高中物理知識較為抽象,同學(xué)們學(xué)習(xí)起來比較吃力。作為高中物理的三大語言,利用圖像能夠迅速解答各種復(fù)雜的問題。巧用圖像“面積”可使復(fù)雜的物理問題簡單化、抽象的問題形象化,從而高效、準(zhǔn)確、輕松地完成解題。下面以物理實際問題來證實“面積”解題技巧的價值。
g 、v-t圖像面積
根據(jù)勻速直線運動位移公式s - vt可知,速度 時間圖像中圖像與坐標(biāo)軸圍成的“面積”表示位移。
例1 甲、乙兩物體同時由靜止從A處出發(fā),沿直線AB運動。甲物體先以加速度a1做勻加速運動,經(jīng)過一段時間后,改以加速度a2做勻加速運動,到達(dá)B處時的速度為v。;乙物體一直以加速度a做勻加速運動,到達(dá)B處時的速度也為vo,且a1>a。則下列敘述中正確的是(
)。
A.甲、乙兩物體可能同時到達(dá)B處
B.甲物體一定先到達(dá)B處
C.物體到達(dá)A、B兩點間的任一點時,甲物體的速度一定大于乙物體的速度
D.物體到達(dá)A、B兩點間的任一點時,甲物體的速度可能小于乙物體的速度
解析:作出甲、乙這兩個物體的v-t圖像,如圖l所示,利用兩物體的位移相同(圖中兩陰影部分的面積相等)、到達(dá)B處時的速度相同,則很容易判斷出選項B、C正確。
二、d-1/v圖像面積
根據(jù)公式t=b/v可知,d-1/v圖像中圖像與
坐標(biāo)軸圍成的面積表示物體運動的時間。
例2當(dāng)老鼠離開洞穴后做直線運動,其速率與到洞穴的距離成反比例關(guān)系,已知當(dāng)它到達(dá)距離洞穴為d1的甲處時,速度為v1,請問:
(1)當(dāng)老鼠離洞穴距離為d2的乙處時,其速度為多少?
(2)老鼠從甲處運動到乙處需要花費多少時間?
三、F-s圖像面積
功是一種過程量,相關(guān)問題較為抽象,理解起來比較困難。根據(jù)公式W=Fs,利用力位移圖像的面積表示功的大小,就容易理解,便于解題了。
例3 小明從水井中打水,水裝滿后勻速將其提起來,井口到水面的距離h=10 m,桶里裝滿水時的重量為200 N,繩子長10 m,重20 N,請問提水時小明做了多少功。
解析:小明在提水桶的過程中繩子長度漸漸變小,人對繩的拉力也逐漸變小,這是一個典型的變力做功問題。在提水過程中,拉力從220N逐漸變?yōu)?00 N,作出力 位移圖像,如圖3所示,圖中陰影部分的面積就是變力做的功,即W=(200+220)×10=2 100 J。
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結(jié)語:綜上所述,在求解高中物理問題的過程中,根據(jù)題目給出的各種有用條件,巧妙地使用函數(shù)圖像、幾何圖形來進(jìn)行表達(dá)與分析,可以使得物理過程更加清楚,解題過程更加簡單,解題思路更加清晰。
作者單位:福建省莆田第十中學(xué)