圖象法在初中物理解題中的運(yùn)用探究

丁海

【摘要】圖象法在初中物理力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等問(wèn)題中有比較廣泛的應(yīng)用.本文以例題的形式分析圖象法在初中物理不同問(wèn)題中的應(yīng)用，展現(xiàn)圖象法在解決問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)，探討其在解決實(shí)際問(wèn)題中的有效性和實(shí)用性，給教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)提供參考.

【關(guān)鍵詞】初中物理；圖象法；解題技巧

隨著初中物理試題的不斷創(chuàng)新，圖象法在初中物理解題中的應(yīng)用越來(lái)越受到重視.圖象法能夠?qū)⒊橄蟮奈锢韱?wèn)題轉(zhuǎn)化為直觀的圖象，有助于提高學(xué)生的解題效率和準(zhǔn)確性.

1? 用s－t圖象判斷物體的運(yùn)動(dòng)

例1? 甲、乙兩物體從同一地點(diǎn)同時(shí)向相同方向做直線運(yùn)動(dòng)，它們通過(guò)的路程隨時(shí)間變化的圖象如圖1所示，由圖象可知，下列選項(xiàng)正確的是（? ）

（A）乙物體在8～20 s內(nèi)處于靜止.

（B）甲、乙兩物體在第15 s時(shí)相距80 m.

（C）甲物體在0～20 s內(nèi)一直做勻速直線運(yùn)動(dòng).

（D）甲、乙兩物體在前15 s的平均速度相等.

解析? 由圖1可知，乙物體在8～20 s內(nèi)的路程不變，故乙物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，（A）選項(xiàng)正確；從圖1中可知，甲、乙兩物體在15 s時(shí)的路程都為80 m，且甲、乙兩物體從同一地點(diǎn)同時(shí)向相同方向做直線運(yùn)動(dòng)，故甲、乙兩物體在第15 s時(shí)相距0 m，根據(jù)v=st可知，甲、乙兩物體在前15 s的平均速度相等，（B）選項(xiàng)錯(cuò)誤，（D）選項(xiàng)正確；甲物體在0～20 s內(nèi)的圖象為傾斜直線，表示隨著時(shí)間的增加，路程均勻增大，故甲物體一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故（C）選項(xiàng)正確.

點(diǎn)評(píng)? 若兩個(gè)物體從同一時(shí)刻起路程開(kāi)始增加，則是同時(shí)出發(fā)；在s－t圖象中，平行于時(shí)間軸的直線代表物體處于靜止?fàn)顟B(tài)；某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間內(nèi)的路程與所用時(shí)間的比值，據(jù)此比較平均速度大小即可.

2? 用v－t圖象分析物體的運(yùn)動(dòng)快慢

例2? 在平行賽道上比賽，甲、乙兩物體的速度與時(shí)間關(guān)系如圖2所示，下列說(shuō)法正確的是（? ）

（A）甲物體做勻速運(yùn)動(dòng)，乙物體做變速運(yùn)動(dòng).

（B）t1時(shí)刻甲物體比乙物體運(yùn)動(dòng)得快.

（C）0～t1內(nèi)兩物體所運(yùn)動(dòng)距離相等.

（D）t1時(shí)刻甲、乙兩物體速度相等.

解析? 由圖2可知，兩物體的v－t圖象都不是水平的直線，所以都做變速運(yùn)動(dòng)，故（A）選項(xiàng)錯(cuò)誤；0～t1時(shí)間內(nèi)，甲物體的平均速度小于乙物體的平均速度，由s＝vt可知，甲物體所運(yùn)動(dòng)的距離小于乙物體運(yùn)動(dòng)的距離，故（C）選項(xiàng)錯(cuò)誤；t1時(shí)刻，甲、乙兩物體的速度相等，即此時(shí)兩物體運(yùn)動(dòng)的快慢相同，故（B）選項(xiàng)錯(cuò)誤，（D）選項(xiàng)正確.

點(diǎn)評(píng)? 通過(guò)v－t圖象可以直觀地判斷物體做加速運(yùn)動(dòng)還是減速運(yùn)動(dòng)，也能很快比較物體的運(yùn)動(dòng)快慢，可見(jiàn)，v－t圖象能將物體抽象的運(yùn)動(dòng)形式變得具體化.

3? 提取圖象中的關(guān)鍵信息解決問(wèn)題

例3? 煙感報(bào)警器又叫煙霧報(bào)警器，是通過(guò)監(jiān)測(cè)煙霧濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范目的的一種裝置.被廣泛應(yīng)用于家庭、餐館、工廠、醫(yī)院、學(xué)校、商場(chǎng)等重要防火場(chǎng)所.圖3所示為我國(guó)目前動(dòng)車上安裝的煙霧報(bào)警器，它由控制電路和工作電路兩部分組成，如圖4所示，其中控制電路由電磁鐵（線圈的電阻R0=18Ω）、電源電壓U=6V的電源、光敏電阻R、開(kāi)關(guān)等組成；工作電路由工作電源、電鈴，指示燈、導(dǎo)線等組成.工作原理：當(dāng)光敏電阻接收到的光強(qiáng)減弱到一定程度時(shí)，工作電路接通，電鈴報(bào)警.

（1）根據(jù)報(bào)警器的工作原理判斷，A處應(yīng)接? ???（填“電鈴”或“指示燈”）；

（2）將開(kāi)關(guān)S閉合，當(dāng)線圈中的電流大于或等于250mA時(shí)，繼電器的銜鐵就會(huì)被吸合，則光敏電阻接收到的光照強(qiáng)度至少為? ??cd；

（3）當(dāng)光照強(qiáng)度為3cd時(shí)，控制電路的電流是（ ?）.若光敏電阻的阻值R與光強(qiáng)E之間的關(guān)系如圖5所示，那么，R與E的關(guān)系式為? ???；

（4）高鐵上是禁止乘客在靠近車廂連接處吃自熱米飯的，因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致煙感報(bào)警器觸發(fā)報(bào)警，此時(shí)為降低該煙霧報(bào)警器的靈敏度，請(qǐng)?zhí)岢鲆环N改進(jìn)建議：? ??.

解析? （1）當(dāng)光敏電阻接收到的光照強(qiáng)度減弱到一定程度時(shí)，光敏電阻增大到一定值，根據(jù)電阻的串聯(lián)，左邊的工作電路的總電阻變大，電流變小，電磁鐵的磁性變小，磁鐵在彈簧彈力的作用下與上面的靜觸點(diǎn)接觸，工作電路接通，電鈴報(bào)警，故A處應(yīng)接電鈴.

（2）如果當(dāng)線圈中的電流大于或等于250mA=0.25A時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合，由歐姆定律可得，控制電路的總電阻為R總=UI=6V0.25A=24Ω，根據(jù)電阻的串聯(lián)，光敏電阻的阻值為

R光=R總－R0=24Ω－18Ω=6Ω，

由圖5可知，光敏電阻接收到的光照強(qiáng)度至少為6cd.

（3）當(dāng)光照強(qiáng)度為3cd時(shí)，由圖5可知R′光=12Ω，根據(jù)電阻的串聯(lián)，控制電路的總電阻為

R′總=R′光+R0=12Ω+18Ω=30Ω，

則控制電路的電流為I′=UR′總=6V30Ω=0.2A，

由圖象數(shù)據(jù)可知，光照強(qiáng)度E變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍，光敏電阻R變?yōu)樵瓉?lái)的幾分之一，即光敏電阻的阻值R與光照強(qiáng)度E成反比，乘積為一定值，都是36Ω·cd，所以電阻R與光照強(qiáng)度E的關(guān)系式為R=36Ω·cdE.

（4）若要降低該煙霧報(bào)警器的靈敏度，即在煙霧較多條件下才報(bào)警，也就是光照強(qiáng)度減小時(shí)（光敏電阻變大，根據(jù)電阻的串聯(lián)，控制電路的總電阻變大）線圈中的電流大于或等于250mA時(shí)，由歐姆定律可知，可適當(dāng)增大電源電壓.

點(diǎn)評(píng)? 本題給出了光敏電阻的阻值R與光照強(qiáng)度E之間的關(guān)系圖象，學(xué)生比較陌生，看見(jiàn)這類題心里沒(méi)底，屬于一道“難”題.但詳細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，本圖象就是給出了光敏電阻的阻值R與光強(qiáng)E的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)光照強(qiáng)度的具體值，通過(guò)圖象查找到光敏電阻的阻值，進(jìn)而將生活問(wèn)題轉(zhuǎn)化為電路問(wèn)題，根據(jù)電路規(guī)律即可解決問(wèn)題.

4? 結(jié)語(yǔ)

可見(jiàn)，圖象法有助于直觀地呈現(xiàn)物理過(guò)程和物理現(xiàn)象，能夠形象地表達(dá)物理量之間的關(guān)系，幫助學(xué)生快速找到解題的關(guān)鍵點(diǎn)，降低解題的錯(cuò)誤率，提高解題的效率和準(zhǔn)確性.圖象法的運(yùn)用有助于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和邏輯思維能力.圖象法在初中物理解題中具有廣泛的應(yīng)用前景，為了更好地促進(jìn)圖象法在初中物理解題中的應(yīng)用，教師應(yīng)加強(qiáng)圖象法的教學(xué)研究，提高教師的技能水平.同時(shí)，也要鼓勵(lì)學(xué)生在解題過(guò)程中多使用圖象法，從圖象法中找到解題的優(yōu)越感和自信心，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情.

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