物理圖象,能形象直關(guān)地反映物體運(yùn)動變化的規(guī)律,并能很好地揭示物理學(xué)參量間的相互關(guān)系,而圖像的斜率和圖像與坐標(biāo)軸所圍面積具有獨(dú)特的物理含義。因此物理圖像有其獨(dú)特的妙用,現(xiàn)舉例如下:
(1)如圖1所示是在工廠的流水線上安裝的水平傳送帶,水平傳送帶以恒定的速度v=2m/s運(yùn)送質(zhì)量為m=0.5kg的工件。工件都是以速度v0=1m/s從A位置滑上傳送帶,工件與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.2。每當(dāng)一個工件在傳送帶上停止相對滑動時,后一工件立即滑上傳送帶。求:
(1)在正常運(yùn)行狀態(tài)下傳送帶上相鄰工件間的距離。
(2)摩擦力對每個工件做的功。
(3)每個工件與傳送帶之間的摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能。
解析 工件滑上傳送帶后先做初速為加速度為的勻加速運(yùn)動,與傳送帶速度相同后做勻速運(yùn)動,此時相對滑動結(jié)束。作出工件運(yùn)動的圖像,如圖2所示。易知:陰影區(qū)域的面積大小即為相鄰工件間的距離;三角形的面積大小即為工件相對傳送帶的位移;梯形面積即為工件在勻加速運(yùn)動過程中對地位移。用相關(guān)的計(jì)算公式很快就算出題目要求的物理量,形象、直觀、快捷。
(2)一輛汽車以額定功率平直的公路上行駛,經(jīng)過3min,速度由36km/h提高到72km/h,在這段時間內(nèi),汽車行駛的路程
A.一定小于2.7km
B.一定大于2.7km,小于3.6km
C.可能大于3.6km
D.上述情況均可能
解析 假若汽車做勻加速運(yùn)動,其圖線如圖3中傾斜虛線所示。所為面積為2.7km; 而汽車以V=20m/s的速度勻速運(yùn)動,圖線為平行于t軸的虛直線。所為面積為3.6km; 汽車做加速度逐漸的加速運(yùn)動,其圖像為圖3中的實(shí)線所示,其圖線所圍面積為大于2.7km小于3.6km。故選B。
(3)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個如圖4所示的實(shí)驗(yàn)電路,用以測定電源電動勢和內(nèi)阻。使用的器材為:待測干電池組(電動勢約2.8V)、電流表(量程0.6A,內(nèi)阻等于0.2Ω)、電阻箱(0~99.99Ω)、滑動變阻器(0~10Ω)、單刀雙擲開關(guān)、單刀單擲開關(guān)各一個,導(dǎo)線若干??紤]到干電池的內(nèi)阻較小, 電流表的內(nèi)阻不能忽略。
(1)簡要寫出利用圖Ⅰ所示的電路測量電源電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)步驟:
①斷開K,將R調(diào)至最大值 ,S 擲向D;
②調(diào)節(jié)R直到電流表指針有足夠偏轉(zhuǎn),改變R值測幾組I與R變化的數(shù)據(jù)。
(2)圖5是由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的1I-R圖像,由次求出待測干電池組的電動勢E=_____V、內(nèi)阻r=_____Ω。
解析 由全電路歐姆定律I=E/(R+r)得:
I=(R+RA+r)/E可知:圖線斜率為K=1E,選圖線與方格的交叉點(diǎn)坐標(biāo)(2.1,1.6),(3.6,2.2)得K=(2.2-1.6)/(3.6-2.1)=0.6/1.5=2/5V-1,所以E=2.5V;?。?,0.8)及E=2.5V,RA=0.2Ω得r=1.8Ω。