在近年的中考物理試卷中,圖像類試題頻頻出現(xiàn),數(shù)學和物理緊密“聯(lián)姻”。新課程標準也明確提出“改變學科本位的觀念”這一教學理念。怎樣能夠快速掌握圖像類習題的處理方法呢?筆者以近年來的中考試題為例,作一粗淺探討。
1 觀察數(shù)據(jù)規(guī)律,學會繪制圖線
例1 (2005年唐山)A、B兩地相距540km,甲、乙兩輛汽車分別以60km/h和120km/h的速度從A、B兩地同時出發(fā),相對開出,試在圖1所示的坐標系中用圖像法求:
(1)兩車經過多長時間相遇?
(2)兩車在什么地方相遇?
參考答案 (1)3h。(2)距A處180km相遇。
方法指導 觀察、分析數(shù)據(jù),做出A、B兩地對應的路程隨時間圖像,如圖2所示。甲汽車路程-時間呈遞增,乙汽車路程-時間呈遞減,從分析數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)的變化規(guī)律,學會繪制出的一次函數(shù)圖像。
2 尊重客觀數(shù)據(jù),界定數(shù)據(jù)真?zhèn)为?/p>
例2 (2006武漢)小明利用標有“6V6W”的燈泡L1和“6V3W”的燈泡L2進行實驗,如圖3甲所示:A、B分別為通過燈泡L1和L2中的電流隨兩端電壓變化關系的曲線?,F(xiàn)將兩燈連入圖3乙所示電路中,使其中一個燈泡正常發(fā)光時,電路消耗的總功率為_______W。
參考答案 4W。
方法指導 燈泡L1“6V6W”的電阻為6Ω,額定電流為1A;燈泡L2“6V3W”的電阻為12Ω,額定電流為0.5A;使其中一個燈泡正常發(fā)光時,電路消耗的總功率P=I2R=4.5W;觀察圖線甲可知,使其中一個燈泡正常發(fā)光時,PL1=1W; PL2=3W;電路消耗的總功率P= PL1+ PL2=4W。
本題在正確仔細審題的基礎上,能夠結合實際物理情境,突破思維定勢,圖3甲考慮了電阻與溫度的實際關系,圖3乙只是從理論角度進行簡單的數(shù)據(jù)計算,因此要培養(yǎng)學生勤于分析的習慣,辨別數(shù)據(jù)真?zhèn)?。從而培養(yǎng)學生靈活解決問題的能力和形成尊重事實、探索真理的科學態(tài)度。
3 學會點圖結合,尋找關聯(lián)條件
例3 (2007山西)如圖4甲所示電路,當開關S從接點2轉換到接電1時,電流表、電壓表對應示數(shù)如圖4乙所示,由圖中的信息可知:
(1)電源電壓U=___,電阻R1=____。
(2)R2的電阻。
(3)電路消耗的最小功率P1和最大功率P1。
參考答案 (1)6V;10Ω(2)據(jù)I=U/R得R2=(U-U1)/I1=20Ω;電壓一定,電流最小時,電功率最小P1=I1U1=1.2W; 電壓一定,電流最大時,電功率最大P2=I2U2=3.6W;
方法指導:
學會將物理知識與數(shù)學圖像相結合的表達方式,觀察圖中的點坐標,找出對應電路,捕捉信息條件,理順坐標點所包含的已知量與未知量的因果關系,解決物理問題。
4 尋找點線規(guī)律,確定因果鏈條
例4 (2006北京課改)在圖5甲所示的電路中,R1為滑動變阻器,R0,R2均為定值電阻,電源兩端電壓保持不變,改變滑動變阻器R1的滑片位置,兩電壓表的示數(shù)隨電流變化的圖線分別畫在圖5乙所示的坐標系中,根據(jù)以上條件可知電阻R0的電阻值為____Ω。
參考答案 2Ω。
方法指導 學會觀察電路圖電表測量的物理量,對應確定對應圖線,即電壓表○V1測量的是4~10V這段線段,而○V2測量的是1~4V這段線段,當○V1為10V,○V2為1V,電流表示數(shù)為1A,且滑動變阻器處于最大值,由此可知(U總-10V)∕R0=1A①;當電壓表U1= U2=4V時,滑動變阻器處于最小值,R2=4 V∕4A=1Ω;由圖中信息可知,(U總-4V)∕R0=4A②;解①和②式得R0=2Ω。求解中首先要有解決問題的突破點,然后才能順藤摸瓜,按圖索驥。例如本題中圖線與電表的對應關系。而突破點的獲得必須依賴于對圖線規(guī)律、圖線信息的觀察分析,從而確定因果鏈條,逐步求出答案。
5 領悟圖線問題,激勵創(chuàng)新應用
例5 (2006濟寧市)有一些材料,導電能力介于導體和絕緣體之間,這種材料稱做半導體.有一種半導體其電阻的大小隨溫度的變化而明顯改變,利用這種半導體材料制成的電阻叫熱敏電阻。熱敏電阻可以用來測量溫度的變化,且反應快,精度高。
李明同學為了檢測他家蔬菜大棚內的溫度變化,他用熱敏電阻設計了一個如圖6甲所示的電路,其中電源電壓是3V,熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖像如圖6乙所示,電流表的量程是0-100mA。為了能從電流表直接讀出大棚內的氣溫,他將電流表的刻度盤改畫成溫度的刻度,這樣改造后的電流表就成了氣溫表。
(1)請你幫他計算,改造成的氣溫表能測量的最高溫度是多少?寫出計算過程。
(2)結合圖像分析,你認為李明設計的電路有什么不妥之處?
(3)在保持現(xiàn)有元件不變的條件下,在增添一個電阻,你能想辦法使該氣溫表的量程擴大到80℃嗎?請在圖7所示方框中畫出你設計的電路圖,并通過計算求出新增電阻的阻值。
(4)據(jù)設計的電路并通過計算說明,此氣溫表的0℃應與電流表刻度盤的什么刻度對應?
參考答案 (1)當電流表達到滿刻度時,電路中的電流為100mA=0.1A,此時,電路中的電阻為:R=U/I=3V/0.1A=30Ω。由圖像可知,熱敏電阻為30Ω時溫度為25℃, 所以,氣溫表能測量的最高溫度是25℃。
(2)當溫度達到25℃后,若溫度繼續(xù)升高,熱敏電阻的阻值減小,電路中的電流增大,會超過電流表的量程,損壞電流表。
(3)在電路中串聯(lián)一個電阻,電路如圖8所示。
由圖像可知,氣溫是60℃時,熱敏電阻的阻值為10Ω時,當電流表達到滿刻度時,電路中的電阻為30Ω, 即R總=30Ω。所以串聯(lián)的電阻為R2=R總-R1=30Ω-10Ω=20Ω(4)由圖像可知:0℃時,熱敏電阻的阻值為100Ω,此時,電路總的電流是:I=U/R=3V/(100Ω+20Ω)=0.025A=25mA
所以氣溫表的0℃應與電流表刻度盤的25mA的位置對應。
方法指導:
在電壓恒定的條件下,溫度的變化引起熱敏電阻值得變化,從而引起電流表示數(shù)的變化。溫度與電流的關系可以通過圖線進行計算獲得,而后氣溫表刻度值的確定也便水到渠成。同時,本題還能讓學生學習科學方法,激勵創(chuàng)新應用,促進關心科技發(fā)展和技術應用帶來的社會進步,保持對自然界的好奇,發(fā)展對科學的探索興趣。
注:2.張艷玲,河北省邢臺市第二十九中學,054201
3.高龍江,河北省武安市第十中學,056004