高中物理圖解法
高中物理圖解法
圖解法是高中物理教與學(xué)的實(shí)踐中最重要的方法和工具之一，具體方法是怎么樣的呢?下面學(xué)習(xí)啦小編給高中學(xué)生帶來物理圖解法，希望對你有幫助。
高中物理圖解法及應(yīng)用
一、方法簡介
圖像法是根據(jù)題意把抽像復(fù)雜的物理過程有針對性地表示成物理圖像，將物理量間的代數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀侮P(guān)系，運(yùn)用圖像直觀、形像、簡明的特點(diǎn)，來分析解決物理問題，由此達(dá)到化難為易、化繁為簡的目的.
高中物理學(xué)習(xí)中涉及大量的圖像問題，運(yùn)用圖像解題是一種重要的解題方法.在運(yùn)用圖像解題的過程中，如果能分析有關(guān)圖像所表達(dá)的物理意義，抓住圖像的斜率、截距、交點(diǎn)、面積、臨界點(diǎn)等幾個(gè)要點(diǎn)，常常就可以方便、簡明、快捷地解題.
二、典型應(yīng)用
1.把握圖像斜率的物理意義
在v-t圖像中斜率表示物體運(yùn)動的加速度，在s-t圖像中斜率表示物體運(yùn)動的速度，在U-I圖像中斜率表示電學(xué)元件的電阻，不同的物理圖像斜率的物理意義不同.
2.抓住截距的隱含條件
圖像中圖線與縱、橫軸的截距是另一個(gè)值得關(guān)注的地方，常常是題目中的隱含條件.
例1、在測電池的電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)得出的一組數(shù)據(jù)作出U-I圖像，如圖所示，由圖像得出電池的電動勢E=______ V，內(nèi)電阻r=_______ Ω.
【解析】電源的U-I圖像是經(jīng)常碰到的，由圖線與縱軸的截距容易得出電動勢E=1.5 V，圖線與橫軸的截距0.6 A是路端電壓為0.80伏特時(shí)的電流，(學(xué)生在這里常犯的錯(cuò)誤是把圖線與橫軸的截距0.6 A當(dāng)作短路電流，而得出r=E/I短=2.5Ω 的錯(cuò)誤結(jié)論.)故電源的內(nèi)阻為:r=△U/△I=1.2Ω
3.挖掘交點(diǎn)的潛在含意
一般物理圖像的交點(diǎn)都有潛在的物理含意，解題中往往又是一個(gè)重要的條件，需要我們多加關(guān)注.如：兩個(gè)物體的位移圖像的交點(diǎn)表示兩個(gè)物體“相遇”.
例2、A、B兩汽車站相距60 km，從A站每隔10 min向B站開出一輛汽車，行駛速度為60 km/h.(1)如果在A站第一輛汽車開出時(shí)，B站也有一輛汽車以同樣大小的速度開往A站，問B站汽車在行駛途中能遇到幾輛從A站開出的汽車?(2)如果B站汽車與A站另一輛汽車同時(shí)開出，要使B站汽車在途中遇到從A站開出的車數(shù)最多，那么B站汽車至少應(yīng)在A站第一輛車開出多長時(shí)間后出發(fā)(即應(yīng)與A站第幾輛車同時(shí)開出)?最多在途中能遇到幾輛車?(3)如果B站汽車與A站汽車不同時(shí)開出，那么B站汽車在行駛途中又最多能遇到幾輛車?
【解析】依題意在同一坐標(biāo)系中作出分別從A、B站由不同時(shí)刻開出的汽車做勻速運(yùn)動的s一t圖像，如圖所示.
從圖中可一目了然地看出：(1)當(dāng)B站汽車與A站第一輛汽車同時(shí)相向開出時(shí)，B站汽車的s一t圖線CD與A站汽車的s-t圖線有6個(gè)交點(diǎn)(不包括在t軸上的交點(diǎn))，這表明B站汽車在途中(不包括在站上)能遇到6輛從A站開出的汽車.(2)要使B站汽車在途中遇到的車最多，它至少應(yīng)在A站第一輛車開出50 min后出發(fā)，即應(yīng)與A站第6輛車同時(shí)開出此時(shí)對應(yīng)B站汽車的s—t圖線MN與A站汽車的s一t圖線共有11個(gè)交點(diǎn)(不包括t軸上的交點(diǎn))，所以B站汽車在途中(不包括在站上)最多能遇到1l輛從A站開出的車.(3)如果B站汽車與A站汽車不同時(shí)開出，則B站汽車的s-t圖線(如圖中的直線PQ)與A站汽車的s-t圖線最多可有12個(gè)交點(diǎn)，所以B站汽車在途中最多能遇到12輛車.
4.明確面積的物理意義
利用圖像的面積所代表的物理意義解題，往往帶有一定的綜合性，常和斜率的物理意義結(jié)合起來，其中v一t圖像中圖線下的面積代表質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的位移是最基本也是運(yùn)用得最多的.
例4、在光滑的水平面上有一靜止的物體，現(xiàn)以水平恒力甲推這一物體，作用一段時(shí)間后，換成相反方向的水平恒力乙推這一物體.當(dāng)恒力乙作用時(shí)間與恒力甲作用時(shí)間相同時(shí)，物體恰好回到原處，此時(shí)物體的動能為32 J.則在整個(gè)過程中，恒力甲做功等于多少?恒力乙做功等于多少?
【解析】這是一道較好的力學(xué)綜合題，涉及運(yùn)動、力、功能關(guān)系的問題.粗看物理情景并不復(fù)雜，但題意直接給的條件不多，只能深挖題中隱含的條件.下圖表達(dá)出了整個(gè)物理過程，可以從牛頓運(yùn)動定律、運(yùn)動學(xué)、圖像等多個(gè)角度解出，應(yīng)用圖像方法，簡單、直觀.
作出速度一時(shí)間圖像(如圖a所示)，位移為速度圖線與時(shí)間軸所夾的面積，依題意，總位移為零，即△0AE的面積與△EBC面積相等，由幾何知識可知△ADC的面積與△ADB面積相等，故△0AB的面積與△DCB面積相等(如圖b所示).
即： (v1×2t0)= v2t0
解得：v2=2v1
由題意知, mv22=32J,故 mv12=8J,
根據(jù)動能定理有W1= mv12=8J, W2= m(v22-v12)=24J
5.尋找圖中的臨界條件
物理問題常涉及到許多臨界狀態(tài)，其臨界條件常反映在圖中，尋找圖中的臨界條件，可以使物理情景變得清晰.
例5、從地面上以初速度2v0豎直上拋一物體A，相隔△t時(shí)間后又以初速度v0從地面上豎直上拋另一物體B，要使A、B能在空中相遇，則△t應(yīng)滿足什么條件?
【解析】在同一坐標(biāo)系中作兩物體做豎直上拋運(yùn)動的s-t圖像，如圖.要A、B在空中相遇，必須使兩者相對于拋出點(diǎn)的位移相等，即要求A、B圖線必須相交，據(jù)此可從圖中很快看出：物體B最早拋出時(shí)的臨界情形是物體B落地時(shí)恰好與A相遇;物體B最遲拋出時(shí)的臨界情形是物體B拋出時(shí)恰好與A相遇.故要使A、B能在空中相遇，△t應(yīng)滿足的條件為：2v0/g<△t<4v0/g
通過以上討論可以看到，圖像的內(nèi)涵豐富，綜合性比較強(qiáng)，而表達(dá)卻非常簡明，是物理學(xué)習(xí)中數(shù)、形、意的完美統(tǒng)一，體現(xiàn)著對物理問題的深刻理解.運(yùn)用圖像解題不僅僅是一種解題方法，也是一個(gè)感悟物理的簡潔美的過程.
6. 把握圖像的物理意義
例6、如圖所示，一寬40 cm的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里.一邊長為20 cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度v=20 cm/s通過磁場區(qū)域，在運(yùn)動過程中，線框有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行.取它剛進(jìn)入磁場的時(shí)刻t=0，在下列圖線中，正確反映感應(yīng)電流隨時(shí)問變化規(guī)律的是( )
【解析】 可將切割磁感應(yīng)線的導(dǎo)體等效為電源按閉合電路來考慮，也可以直接用法拉第電磁感應(yīng)定律按閉合電路來考慮.
當(dāng)導(dǎo)線框部分進(jìn)入磁場時(shí)，有恒定的感應(yīng)電流，當(dāng)整體全部進(jìn)入磁場時(shí)，無感應(yīng)電流，當(dāng)導(dǎo)線框部分離開磁場時(shí)，又能產(chǎn)生相反方向的感應(yīng)電流.所以應(yīng)選C.
高中物理等效法
一.方法介紹
等效法是科學(xué)研究中常用的思維方法之一，它是從事物的等同效果這一基本點(diǎn)出發(fā)的，它可以把復(fù)雜的物理現(xiàn)象、物理過程轉(zhuǎn)化為較為簡單的物理現(xiàn)象、物理過程來進(jìn)行研究和處理，其目的是通過轉(zhuǎn)換思維活動的作用對象來降低思維活動的難度，它也是物理學(xué)研究的一種重要方法.
用等效法研究問題時(shí)，并非指事物的各個(gè)方面效果都相同，而是強(qiáng)調(diào)某一方面的效果.因此一定要明確不同事物在什么條件、什么范圍、什么方面等效.在中學(xué)物理中，我們通?？梢园阉龅降牡刃Х譃椋何锢砹康刃?、物理過程等效、物理模型等效等.
二.典例分析
1.物理量等效
在高中物理中，小到等效勁度系數(shù)、合力與分力、合速度與分速度、總電阻與分電阻等;大到等效勢能、等效場、矢量的合成與分解等，都涉及到物理量的等效.如果能將物理量等效觀點(diǎn)應(yīng)用到具體問題中去，可以使我們對物理問題的分析和解答變得更為簡捷.
例l.如圖所示，ABCD為表示豎立放在場強(qiáng)為E=104V/m的水平勻強(qiáng)電場中的絕緣光滑軌道，其中軌道的BCD部分是半徑為R的半圓環(huán)，軌道的水平部分與半圓環(huán)相切A為水平軌道的一點(diǎn)，而且 把一質(zhì)量m=100g、帶電q=10-4C的小球，放在水平軌道的A點(diǎn)上面由靜止開始被釋放后，在軌道的內(nèi)側(cè)運(yùn)動。(g=10m/s2)求：
(1)它到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度是多大?
(2)它到達(dá)C點(diǎn)時(shí)對軌道壓力是多大?
(3)小球所能獲得的最大動能是多少?
2.物理過程等效
對于有些復(fù)雜的物理過程，我們可以用一種或幾種簡單的物理過程來替代，這樣能夠簡化、轉(zhuǎn)換、分解復(fù)雜問題，能夠更加明確研究對象的物理本質(zhì)，以利于問題的順利解決.
高中物理中我們經(jīng)常遇到此類問題，如運(yùn)動學(xué)中的逆向思維、電荷在電場和磁場中的勻速圓周運(yùn)動、平均值和有效值等.
例2.如圖所示，在豎直平面內(nèi)，放置一個(gè)半徑R很大的圓形光滑軌道，0為其最低點(diǎn).在0點(diǎn)附近P處放一質(zhì)量為m的滑塊，求由靜止開始滑至0點(diǎn)時(shí)所需的最短時(shí)間.
例3.矩形裸導(dǎo)線框長邊的長度為2l，短邊的長度為l，在兩個(gè)短邊上均接有阻值為R的電阻，其余部分電阻均不計(jì).導(dǎo)線框的位置如圖所示，線框內(nèi)的磁場方向及分布情況如圖，大小為.一電阻為R的光滑導(dǎo)體棒AB與短邊平行且與長邊始終接觸良好.起初導(dǎo)體棒處于x=0處，從t=0時(shí)刻起，導(dǎo)體棒AB在沿x方向的外力F的作用下做速度為v的勻速運(yùn)動.試求：
(1)導(dǎo)體棒AB從x=0運(yùn)動到x=2l的過程中外力F隨時(shí)間t變化的規(guī)律;
(2)導(dǎo)體棒AB從x=0運(yùn)動到x=2l的過程中整個(gè)回路產(chǎn)生的熱量.
3.物理模型等效
物理模型等效在物理學(xué)習(xí)中應(yīng)用十分廣泛，特別是力學(xué)中的很多模型可以直接應(yīng)用到電磁學(xué)中去，如衛(wèi)星模型、人船模型、子彈射木塊模型、碰撞模型、彈簧振子模型等.實(shí)際上，我們在學(xué)習(xí)新知識時(shí)，經(jīng)常將新的問題與熟知的物理模型進(jìn)行等效處理。
高中物理學(xué)習(xí)方法
一、課前認(rèn)真預(yù)習(xí)
預(yù)習(xí)是在課前，獨(dú)立地閱讀教材，自己去獲取新知識的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
課前預(yù)習(xí)未講授的新課，首先把新課的內(nèi)容都要仔細(xì)地閱讀一遍，通過閱讀、分析、思考，了解教材的知識體系，重點(diǎn)、難點(diǎn)、范圍和要求。對于物理概念和規(guī)律則要抓住其核心，以及與其它物理概念和規(guī)律的區(qū)別與聯(lián)系，把教材中自己不懂的疑難問題記錄下來。
二、主動提高效率的聽課
帶著預(yù)習(xí)的問題聽課，可以提高聽課的效率，能使聽課的重點(diǎn)更加突出。課堂上，當(dāng)老師講到自己預(yù)習(xí)時(shí)的不懂之處時(shí)，就非常主動、格外注意聽，力求當(dāng)堂弄懂。同時(shí)可以對比老師的講解以檢查自己對教材理解的深度和廣度，學(xué)習(xí)教師對疑難問題的分析過程和思維方法，也可以作進(jìn)一步的質(zhì)疑、析疑、提出自己的見解。
三、定期整理學(xué)習(xí)筆記
在學(xué)習(xí)過程中，通過對所學(xué)知識的回顧、對照預(yù)習(xí)筆記、聽課筆記、作業(yè)、達(dá)標(biāo)檢測、教科書和參考書等材料加以補(bǔ)充、歸納，使所學(xué)的知識達(dá)到系統(tǒng)、完整和高度概括的水平。學(xué)習(xí)筆記要簡明、易看、一目了然，符合自己的特點(diǎn)。
四、及時(shí)做作業(yè)
作業(yè)是學(xué)好物理知識必不可少的環(huán)節(jié)，是掌握知識熟練技能的基本方法。在平時(shí)的預(yù)習(xí)中，用書上的習(xí)題檢查自己的預(yù)習(xí)效果，課后作業(yè)時(shí)多進(jìn)行一題多解及分析最優(yōu)解法練習(xí)。
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