物理圖像能形象地表達物理規律、直觀地描述物理過程、鮮明地表示物理量之間的相互關系,是分析物理問題的有效手段之一,也是當今高考命題的熱點,更是高三復習的重點、難點。
(一)明確四類圖像
(二)讀圖六點關注
1.坐標軸
弄清兩個坐標軸表示的物理量。注意坐標原點是否從零開始;注意縱軸物理量為矢量情況時,橫軸以上表示此物理量為正,橫軸以下表示此物理量為負。
2.圖線形狀
注意觀察圖像形狀是直線、曲線還是折線等,從而弄清圖像所反映的兩個物理量之間的關系,明確圖像反映的物理意義。
3.斜率的意義
圖線某點的斜率表示一個物理量隨另一個物理量的變化率,大小等于兩個物理量增量的比值。
(1)x-t圖像中兩點連線的斜率表示這段時間的平均速度,某一點切線的斜率表示這一時刻的瞬時速度。v-t圖像中兩點連線的斜率表示這段時間內的平均加速度,某一點切線的斜率表示這一時刻的加速度。
(2)W-l圖像的斜率表示外力的大小。
(3)φ- x圖像的斜率表示電場強度的大小。
(4)Φ- t圖像的斜率表示單匝線圈產生的電動勢大小。
4.面積的意義
圖線與橫軸所圍的面積常代表一個物理量,這個物理量往往表示縱、橫坐標所表示的物理量的乘積的物理意義。
(1)v- t圖像與t軸所圍面積表示這段時間內質點的位移。
(2)a- t圖像與t軸所圍面積表示這段時間內質點速度的變化。
(3)F-x圖像與x軸所圍面積表示這段位移內力F所做的功。
(4)E-x圖像與x軸所圍面積表示這段位移兩端的電勢差。
(5)i -t圖像與t軸所圍面積表示這段時間內移動的電荷量。
5.交點、拐點的意義
(1)圖線與坐標軸的交點坐標的含義與圖像有關,如x-t圖線與x軸交點縱坐標表示開始計時的位置,而v -t圖線與v軸交點的縱坐標表示質點的初速度。
(2)拐點表示圖像的斜率大小或方向發生突變。
(3)同一坐標系中不同圖像的交點表示具有相同的物理量,如x-t圖線交點表示此刻相遇(在同一位置),v-t圖線的交點表示此刻物體速度相同。
6.坐標單位和數量級
在識圖和用圖時,一定要看清坐標軸的單位和數量級,如m、cm、×10-3m等。
(三)突破三類題型
1.圖像選擇類
(1)依據某一物理過程,設計某一物理量隨時間(或位移、高度、速度等)變化的幾個圖像或此物理過程中某幾個物理量隨某一量的變化圖像,從中判斷其正誤。
(2)解決該類問題一般依據物理過程,運用對應規律,確定某物理量的變化情況,從而判斷選項的正確與否。
巧學說法
此類問題應根據物理情景,找出兩個物理量的變化情況,尋求兩物理量之間的函數關系,然后選擇正確的圖像;若不能求出準確的函數關系,則應定性判斷兩物理量間的變化關系,特別要注意兩種不同變化的交界點,即對應圖像中的拐點。
2.圖像規律類
(1)該類問題一般由某一圖像提出幾個結論,通過分析、判斷或簡單計算確定結論的正誤。
(2)解決該類問題應對圖像描述的物理過程,運用該過程遵循的規律做出判斷。特別對非常規圖像,一般由遵循的規律推導出相應的函數表達式,進一步確定截距、交點、斜率、面積等的意義,從而對結論做出判斷。
巧學說法
解決此類問題關鍵是分析圖像所描述的兩個物理量之間的隱含關系,因此要通過有關的物理概念和物理規律建立函數關系,理解斜率或面積的意義,如上例中應理解圖線表示石塊的運動軌跡。
3.圖像信息類
(1)一般在解答題中,對某一物理情景給出某一物理量的具體變化圖像,由圖像提取相關信息從而對問題做出分析解答。
(2)解決此類問題時要根據物理情景中遵循的規律,由圖像提取信息和有關數據,根據對應的規律公式對問題做出正確的解答。