速度，圖線上某一點切線的斜率表示瞬時速度；(2)v－t圖線上兩點連線的斜率和某點切線的斜率，分別表示平均加速度和瞬時加速度；(3)線圈的Φ－t圖象(Φ為磁通量)，斜率表示感應電動勢；(4)恒力做功的W－s圖象(s為恒力方向上的位移)，斜率表示恒力的大?。?5)沿電場線方向的φ－s圖象(φ為電勢，s為位移)，其斜率的大小等于電場強度；(6)用自由落體運動測量重力加速度實驗的v2－h(huán)圖象(v為速度，h為下落位移)，其斜率為重力加速度的2倍． 4． 面積的物理意義 圖線與橫軸所圍的面積常代表一個物理量，這個物理量往往就是縱、橫軸所表示的物理量的乘積的物理意義． 幾種常見圖象面積的物理意義：(1)在直線運動的v－t圖象中，圖線和時間軸之間的面積，等于速度v與時間t的乘積，因此它表示相應時間內質點通過的位移；(2)在a－t圖象中，圖線和時間軸之間的面積，等于加速度a與時間t的乘積，表示質點在相應時間內速度的變化量；(3)線圈中電磁感應的E－t圖象(E為感應電動勢)，圖線跟t坐標軸之間的面積表示相應時間內線圈磁通量的變化量；(4)力F移動物體在力的方向上產生一段位移s，F(xiàn)－s圖象中圖線和s坐標軸之間的面積表示F做的功，如果F是靜電力，此面積表示電勢能的減小量，如果F是合力，則此面積表示物體動能的增加量；(5)靜電場中的E－s圖象(E為電場強度，s為沿電場線方向的位移)，圖線和s坐標軸之間的面積表示相應兩點間的電勢差． 5． 交點、拐點的物理意義 交點往往表示不同對象達到的某一物理量的共同點，如在同一U－I坐標系中，電阻的U－I圖線和電源的U－I圖線的交點表示兩者連成閉合電路時的工作點；拐點既是坐標點，又是兩種不同變化情況的交界點，即物理量之間的突變點． 1． 公式與圖象的轉化 要作出一個確定的物理圖象，需要得到相關的函數(shù)關系式．在把物理量之間的關系式轉化為一個圖象時，最重要的就是要明確公式中的哪個量是自變量，哪些是常量，關系式描述的是哪兩個物理量之間的函數(shù)關系，那么這兩個物理量就是物理圖象中的兩個坐標軸． 2． 圖象與情景的轉化 運用物理圖象解題，還需要進一步建立物理圖象和物理情景的聯(lián)系，根據(jù)物理圖象，想象出圖象所呈現(xiàn)的物理現(xiàn)象、狀態(tài)、過程和物理變化的具體情景，因為這些情景中隱含著許多解題條件，這些過程中體現(xiàn)了物理量相互制約的規(guī)律，這些狀態(tài)反映了理論結果是否能與合理的現(xiàn)實相吻合，這些正是“審題”“分析”“審視答案”等解題環(huán)節(jié)所需要解決的． 題型1 對圖象物理意義的理解 例1 甲、乙兩車從同一地點沿同一方向做直線運動，其v－t圖象如圖1所示．關于兩車的運動情況，下列說法正確的是 ( ) 圖1 A．在t＝1 s時，甲、乙相遇 B．在t＝2 s時，甲、乙的運動方向均改變 C．在t＝4 s時，乙的加速度方向改變 D．在t＝2 s到t＝6 s內，甲相對乙做勻速直線運動 解析 在t＝1 s時，甲、乙速度相等，乙車的位移比甲車的大，選項A錯誤；t＝2 s時，甲、乙兩車的速度開始減小，但運動方向不變，選項B錯誤；乙在2 s～6 s內加速度都相同，選項C錯誤；2 s～6 s內，甲、乙圖象的斜率相同即加速度相同，故甲相對乙做勻速直線運動，選項D正確． 答案 D 以題說法 圖象問題往往隱含著兩個變量之間的關系，因此要通過有關的物理概念和規(guī)律建立函數(shù)關系，并注意理解其斜率或面積的物理意義． (xx新課標Ⅰ21)xx年11月，“殲15”艦載機在“遼寧號”航空母艦上著艦成功．圖2(a)為利用阻攔系統(tǒng)讓艦載機在飛行甲板上快速停止的原理示意圖．飛機著艦并成功鉤住阻攔索后，飛機的動力系統(tǒng)立即關閉，阻攔系統(tǒng)通過阻攔索對飛機施加一作用力，使飛機在甲板上短距離滑行后停止，某次降落，以飛機著艦為計時零點，飛機在t＝0.4 s時恰好鉤住阻攔索中間位置，其著艦到停止的速度—時間圖線如圖(b)所示．假如無阻攔索，飛機從著艦到停止需要的滑行距離約為1 000 m．已知航母始終靜止，重力加速度的大小為g.則 ( ) (a) (b) 圖2 A．從著艦到停止，飛機在甲板上滑行的距離約為無阻攔索時的1/10 B．在0.4 s～2.5 s時間內，阻攔索的張力幾乎不隨時間變化 C．在滑行過程中，飛行員所承受的加速度大小會超過2.5g D．在0.4 s～2.5 s時間內，阻攔系統(tǒng)對飛機做功的功率幾乎不變 答案 AC 解析 由v－t圖象中圖線與t軸圍成的面積，可估算出飛機在甲板上滑行的距離約為103 m，即大約是無阻攔索時的，A正確．由題圖的斜率可知飛機鉤住阻攔索后加速度大約保持在a＝27.6 m/s2＞2.5g，故C正確；飛機的速度很大，空氣阻力的影響不能忽略，且阻力隨速度的減小而減小，所以要保持加速度不變，阻攔索的張力要逐漸減小，B錯誤；由P＝Fv知，阻攔索對飛機做功的功率逐漸減小，故D錯誤． 題型2 圖象選擇問題 例2 一小球自由下落，與地面發(fā)生碰撞，原速率反彈．若從釋放小球開始計時，不計小球與地面發(fā)生碰撞的時間及空氣阻力．則下列圖中能正確描述小球位移s、速度v、動能Ek、機械能E與時間t關系的是 ( ) 解析 小球自由下落，做初速度為零的勻加速運動；與地面發(fā)生碰撞，原速率反彈，做豎直上拋運動，速度圖象B正確；小球下落時，速度與時間成正比，位移和動能都與時間的二次方成正比，位移圖象A、動能圖象C均錯誤；機械能保持不變，機械能圖象D正確． 答案 BD 以題說法 此類問題應根據(jù)物理情景，找出兩個物理量間的變化關系，尋求兩物理量之間的函數(shù)關系，然后選擇出正確的圖象；若不能找到準確的函數(shù)關系，則應定性判斷兩物理量間的變化關系，特別要注意兩種不同變化的交界點，對應圖象中的拐點． 如圖3所示，質量為m的滑塊從斜面底端以平行于斜面的初速度v0沖上固定斜面，沿斜面上升的最大高度為H.已知斜面傾角為α，斜面與滑塊間的動摩擦因數(shù)為μ，且μ
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