荊麗華
近年來,圖像題已成為各省市中考考查的熱點題型。物理圖像能形象地表達物理規(guī)律,直觀地描述物理過程,鮮明地表述各物理量之間的依存關(guān)系,是分析和解決物理問題的有效手段。同時,中考中這類考題提供的背景都來源于日常生產(chǎn)和生活,它靈活多樣,開放、綜合程度高,不拘泥于書本知識,它有效地考查了學(xué)生的閱讀、分析、歸納、整合、應(yīng)用等各方面能力。因此,很多學(xué)生面對圖像題束手無策,究其原因在于缺乏對初中物理圖像進行歸納分析的能力,對圖像中各元素的物理意義理解不到位,對圖像題沒有清晰的解答思路和方法。下面筆者將對初中物理常見的圖像進行分類總結(jié),并以典型的圖像題為例來談?wù)勥@類考題的解答步驟和方法。
一、初中常見的圖像類型
1.熱學(xué)圖像——六個重要圖像
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2.物質(zhì)和運動圖像
(1)路程-時間圖像 (2)速度-時間圖像 (3)質(zhì)量-體積圖像
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3.電學(xué)圖像
(1)定值電阻的電流-電壓圖像 (2)燈泡的電流-電壓圖像
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二、圖像題的解題技巧
很多學(xué)生面對圖像題有畏懼心理,看到它們就眉毛胡子一把抓,常常對圖像中的信息找不準(zhǔn)、找不全,不能調(diào)動所學(xué)物理知識對圖像中的信息進行正確的解讀。筆者經(jīng)過多年研究,總結(jié)出能夠全面、正確分析圖像題的三個步驟。
1.研究坐標(biāo)軸
坐標(biāo)軸就像是圖像的門戶,只有弄清楚坐標(biāo)系縱軸和橫軸所代表的物理量才有可能認識圖像所表達的物理意義。有些圖像雖然其特征相同,但由于坐標(biāo)軸所代表的物理量不同,則反映的物理規(guī)律截然不同,如運動圖像中的路程-時間圖像和速度-時間圖像。
2.研究圖像趨勢
圖像趨勢一般可以分為直線、曲線或是折線。不同的趨勢代表著橫、縱軸物理量之間不同的函數(shù)關(guān)系。其中直線趨勢在初中物理圖像中考查的最多。過原點的直線不僅說明橫、縱軸物理量之間存在正比例關(guān)系,而且圖像斜率的大小也表示另一個物理量的值。學(xué)生也要熟悉常見的物理圖像中斜率所代表的物理意義,如路程-時間圖像的斜率為速度、速度-時間圖像的斜率為加速度、質(zhì)量-體積圖像的斜率為密度、電壓-電流圖像的斜率為電阻。
3.研究圖像交點
我們遇到的圖像題不可能總是唯一的圖線,在一幅圖像中往往包含多種圖像趨勢、多個物體同一物理量的比較。圖像之間的交點及其與兩坐標(biāo)軸交點(即截距)的坐標(biāo)值的物理意義,往往反映物理過程中某些特定的狀態(tài)。圖像之間交點說明有一組狀態(tài)量同時適合所描述的不同對象,故弄懂其意義會給我們的分析帶來很大的啟發(fā)和幫助。
下面就以一些常見的圖像題為例來談?wù)勆鲜霾襟E和方法的實際應(yīng)用。
例1.用圖像可以表示物體的運動規(guī)律,圖1中用來表示物體做勻速直線運動的是( )
A.②④ B.①③ C.①④ D.②③
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解析:在圖1的四幅平面直角坐標(biāo)系圖像中,②③的橫軸表示時間,縱軸表示路程;①④的橫軸表示時間,縱軸表示速度。根據(jù)物體做勻速直線運動的規(guī)律:速度始終不變的直線運動,即在任何相等的時間內(nèi)運動的路程相同。①③符合,即選項B正確。通過對比、反思,不難發(fā)現(xiàn)即使①②(或③④)的圖像趨勢相同,但由于縱軸代表的物理量不同,反映的物理規(guī)律就截然不同。①表示勻速直線運動,②表示靜止,③表示勻速直線運動,④表示勻加速直線運動。從以上分析發(fā)現(xiàn),研究圖像首先要研究好坐標(biāo)軸。
例2.在某一溫度下,兩個電路元件甲和乙中的電流與電壓的關(guān)系如圖2所示。由圖可知,元件甲的電阻是 Ω,將元件甲、乙并聯(lián)后接在電壓為2V的電源兩端,則流過元件甲的電流是 A,流過元件乙的電流是 A。
解析:由圖可知,這是甲、乙兩個電路元件的電流與電壓圖像,圖中有兩種圖線趨勢:甲是過原點的直線,表示定值電阻的電流與電壓成正比;乙圖線是曲線,表示電壓隨著電流的增加而升高,常見元件是燈泡。甲是定值電阻,利用歐姆定律,從直線上任取一點,例如U=1V,I=0.2 A,易得R=5 Ω。將甲、乙并聯(lián)后接在電壓為2 V的電源兩端,根據(jù)并聯(lián)電路電壓特點,可知甲、乙的電壓都是2 V,從圖像上易得流過元件甲的電流是0.4 A,流過元件乙的電流是0.2 A。
例3.兩個相同的容器分別裝了質(zhì)量相同的兩種液體,用同一熱源分別加熱,液體溫度與加熱時間關(guān)系如圖3所示。根據(jù)圖線可知( )
A.甲液體的比熱容大于乙液體的比熱容
B.如果升高相同的溫度,兩種液體吸收的熱量相同
C.加熱時間相同,甲液體吸收的熱量大于乙液體吸收的熱量
D.加熱時間相同,甲液體溫度升高比乙液體溫度升高得多
解析:這是甲乙兩種液體的溫度與時間圖像,圖線都是過原點的直線,其斜率與物質(zhì)的比熱容有關(guān)。該題依據(jù)是公式:Q吸=Cm(t末-t初)。要比較公式中兩種物質(zhì)某一物理量之間的變化關(guān)系,可以利用控制變量法解答。兩個相同的容器分別裝了質(zhì)量相同的兩種液體,若用同一熱源分別加熱,單位時間內(nèi)熱源放出的熱量相等,如果加熱時間相同,在轉(zhuǎn)化效率為100%時液體吸收的熱量相等。當(dāng)加熱時間,即吸收熱量和液體質(zhì)量相同時,液體的比熱容與升高的溫度成反比,由圖像可知乙液體升高的溫度比甲多,因此甲的比熱容大于乙;當(dāng)升高相同的溫度時,由圖像得甲加熱的時間比乙長,因此甲液體吸收的熱量較多。綜合分析,選項A正確。
例4.如圖甲電路所示,電源電壓為9 V且保持不變,小燈泡標(biāo)有“6 V 6 W”的字樣,小燈泡的電流隨電壓的變化曲線如圖乙。求:
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(1)小燈泡正常發(fā)光時電阻為多少歐?
(2)當(dāng)電流表的示數(shù)為0.7A時,小燈泡的電功率為多少瓦?
(3)當(dāng)電壓表的示數(shù)為2V時,整個電路10 s內(nèi)消耗的電能是多少焦?
解析:這是一道電路圖與電學(xué)圖像的綜合題,面對這類題首先分析電路,搞清楚電路的連接方式和工作狀態(tài),再分析圖像中的信息,兩者結(jié)合找到合適的公式解題。本題從電路圖中看出是滑動變阻器和燈泡串聯(lián),滑動變阻器電阻值的變化引起電流表及電壓表示數(shù)的變化,即燈泡電流和電壓的變化。圖像是關(guān)于小燈泡的電流隨電壓的變化曲線,從曲線上可以直接讀出燈泡的電流和電壓值。
(1)根據(jù)燈泡的銘牌“6 V 6 W”,RL=U2L/PL=(6 V)2/6 W=6 Ω
(2)由圖可知,燈泡電流為0.7 A時,電壓為3 V,P實=U實×I實=3 V×0.7 A=2.1 W
(3)當(dāng)電壓表示數(shù)為2 V時,由圖可知此時電路中的電流為0.5 A,則:
W=UIt=9 V×0.5 A×10 s=45 W
?誗編輯 董慧紅