图像法在物理教学中的应用下学期浙教本1图像法在物理中图像法在物理中的应用的应用图像法在物理教学中的应用下学期浙教本2 物理图像不仅可以使抽象的概念直观形象，动态变化物理图像不仅可以使抽象的概念直观形象，动态变化过程清晰，物理量之间的函数关系明确，还可以恰当地表过程清晰，物理量之间的函数关系明确，还可以恰当地表示用语言难以表达的内涵用图像法解物理题不但迅速、示用语言难以表达的内涵用图像法解物理题不但迅速、直观、还可以避免复杂的运算过程直观、还可以避免复杂的运算过程图像法在物理中的应用很广，在图像的学习中图像法在物理中的应用很广，在图像的学习中1.要了解要了解 常见的图线常见的图线,2.注意理解图像的注意理解图像的 物理意义物理意义；3.搞清楚横、纵轴的物理意义；图像的斜率、截距、搞清楚横、纵轴的物理意义；图像的斜率、截距、所围面积、极值点、起始点各有什么所围面积、极值点、起始点各有什么 意义；意义；4.明确图像描述的是什么函数关系；对应的物理情景；明确图像描述的是什么函数关系；对应的物理情景；能够应用图像判断出相应的能够应用图像判断出相应的 物理过程；物理过程；5.或者根据运动过程的分析画出图像，或者根据运动过程的分析画出图像，6.并且借助图像解决有关物理问题。
并且借助图像解决有关物理问题图像法在物理教学中的应用下学期浙教本3t/sv/ms-1100-101 2am8405 10t/sv/ms-18405 10aF8405 10v/ms-1t/s8405 10a1/m8405 10U/VI/A8405 10U/VI/A8405 10常常见见的的图图象象U/VI/A8645 100图像法在物理教学中的应用下学期浙教本4T/s420 1 2 3 4 5L/mT2/s20 1 2 3 4L/m161284斜率斜率 k=T2/L=42/gg=42 L/T2=2 =9.87m/s2Ek/10-19 J/1014Hz05 1042-2斜率斜率 k=h=6.610-34 JsW=-2.5 10-19 J0=4.0 1014Hz返回返回图像法在物理教学中的应用下学期浙教本5分子力和共振曲线分子力和共振曲线图像法在物理教学中的应用下学期浙教本6电源的输出功率电源的输出功率rErErRRrrRREP44422222可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，O RP出出Pmr而当内外电阻相等时，而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大为电源的输出功率最大为rEPm42图像法在物理教学中的应用下学期浙教本7从高从高h处自由下落的物体处自由下落的物体,它的机械能随高度变化的关它的机械能随高度变化的关系是图系是图3中的哪一个中的哪一个?()D 如图为一轻质弹簧的长度如图为一轻质弹簧的长度L和弹力和弹力f 大小的关系大小的关系,试由图线确定试由图线确定：(1)弹簧的原长弹簧的原长.(2)弹簧的倔强系数弹簧的倔强系数.(3)弹簧伸长弹簧伸长2.5cm时时,弹力的大小弹力的大小.答答:10cm;200牛牛/米米;5牛牛返回返回图像法在物理教学中的应用下学期浙教本8光电效应方程光电效应方程爱因斯坦爱因斯坦 Ekm=h W作出方程的图线如图示：作出方程的图线如图示：Ekm 0横轴横轴入射光子的频率入射光子的频率纵轴纵轴打出光电子的最大初动能打出光电子的最大初动能0-W横轴截距横轴截距极限频率极限频率纵轴截距纵轴截距逸出功逸出功斜率斜率普朗克恒量普朗克恒量图像法在物理教学中的应用下学期浙教本9闭合电路的闭合电路的U-I 图象图象uO I Im iEU M（I，U）b aN右图中右图中a 为电源的为电源的U-I 图象；图象；b 为外电阻的为外电阻的U-I图象；图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；功率；a 的斜率的绝对值表示内阻大小；的斜率的绝对值表示内阻大小；b 的斜率的的斜率的绝对值表示外电阻的大小；绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时（即内、外电阻当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时相等时)图中矩形面积最大，即输图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。
流的一半）图像法在物理教学中的应用下学期浙教本10 如图所示的图线，如图所示的图线，A是某电源的是某电源的UI图线，图线，B是是电阻电阻R的的UI 图线，这个电源的电动势等于图线，这个电源的电动势等于_，内电阻等于内电阻等于 ，电阻，电阻R的阻值等于的阻值等于 ，用这个电源和这个电阻用这个电源和这个电阻R串联成闭合电路，电源输出串联成闭合电路，电源输出的电功率等于的电功率等于_，电源的效率是，电源的效率是 I/AU/V3210 0 2 4 6 BA3.0V0.501.0虚线和坐标轴所包围的面积虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率等于输出功率,P出出=4W4.0W=P出出/P总总=4/6=67%67%图像法在物理教学中的应用下学期浙教本11 在测定玻璃砖的折射率的实验中，根据测得的入在测定玻璃砖的折射率的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出如图所示的图线，已知直射角和折射角的正弦值画出如图所示的图线，已知直线线OA与横轴的夹角与横轴的夹角，光线是由空气射入玻璃砖的，光线是由空气射入玻璃砖的，由图可知由图可知 （）A入射角为入射角为1，玻璃砖的折射率为，玻璃砖的折射率为tgB入射角为入射角为2，玻璃砖的折射率为，玻璃砖的折射率为tgC入射角为入射角为1，玻璃砖的折射率为，玻璃砖的折射率为ctgD入射角为入射角为2，玻璃砖的折射率为，玻璃砖的折射率为ctgsin10.40.200 0.2 0.4 0.6 0.8sin2A C 返回返回图像法在物理教学中的应用下学期浙教本12动动量量大大小小动动量量大大小小动动能能势势能能时间时间 时间时间 高度高度 高度高度 将 物 体 以 一 定 的 初 速 度 竖 直 上将 物 体 以 一 定 的 初 速 度 竖 直 上抛若不计空气阻力，从抛出到落回原地的抛若不计空气阻力，从抛出到落回原地的整个过程中，下列四个图线中正确的是整个过程中，下列四个图线中正确的是 ()2001年春年春mgh=mg(v0 t-1/2 gt2)B C p=mv=m(v0-gt)Ek=Ek0 -mgh图像法在物理教学中的应用下学期浙教本13 蹦床有蹦床有“空中芭蕾空中芭蕾”之称。
在之称在2001年年11月广月广东举行的第九届全运会上，蹦床首次被列入正式东举行的第九届全运会上，蹦床首次被列入正式比赛项目，下列图中能反映运动员从高处落到蹦比赛项目，下列图中能反映运动员从高处落到蹦床后又被弹回过程中，加速度随时间变化情况的床后又被弹回过程中，加速度随时间变化情况的是是 （）C图像法在物理教学中的应用下学期浙教本14 物体在受到与其初速度方向一致的合外力物体在受到与其初速度方向一致的合外力作用下作直线运动，合外力的大小随时间作用下作直线运动，合外力的大小随时间t 的变化情的变化情况如图示，则物体的速度况如图示，则物体的速度（）A.先变大后变小先变大后变小 B.先变小后变大先变小后变大C.一直变小一直变小 D.一直变大一直变大0Ft D 如图示的四个图象中，能够正确反映一种如图示的四个图象中，能够正确反映一种元素的同位素原子核的质量数元素的同位素原子核的质量数M与其中子数与其中子数N之间之间的关系的是的关系的是 ()0MN0MN0MN0MNB图像法在物理教学中的应用下学期浙教本15 正弦交变电流图象如图正弦交变电流图象如图6所示，其感应电动所示，其感应电动势的最大值为势的最大值为_ _ V，当线圈转速变为原来，当线圈转速变为原来的的 倍时，所产生交变电动势的有效值倍时，所产生交变电动势的有效值_V周期为周期为 s250500.056返回返回图像法在物理教学中的应用下学期浙教本16 一辆汽车在起动过程中，当速度达到一辆汽车在起动过程中，当速度达到5m/s时时保持功率不变，从此时起以保持功率不变，从此时起以0.5min钟时间内行驶钟时间内行驶了了300m，则在这，则在这0.5min末，汽车的速度（末，汽车的速度（）A.可能等于可能等于20 m/s B.小于小于15 m/s C.等于等于15 m/s D.大于大于15 m/s解：解：汽车功率保持不变，速度逐渐增大，加速汽车功率保持不变，速度逐渐增大，加速度逐渐减小，画出汽车的速度图线，度逐渐减小，画出汽车的速度图线，5 0v/ms-1t/s30若为匀变速运动，如图虚线示，则若为匀变速运动，如图虚线示，则 v=15m/s，可见应选可见应选B B 图像法在物理教学中的应用下学期浙教本17甲甲0v/ms-1t/s t1 t2乙乙 如图示是甲、乙两物体从同一地点同一方向运如图示是甲、乙两物体从同一地点同一方向运动的动的v-t 图像，其中图像，其中 t2=2t1，则下列结论中正确的是，则下列结论中正确的是 ()A.在在t 1 时刻乙物体在前，甲物体在后时刻乙物体在前，甲物体在后B.甲的加速度比乙大甲的加速度比乙大C.在在t 1时刻甲、乙两物体相遇时刻甲、乙两物体相遇D.在在t2 时刻甲、乙两物体相遇时刻甲、乙两物体相遇B D图像法在物理教学中的应用下学期浙教本18 雨滴从高中由静止落下，若雨滴下落时空雨滴从高中由静止落下，若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大，气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大，下列图象可能正确反映雨滴下落运动情况的下列图象可能正确反映雨滴下落运动情况的是是（）D ABC0vt0vt0at0vt C 图像法在物理教学中的应用下学期浙教本19 起重机提起重物时，重物运动的起重机提起重物时，重物运动的v-t 图线如图示，图线如图示，请定性作出起重机的输入功率随时间变化的图象。
请定性作出起重机的输入功率随时间变化的图象0vt t1 t2 t3v解解：0t1内内 F1=m(g+a1)P1=F1 v1=F1 a1t t=t 1 P1=F1 a1t1 mg vt1t2内内 F2=mg P2=F2 v=mgvt2t3内内 F3=m(g-a2)P3=F3 v3=m(g-a2)(v-a2t)t=t2 P2=mgv m(g-a2)v画出图象如图示画出图象如图示0Pt t1 t2 t3mg v返回返回图像法在物理教学中的应用下学期浙教本20 如图是额定电压为如图是额定电压为100伏的灯泡由实验得到的图线伏的灯泡由实验得到的图线,则此则此灯泡的额定功率为多大灯泡的额定功率为多大?若将规格是若将规格是“100V、100W”的定值电的定值电阻与此灯泡串联接在阻与此灯泡串联接在100V 的电压上，设定值电阻的阻值不随的电压上，设定值电阻的阻值不随温度而变化，则此灯泡消耗的实际功率为多大？温度而变化，则此灯泡消耗的实际功率为多大？I/AU/V50 1000.20.100.3解解:由图线可知：当由图线可知：当U=100V I=0.32A P=UI=1000.32=32WUL+UR=100VUL+100I=100V即即I=1.00-UL/100作该方程的图线，作该方程的图线，它跟原图线的交点的坐标为它跟原图线的交点的坐标为 I1=0.28A UL1=72VPL1=I1 UL1=20W图像法在物理教学中的应用下学期浙教本21 例例:图图1为两个不同闭合电路中两个不同电源的为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像，下列判断正确的是图像，下列判断正确的是 A电动势电动势E1E2，发生短路时的电流，发生短路时的电流 I1 I2B 电动势电动势E1=E2，内阻，内阻 r1r2C电动势电动势E1E2，内阻，内阻 r1 r2D当两电源的工作电流变化量相同时，电源当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路的路 端电压变化大端电压变化大解解:容易看出容易看出,电动势电动势 E1E2，发生短路时的电流发生短路时的电流 I1 I2 选选A直线直线2的斜率大的斜率大,r2 r1,B C 错错 对选项对选项 D，分析如下：，分析如下：可见可见D正确正确A DIU21图像法在物理教学中的应用下学期浙教本22 一只老鼠从洞口爬出后沿一直线运动，其速度大小与其一只老鼠从洞口爬出后沿一直线运动，其速度大小与其离开洞口的距离成反比，当其到达距洞口为离开洞口的距离成反比，当其到达距洞口为d 1 的的A点时速点时速度为度为v 1，若，若B点离洞口的距离为点离洞口的距离为d 2（d 2 d 1），求老鼠由），求老鼠由A 运动到运动到B 所需的时间所需的时间解：解：v1=k/d1 k=d1 v1 1/v1=d1/kv2=k/d2=d1v1/d2 1/v2=d2/d1 v1 作出作出vd图线，见图线，图线，见图线，vdd1 d20v2v1将将vd图线转化为图线转化为1/v-d图线，图线，1/vd d1 d21/v21/v10取一小段位移取一小段位移d，可看作匀速运动，可看作匀速运动，1/vdt=d/v=d1/v即为小窄条的面积。
即为小窄条的面积同理可得梯形总面积即同理可得梯形总面积即 为所求时间为所求时间t=1/2(1/v2+1/v1)(d2-d1)=(d2-d1)2/2d1v1图像法在物理教学中的应用下学期浙教本23t/t1t2 家用电热灭蚊器中电热部分的主要元件是家用电热灭蚊器中电热部分的主要元件是PTC,PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电用器，其电阻元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电用器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，因此，率与温度的关系如图所示，由于这种特性，因此，PTC元件具有发热、控温双重功能，对此以下判断元件具有发热、控温双重功能，对此以下判断中正确的是中正确的是 （）A.通电后，其电功率先增大后减小通电后，其电功率先增大后减小 B.通电后，其电功率先减小后增大通电后，其电功率先减小后增大 C.当其产生的热量与散发的热量当其产生的热量与散发的热量 相等时，温度保持在相等时，温度保持在t1或或t2不变不变 D.当其产生的热量与散发当其产生的热量与散发 的热量相等时，温度保持的热量相等时，温度保持 在在tlt2的某一值不变的某一值不变.电热灭蚊器电热灭蚊器A、D图像法在物理教学中的应用下学期浙教本24 下图为在温度为下图为在温度为10左右的环境中工作的某自动恒左右的环境中工作的某自动恒温箱原理图温箱原理图,箱内的电阻箱内的电阻 R1=20k,R2=10k,R3=40k.Rt为为热敏电阻，它的电阻随温度变化的曲线如图乙所示。
热敏电阻，它的电阻随温度变化的曲线如图乙所示当当a、b端电压端电压Uab0时，电压鉴别器会令开关接通，时，电压鉴别器会令开关接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab0时，电压监别器使时，电压监别器使K断开，停止加热，恒温箱内的温断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在度恒定在 a bRtR1R2R3t/543210 10 20 30 40 50 60Rt/10K35图像法在物理教学中的应用下学期浙教本25 一质量为一质量为M=1kg 的小车上固定有一质量为的小车上固定有一质量为m=0.2 kg，高高 l=0.05m、电阻、电阻 R=100的的100匝矩形线圈，一起静止在光匝矩形线圈，一起静止在光滑水平面上，现有一质量为滑水平面上，现有一质量为m0 的子弹以的子弹以v0=110m/s 的水平速度的水平速度射入小车中，并随小车线圈一起进入一与线圈平面垂直，磁感射入小车中，并随小车线圈一起进入一与线圈平面垂直，磁感强度强度 B=1.0T 的水平匀强磁场中如图甲所地，的水平匀强磁场中如图甲所地，小车运动过程的小车运动过程的vs 图象如图乙所示求：图象如图乙所示。
求：（1）子弹的质量）子弹的质量m0为为 2）图乙中）图乙中s=10cm时线圈中的电流强度时线圈中的电流强度I为为 3在进入过程中通过线圈某一截面的电量为在进入过程中通过线圈某一截面的电量为 4）求出线圈小车通过磁场的过程中线圈电阻的发热量为）求出线圈小车通过磁场的过程中线圈电阻的发热量为 v0l50010203040510s/cmV/ms182图像法在物理教学中的应用下学期浙教本26解：解：由图象可知：进入磁场时由图象可知：进入磁场时，v1=10m/s由动量守恒定律由动量守恒定律m0v0=(M+m+m0)v1 m0=0.12kg由图象可知：由图象可知：s=10cm v2=8m/sE=nBLv2=10010.058=40V I=E/R=0.4A由图象可知：线圈宽度为由图象可知：线圈宽度为 d=10cmq=I t=n /R=10010.10.05/100=510-3 C 由图象可知：出磁场时由图象可知：出磁场时，vt=2m/sQ=1/2(M+m+m0)(v12 vt2)=1/21.32(100-4)=63.4J 思考：为什么思考：为什么v-s图象是三段折线？图象是三段折线？参见课件参见课件能量转化和守恒定律能量转化和守恒定律例例4 的备注。
的备注图像法在物理教学中的应用下学期浙教本27 如图示，一对平行光滑轨道放置在如图示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距水平面上，两轨道间距 l=0.20m，电阻，电阻R=1.0，有一，有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.50T 的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下，的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下，现用一外力现用一外力F 沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力测得力F与时间与时间t 的关系如图示，求杆的质量的关系如图示，求杆的质量m 和加速和加速度度a.F/Nt/s43210 15 30BR F2001年高考年高考/20图像法在物理教学中的应用下学期浙教本28解：解：导体杆在轨道上做匀加速运动，则有导体杆在轨道上做匀加速运动，则有 v=at杆切割磁感应线，产生感应电动势杆切割磁感应线，产生感应电动势 E=BLv回路中产生感应电流回路中产生感应电流 I=E/R=BLv/R杆受到安培力为杆受到安培力为 f=BIL=B2 L2v/RFfvB根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律 F-f=ma联立解以上各式联立解以上各式 得得 F=ma+B2 L2at/R由图线上取两点：由图线上取两点：t=0 F=1N t=30s F=4N代入上式代入上式 ma=1 4=ma+0.0130a解得解得a=10m/s2 m=0.1kgF/Nt/s315300124返回返回图像法在物理教学中的应用下学期浙教本29 例例、如图示，两个光滑斜面的总长度相等、高度也、如图示，两个光滑斜面的总长度相等、高度也相等，两小球分别由静止从顶端下滑，若小球在图中相等，两小球分别由静止从顶端下滑，若小球在图中转折点无能量损耗，则转折点无能量损耗，则 （）A.两球同时落地两球同时落地 B.b球先落地球先落地C.a球先落地球先落地 D.无法确定无法确定ab解：解：若用公式求解此题很繁琐，应用若用公式求解此题很繁琐，应用v-t图分析较简单。
图分析较简单b球下滑的加速度开始大于球下滑的加速度开始大于a球，后来的加速度小于球，后来的加速度小于a球球.因为下落高度相等，所以最终速度相等；因为下落高度相等，所以最终速度相等；因为路程相等，因为路程相等，所以图线所围的面积相等所以图线所围的面积相等v-t图线如图示：图线如图示：vtvtab0tatb不难看出，不难看出，tb ta所以所以b球先落地球先落地B。