物理力学解题中要善用图像

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  摘要:物理图像主要是通过数和形结合在一起才得以形成,同时也是具体和抽象结合在一起的具体表现。其可以对两个物理量之间的关系进行直观、形象、简洁的表示,并清楚的将整个物理过程表达出来,将实验规律与解決物理状态变化的问题准确反映。由此可见,图像法在物理力学课程中是一种非常关键的解题方法。本文主要根据图像法的截距、斜率、面积这三个方面,对其在物理力学学习过程中的实际应用方法做出了进一步探究。
  关键词:高中物理;力学;解题方法;图像
  在我们高中物理教材当中,力学这一部分内容是非常重要的知识点,其题型涉及面十分广泛,同时,解题公式也较为繁杂且困难。如果我们想要提高自身对这一部分内容的理解程度,那么就一定要善于运用图像法的解题技巧来将此实现,进而使自身的物理成绩得到相对提升。
  一、图像的面积运用方法
  部分物理图像的图线和横轴所围面积的数值,表示另外一个物理量的大小。比如,在v-t 图像当中,F-s图像和s轴所夹的面积主要是表示功,而图线和 t轴所夹的面积则主要是表示位移等[1]。我们在学习力学有关知识的时候,一定要在老师的正确指引下,对图像面积的物理意义进行较为全面的掌握,进而使自身能够学会通过求面积的方式,将部分物理问题顺利解答出来。这样不仅能够使我们自身的解题速度得到提升,同时,还能够较好的将自身的思维能力加以培养,从而在遇到有关问题的时候,可以更加高效且正确的将此解答出来。
  二、图像的截距运用方法
  截距主要指的就是图线和纵、横两坐标轴的交点至起始原点之间的距离。实质上,截距也可以被视为一种数学概念,利用数学函数的方法将此加以表现:图线和x、y轴的交点为(a,0),(0,b)。在这之中,a被称之为图线在x轴上的截距,而b被称之为图线在y轴上的截距。但是,截距相对于物体的位移与距离来讲,还是具有非常大的差异,截距的数值可为正数、负数,还可为零,其主要表示的是一种具体数值的形式。
  比如,一名蹦床运动员,只是在竖直方向上运动,弹簧床对于运动员的弹力 F 的大小,随着时间t的改变规律利用传感器使用计算机将其加以绘制。根据图1所示,重力加速度g 10m/,尝试与图像相结合,把运动员在运动过程中的最大加速度求出。
  解析:根据对图像当中,直线在纵轴上的截距所体现出来的物理意义加以分析,便可以得出下面的结论。运动员的重力是mg=500N,弹簧床对运动员的最大弹力是 Fm=2500N。按照上述得到的结果,将我们高中物理学当中牛顿第二的定律加以应用,便能够获得:F-mg=ma。因此,再根据推出的m数值,则可以将运动员的最大加速度计算出来:a=40m/。
  三、图像的斜率运用方法
  斜率,也可以将其称之为“角系数”,主要将一条直线相对于横坐标轴的倾斜程度体现出来,也就是一条直线和某个平面直角坐标系横坐标轴正半轴方向夹角的正切值[2]。我们在物理学习过程中,一般会经常使用图像的斜率来将函数的具体变化情况进行表示,而此类反应在物理当中,则是一个物理量对另外一个物理量的变化率进行表示。因此,很容易得知图像斜率在表示另外一个物理量值中,占据非常大的优势。
  例如,在我们大家都知道的力学s-t图像当中,其斜率主要指的就是速度随着时间改变的整个过程。不过在v-t图像当中,此斜率主要指的却是加速度随着时间改变的情况。因此,斜率和其相对的物理量值具有正比关系,也就是物理量值越大,斜率就会相对更大。必须引起注意的是,如果斜率表示的是物理量的矢量,那么其正负值反应的便为坐标轴的方向,而并不是大小。比如,根据图2所示,两个光滑斜面的总体长度、高度与质量相同的a、b球,分别从顶端没有初始速度往下滑落,如果b球在图中转折点没有能量消耗,那么( )。
  A.a球先滑落到地面 B.b球先滑落到地面
  C.两球一起滑落到地面 D.没有办法确定
  解析:如果使用公式来解答这一问题将会十分复杂,而运用v-t图像对此分析则会相对更为简单且快捷。图像的斜率主要表示出了两球往下滑落的加速度,b 球往下滑落的加速度最初要比a球大,之后的加速度比a球小。因为b球在图中转折点没有能量消耗,斜面光滑并且往下滑落的高度相同,根据机械能守恒定律便可得知,两球最后的速度相同。由于往下滑落的路程相同,所以图线和t轴所围的面积相同。由此便可将a、b两球运动的v-t图像作出,如图3所示,便可清晰得知:<,b球先滑落到地面,所以答案选择B。
  四、结束语
  在高中阶段的物理力学解题过程中,我们一定要学会通过图像来解答有关问题。图像法不仅内涵丰富,综合性相对较强,并且其表示方法也十分简明,使我们对物理力学的相关问题更容易理解。同时,我们在学习物理力学时,一定要在老师的引导下,将自身对图像法解题的恐惧心理成功克服,并将自身识图、建图与用图的能力加以培养。以此使自身在应用图像法解决力学问题的能力方面得到一定提升,进而提高自身的物理成绩。(作者单位:湖南师范大学附属中学)
  参考文献
  [1]陈亚星.图像法在高中物理解题中的应用[J].理科考试研究,2014,21(13):33-33.
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