2019-2020年高三物理復(fù)習(xí) 專題八 物理圖像問(wèn)題講義.doc
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2019-2020年高三物理復(fù)習(xí) 專題八 物理圖像問(wèn)題講義 專題定位 本專題主要是解決高中物理的有關(guān)圖象問(wèn)題，涉及圖象物理意義的理解和應(yīng)用圖象解決問(wèn)題．《考試大綱》能力要求中明確指出，要求學(xué)生具有閱讀圖象、描述圖象、運(yùn)用圖象解決問(wèn)題的能力．物理圖象能形象地表達(dá)物理規(guī)律、直觀地描述物理過(guò)程、鮮明地表示物理量之間的相互關(guān)系，是分析物理問(wèn)題的有效手段之一，是當(dāng)今高考出題的熱點(diǎn)． 高考對(duì)本專題考查的內(nèi)容及命題形式主要有以下幾個(gè)方面：①通過(guò)對(duì)物理過(guò)程的分析找出與之對(duì)應(yīng)的圖象并描繪出來(lái)；②通過(guò)對(duì)已知圖象的分析尋找其內(nèi)部蘊(yùn)含的物理規(guī)律；③圖象的轉(zhuǎn)換——用不同的圖象描述同一物理規(guī)律或結(jié)論；④綜合應(yīng)用物理圖象分析解決問(wèn)題． 應(yīng)考策略 圖象問(wèn)題的處理有兩條途徑：一是根據(jù)圖象反映的函數(shù)關(guān)系，找到圖象所反映的兩個(gè)物理量間的關(guān)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(duì)應(yīng)到實(shí)際過(guò)程中去，又能將實(shí)際過(guò)程的抽象規(guī)律對(duì)應(yīng)到圖象中去，最終根據(jù)實(shí)際過(guò)程的物理規(guī)律進(jìn)行判斷．這樣，才抓住了解決圖象問(wèn)題的根本． 1． 坐標(biāo)軸的物理意義 弄清兩個(gè)坐標(biāo)軸表示的物理量及單位．注意坐標(biāo)原點(diǎn)是否從零開(kāi)始；注意縱軸物理量為矢量情況時(shí)，橫軸以上表示此物理量為正，橫軸以下表示此物理量為負(fù)． 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(gè)物理量之間的關(guān)系，明確圖象反映的物理意義． 3． 斜率 圖線上某點(diǎn)的斜率表示兩物理量增量的比值，反映該點(diǎn)處一個(gè)量隨另一個(gè)量變化的快慢． 幾種常見(jiàn)圖象斜率的物理意義：(1)變速直線運(yùn)動(dòng)的s－t圖象，縱坐標(biāo)表示位移，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，因此圖線中某兩點(diǎn)連線的斜率表示平均速度，圖線上某一點(diǎn)切線的斜率表示瞬時(shí)速度；(2)v－t圖線上兩點(diǎn)連線的斜率和某點(diǎn)切線的斜率，分別表示平均加速度和瞬時(shí)加速度；(3)線圈的Φ－t圖象(Φ為磁通量)，斜率表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；(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(chǎng)線方向的φ－s圖象(φ為電勢(shì)，s為位移)，其斜率的大小等于電場(chǎng)強(qiáng)度；(6)用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)量重力加速度實(shí)驗(yàn)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(gè)物理量，這個(gè)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(jiàn)圖象面積的物理意義：(1)在直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象中，圖線和時(shí)間軸之間的面積，等于速度v與時(shí)間t的乘積，因此它表示相應(yīng)時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的位移；(2)在a－t圖象中，圖線和時(shí)間軸之間的面積，等于加速度a與時(shí)間t的乘積，表示質(zhì)點(diǎn)在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)速度的變化量；(3)線圈中電磁感應(yīng)的E－t圖象(E為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì))，圖線跟t坐標(biāo)軸之間的面積表示相應(yīng)時(shí)間內(nèi)線圈磁通量的變化量；(4)力F移動(dòng)物體在力的方向上產(chǎn)生一段位移s，F(xiàn)－s圖象中圖線和s坐標(biāo)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(shì)能的減小量，如果F是合力，則此面積表示物體動(dòng)能的增加量；(5)靜電場(chǎng)中的E－s圖象(E為電場(chǎng)強(qiáng)度，s為沿電場(chǎng)線方向的位移)，圖線和s坐標(biāo)軸之間的面積表示相應(yīng)兩點(diǎn)間的電勢(shì)差． 5． 交點(diǎn)、拐點(diǎn)的物理意義 交點(diǎn)往往表示不同對(duì)象達(dá)到的某一物理量的共同點(diǎn)，如在同一U－I坐標(biāo)系中，電阻的U－I圖線和電源的U－I圖線的交點(diǎn)表示兩者連成閉合電路時(shí)的工作點(diǎn)；拐點(diǎn)既是坐標(biāo)點(diǎn)，又是兩種不同變化情況的交界點(diǎn)，即物理量之間的突變點(diǎn)． 1． 公式與圖象的轉(zhuǎn)化 要作出一個(gè)確定的物理圖象，需要得到相關(guān)的函數(shù)關(guān)系式．在把物理量之間的關(guān)系式轉(zhuǎn)化為一個(gè)圖象時(shí)，最重要的就是要明確公式中的哪個(gè)量是自變量，哪些是常量，關(guān)系式描述的是哪兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，那么這兩個(gè)物理量就是物理圖象中的兩個(gè)坐標(biāo)軸． 2． 圖象與情景的轉(zhuǎn)化 運(yùn)用物理圖象解題，還需要進(jìn)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(guò)程和物理變化的具體情景，因?yàn)檫@些情景中隱含著許多解題條件，這些過(guò)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(jié)果是否能與合理的現(xiàn)實(shí)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(duì)圖象物理意義的理解 例1 甲、乙兩車從同一地點(diǎn)沿同一方向做直線運(yùn)動(dòng)，其v－t圖象如圖1所示．關(guān)于兩車的運(yùn)動(dòng)情況，下列說(shuō)法正確的是 ( ) 圖1 A．在t＝1 s時(shí)，甲、乙相遇 B．在t＝2 s時(shí)，甲、乙的運(yùn)動(dòng)方向均改變 C．在t＝4 s時(shí)，乙的加速度方向改變 D．在t＝2 s到t＝6 s內(nèi)，甲相對(duì)乙做勻速直線運(yùn)動(dòng) 解析 在t＝1 s時(shí)，甲、乙速度相等，乙車的位移比甲車的大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；t＝2 s時(shí)，甲、乙兩車的速度開(kāi)始減小，但運(yùn)動(dòng)方向不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；乙在2 s～6 s內(nèi)加速度都相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；2 s～6 s內(nèi)，甲、乙圖象的斜率相同即加速度相同，故甲相對(duì)乙做勻速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確． 答案 D 以題說(shuō)法 圖象問(wèn)題往往隱含著兩個(gè)變量之間的關(guān)系，因此要通過(guò)有關(guān)的物理概念和規(guī)律建立函數(shù)關(guān)系，并注意理解其斜率或面積的物理意義． (xx新課標(biāo)Ⅰ21)xx年11月，“殲15”艦載機(jī)在“遼寧號(hào)”航空母艦上著艦成功．圖2(a)為利用阻攔系統(tǒng)讓艦載機(jī)在飛行甲板上快速停止的原理示意圖．飛機(jī)著艦并成功鉤住阻攔索后，飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)立即關(guān)閉，阻攔系統(tǒng)通過(guò)阻攔索對(duì)飛機(jī)施加一作用力，使飛機(jī)在甲板上短距離滑行后停止，某次降落，以飛機(jī)著艦為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，飛機(jī)在t＝0.4 s時(shí)恰好鉤住阻攔索中間位置，其著艦到停止的速度—時(shí)間圖線如圖(b)所示．假如無(wú)阻攔索，飛機(jī)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(jī)在甲板上滑行的距離約為無(wú)阻攔索時(shí)的1/10 B．在0.4 s～2.5 s時(shí)間內(nèi)，阻攔索的張力幾乎不隨時(shí)間變化 C．在滑行過(guò)程中，飛行員所承受的加速度大小會(huì)超過(guò)2.5g D．在0.4 s～2.5 s時(shí)間內(nèi)，阻攔系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)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(jī)在甲板上滑行的距離約為103 m，即大約是無(wú)阻攔索時(shí)的，A正確．由題圖的斜率可知飛機(jī)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(jī)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(cuò)誤；由P＝Fv知，阻攔索對(duì)飛機(jī)做功的功率逐漸減小，故D錯(cuò)誤． 題型2 圖象選擇問(wèn)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(kāi)始計(jì)時(shí)，不計(jì)小球與地面發(fā)生碰撞的時(shí)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(dòng)能Ek、機(jī)械能E與時(shí)間t關(guān)系的是 ( ) 解析 小球自由下落，做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)；與地面發(fā)生碰撞，原速率反彈，做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，速度圖象B正確；小球下落時(shí)，速度與時(shí)間成正比，位移和動(dòng)能都與時(shí)間的二次方成正比，位移圖象A、動(dòng)能圖象C均錯(cuò)誤；機(jī)械能保持不變，機(jī)械能圖象D正確． 答案 BD 以題說(shuō)法 此類問(wèn)題應(yīng)根據(jù)物理情景，找出兩個(gè)物理量間的變化關(guān)系，尋求兩物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后選擇出正確的圖象；若不能找到準(zhǔn)確的函數(shù)關(guān)系，則應(yīng)定性判斷兩物理量間的變化關(guān)系，特別要注意兩種不同變化的交界點(diǎn)，對(duì)應(yīng)圖象中的拐點(diǎn)． 如圖3所示，質(zhì)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(dòng)摩擦因數(shù)為μ，且μ下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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