專題十三圖象專題學(xué)習(xí)教案課件

會(huì)計(jì)學(xué)1專題十三圖象專題第1頁/共82頁運(yùn)用圖象描述物理關(guān)系的特點(diǎn)，突出體現(xiàn)在運(yùn)用數(shù)學(xué)的“形”，載著物理的“質(zhì)”，它既能直觀、形象、概括地反映某兩個(gè)相關(guān)的物理量之間的關(guān)系，又能將一些用抽象數(shù)學(xué)解析式或文字無法表述或表述不清的物理現(xiàn)象、過程、狀態(tài)和規(guī)律包含其中；第2頁/共82頁它既是豐富的物理信息(隱含著的與橫、縱坐標(biāo)量關(guān)聯(lián)的物理關(guān)系)的載體，又是形象思維和抽象思維的紐帶；它既是廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)中用于分析數(shù)據(jù)的重要方法，也是進(jìn)行理論研究和規(guī)律探索的常用手段.總之，物理圖象含有明確的物理意義，體現(xiàn)具體的物理內(nèi)容，描述清晰的物理過程.第3頁/共82頁一、中學(xué)物理中常見的物理圖象1.運(yùn)動(dòng)學(xué)中的x－t圖象、v－t圖、振動(dòng)中的x－t圖象以及波動(dòng)中的y－x圖象等.2.電學(xué)中的電場(chǎng)線分布圖、磁感線分布圖、等勢(shì)面分布圖、交流電圖象、電磁振蕩i－t圖象等.第4頁/共82頁3.實(shí)驗(yàn)中的圖象：如驗(yàn)證牛頓第二定律時(shí)要用到a－F圖象、圖象；用“伏安法”測(cè)電阻時(shí)要畫I－U圖象；測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí)要畫U－I圖象；用單擺測(cè)重力加速度時(shí)要畫T2－l圖象等.4.在各類習(xí)題中出現(xiàn)的圖象：如力學(xué)中的F－t圖象、電磁振蕩中的q－t圖象、電學(xué)中的P－R圖象、電磁感應(yīng)中的

Φ－t圖象、E－t圖象等.第5頁/共82頁二、圖象的應(yīng)用1.首先應(yīng)明確所給的圖象是什么圖象，即認(rèn)清圖象中橫、縱軸所代表的物理量及它們的“函數(shù)關(guān)系”，特別是對(duì)那些圖形相似、容易混淆的圖象更要注意區(qū)分.例如振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象，運(yùn)動(dòng)學(xué)中的x－t圖象和v

－t圖象、電磁振蕩中的i－t圖象和q－t圖象等.2.要注意理解圖象中的“點(diǎn)”、“線”、“斜率”、“截距”、

“面積”的物理意義.其中：第6頁/共82頁(1)點(diǎn)：圖線上的每一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)研究對(duì)象的一個(gè)狀態(tài)，特別注意“起點(diǎn)”、“終點(diǎn)”、“拐點(diǎn)”、“交點(diǎn)”，它們往往對(duì)應(yīng)一個(gè)特殊狀態(tài).如速度圖象中的拐點(diǎn)表示速度由增加(減小)變?yōu)闇p小(增加)，即加速度方向發(fā)生變化，而與時(shí)間軸的交點(diǎn)代表速度方向發(fā)生變化.(2)線：表示研究對(duì)象的變化過程和規(guī)律.如v－t圖象中圖線若為傾斜直線，則表示物體做的是勻變速直線運(yùn)動(dòng).第7頁/共82頁(3)斜率：表示橫、縱坐標(biāo)上兩物理量的比值.常有一個(gè)重要的物理量與之對(duì)應(yīng)，用于求解定量計(jì)算中對(duì)應(yīng)物理量的大小和定性分析變化的快慢問題.如x－t圖象的斜率表示速度大小，v－t圖象的斜率表示加速度大小，U－I圖象的斜率表示電阻大小等.第8頁/共82頁(4)面積：圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積常與某一表示過程量的物理量相對(duì)應(yīng).v－t圖線與橫軸包圍的“面積”大小表示位移大小，t軸上方的“面積”表示正位移，t軸下方的“面積”表示負(fù)位移.如圖13－1(1)所示，F(xiàn)－t圖象中的“面積”表示沖量的大小.如圖13－1(2)所示，F(xiàn)－x圖象中的“面積”大小表示功的大小.第9頁/共82頁第10頁/共82頁(5)截距：表示橫、縱坐標(biāo)兩物理量在“邊界”條件下的物理量的大小.由此往往能得到一個(gè)很有意義的物理量.如圖13－1(3)所示為測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)圖線，其縱截距即等于電源電動(dòng)勢(shì)，橫截距為短路時(shí)的電流，圖線的斜率(絕對(duì)值)即等于電源內(nèi)阻.第11頁/共82頁三、物理圖象問題的三種常見高考題型[題型一]以圖象作為物理信息的載體，隱含解題條件，這些條件可以從圖象的點(diǎn)、斜率、截距及拐點(diǎn)中找出，這就要求我們既能從圖象中獲取有關(guān)物理量的信息(數(shù)值或關(guān)系)，又能由圖象展現(xiàn)物理情境，找準(zhǔn)各段圖線對(duì)應(yīng)的物理過程.第12頁/共82頁(2009·安徽高考)大爆炸理論認(rèn)為，我們的宇宙起源于137億年前的一次大爆炸.除開始瞬間外，在演化至今的大部分時(shí)間內(nèi)，宇宙基本上是勻速膨脹的.上世紀(jì)末，對(duì)1A型超新星的觀測(cè)顯示，宇宙正在加速膨脹.面對(duì)這個(gè)出人意料的發(fā)現(xiàn)，宇宙學(xué)家探究其背后的原因，提出宇宙的大部分可能由暗能量組成，它們的排斥作用導(dǎo)致宇宙在近段天文時(shí)期內(nèi)開始加速膨脹.如果真是這樣，則標(biāo)志宇宙大小的宇宙半徑R和宇宙年齡t的關(guān)系，大致是下面哪個(gè)圖象

(

)第13頁/共82頁第14頁/共82頁[解析]

題目提供的信息是宇宙先勻速膨脹，后加速膨脹，反映到R－t圖象上就是圖象的斜率先是不變的，后來斜率逐漸變大，所以應(yīng)該選C項(xiàng).[答案]

C第15頁/共82頁[題型二]以圖象作為一種解題手段：有些定性分析題和物理過程復(fù)雜的題，用數(shù)學(xué)計(jì)算法十分繁雜，有的甚至難以求解，用圖象法卻能得到理想的解答，圖象解法不僅思路清晰，而且過程簡潔明了.第16頁/共82頁

(2009·江蘇高考)如圖13－3所示，兩質(zhì)量相等的物塊A、B通過一輕質(zhì)彈簧連接，B足夠長、放置在水平面上，所有接觸面均光滑.彈簧開始時(shí)處于原長，運(yùn)動(dòng)過程中始終處在彈性限度內(nèi).在物塊A上施加一個(gè)水平恒力，A、B從靜止開始運(yùn)動(dòng)到第一次速度相等的過程中，下列說法中正確的有(

)第17頁/共82頁A.當(dāng)A、B加速度相等時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能最大B.當(dāng)A、B加速度相等時(shí)，A、B的速度差最大C.當(dāng)A、B速度相等時(shí)，A的速度達(dá)到最大D.當(dāng)A、B速度相等時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大第18頁/共82頁[解析]

A、B從靜止開始運(yùn)動(dòng)到第一次速度相等過程中，A做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，B做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)二者加速度相等時(shí)速度差最大.當(dāng)二者速度增加到相等時(shí)距離差達(dá)到最大.全過程中力F一直做正功，所以最后時(shí)刻系統(tǒng)的機(jī)械能最大.由以上分析可知答案為B、C、D.[答案]

BCD第19頁/共82頁[題型三]以圖象表示物理過程或最終的計(jì)算結(jié)果：物理過程或結(jié)論可以用文字表述，也可用數(shù)學(xué)式表述，還可以用物理圖象描述，有些題就要求我們進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將前兩種表述轉(zhuǎn)換成直觀的圖象描述.第20頁/共82頁(2009·福建高考)如圖13－4甲所示，在水平地面上固定一傾角為θ的光滑絕緣斜面，斜面處于電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E、方向沿斜面向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.一勁度系數(shù)為k的絕緣輕質(zhì)彈簧的一端固定在斜面底端，整根彈簧處于自然狀態(tài).一質(zhì)量為m、帶電量為q(q>0)的滑塊從距離彈簧上端為s0處靜止釋放，滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中電量保持不變，設(shè)滑塊與彈簧接觸過程沒有機(jī)械能損失，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，重力加速度大小為g.第21頁/共82頁第22頁/共82頁(1)求滑塊從靜止釋放到與彈簧上端接觸瞬間所經(jīng)歷的時(shí)間t1；(2)若滑塊在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中最大速度大小為vm，求滑塊從靜止釋放到速度大小為vm的過程中彈簧的彈力所做的功W；第23頁/共82頁

(3)從滑塊靜止釋放瞬間開始計(jì)時(shí)，請(qǐng)?jiān)谝覉D中畫出滑塊在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中速度與時(shí)間關(guān)系v－t圖象.圖中橫坐標(biāo)軸上的t1、t2及t3分別表示滑塊第一次與彈簧上端接觸、第一次速度達(dá)到最大值及第一次速度減為零的時(shí)刻，縱坐標(biāo)軸上的v1為滑塊在t1時(shí)刻的速度大小，vm是題中所指的物理量.(本小題不要求寫出計(jì)算過程)第24頁/共82頁第25頁/共82頁第26頁/共82頁第27頁/共82頁第28頁/共82頁第29頁/共82頁1.一個(gè)物體在多個(gè)力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果僅使其中一個(gè)力的大小逐漸增大到某一個(gè)數(shù)值后，接著又逐漸恢復(fù)到原來的大小(此力的方向始終不變)，在這個(gè)過程中其余各力均不變.那么，能正確描述該過程中物體速度變化情況的v－t圖線是圖13－6中的(

)第30頁/共82頁第31頁/共82頁解析：將物體受到的力分為兩部分，即其中一個(gè)變力F1和其他所有的力的合力F2，其他所有力大小和方向均不變，則F2不變，由于F1先增大后減小直到還原為原來的大小，物體的合力始終指向F1的方向，物體做加速度先增大后減小的加速運(yùn)動(dòng)，v－t圖象的斜率的變化直接描述加速度的大小變化，故D正確.答案：D第32頁/共82頁2.一重物從某高處由靜止開始向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t0落至地面.已知在重物運(yùn)動(dòng)過程中重物所受的空氣阻力恒定.則圖13－7所示的關(guān)于重物的機(jī)械能隨時(shí)間的變化圖象可能正確的是(

)第33頁/共82頁第34頁/共82頁解析：重物在豎直下落過程中，受到重力與空氣阻力的合力，即F＝mg－f，所以重物做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a，則在t時(shí)刻重物下落的高度為h＝at2，所以在t時(shí)刻的機(jī)械能為E＝E0－aft2，即C正確.答案：C第35頁/共82頁3.(2009·安徽高考)如圖13－8甲所示，一個(gè)電阻為R、面積為S的矩形導(dǎo)線框abcd，水平放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與ad邊垂直并與線框平面成45°角，O、O′分別是ab邊和cd邊的中點(diǎn).現(xiàn)將線框右半邊ObcO′繞OO′逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°到圖乙所示位置.在這一過程中，導(dǎo)線中通過的電荷量是(

)第36頁/共82頁第37頁/共82頁第38頁/共82頁4.小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖13－9所示，P為圖線上一點(diǎn)，PN為圖線在該點(diǎn)的切線，PQ

為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，則下列說法中正確的是(

)第39頁/共82頁A.隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大B.對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R＝U1/I1C.對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R＝U1/(I2－I1)D.對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的功率數(shù)值上為圖中PQOM所圍的“面積”第40頁/共82頁解析：根據(jù)電阻的定義R＝U/I知A、B選項(xiàng)正確，此處不能選C，只有當(dāng)電阻為定值電阻時(shí)，答案：ABD第41頁/共82頁5.兩個(gè)物體A、B的質(zhì)量分別為m1和m2，并排靜止在水平地面上，用同向水平拉力F1、F2分別作用于物體A和B上，分別作用一段時(shí)間后撤去，兩物體各自滑行一段距離后停下來.兩物體運(yùn)動(dòng)的v－t圖象分別如圖13－10中圖線

a、b所示.已知拉力F1、F2分別撤去后，物體做減速運(yùn)動(dòng)過程的v－t圖線彼此平行(相關(guān)數(shù)據(jù)已在圖中標(biāo)出).由圖中信息可以得出(

)第42頁/共82頁A.若F1＝F2，則m1小于m2B.若m1＝m2，則力F1對(duì)物體A所做的功較多C.若m1＝m2，則力F1對(duì)物體

A的沖量較大D.若m1＝m2，則力F1的最大

瞬時(shí)功率一定是力F2的最大瞬時(shí)功率的2倍第43頁/共82頁解析：從撤去拉力后的圖象平行可知物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，拉力作用時(shí)根據(jù)牛頓第二定律F1－μm1g＝m1a1，F(xiàn)2－μm2g＝m2a2，由圖可知a1>a2，當(dāng)F1＝F2時(shí)，m1<m2，A對(duì)；當(dāng)m1＝m2時(shí)，由動(dòng)量定理，對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中拉力的沖量等于摩擦力的沖量，由于摩擦力相同，ta<tb，故F1力的沖量較小，C錯(cuò)；第44頁/共82頁由動(dòng)能定理，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中拉力的功等于摩擦力的功，由圖象圍成的面積可知兩物體的位移xa＝xb＝5m，故拉力的功相同，B錯(cuò)；當(dāng)m1＝m2時(shí)，由圖可得物體的加速度aA＝

m/s2，aB＝

m/s2，μg＝1m/s2，解得F1∶F2＝8∶5，故拉力的最大功率P1∶P2＝2.5F1∶2F2＝2∶1，D對(duì).答案：AD第45頁/共82頁6.如圖13－11所示，一個(gè)“∠”型導(dǎo)軌垂直于磁場(chǎng)放置且固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體棒a和導(dǎo)軌用粗細(xì)均勻的相同材料制成，兩者接觸良好.在外力作用下，導(dǎo)體棒a以恒定速度v向右運(yùn)動(dòng)，以導(dǎo)體棒在圖13－11所示位置的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，下列物理量隨時(shí)間變化的圖象正確的是圖案13－12

中的(

)第46頁/共82頁第47頁/共82頁第48頁/共82頁第49頁/共82頁7.如圖13－13所示，質(zhì)量為M的物塊P放在水平桌面上，裝有沙的小桶Q總質(zhì)量為m，Q通過細(xì)線和滑輪牽引物塊P，若逐漸增大小桶中沙的質(zhì)量，設(shè)物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則13－

14所示表示細(xì)線中的張力FT與沙桶重力mg的比值FT/mg的圖線中，最接近真實(shí)情況的是(

)第50頁/共82頁第51頁/共82頁第52頁/共82頁8.如圖13－15所示，在足夠大的光滑水平面上放有兩個(gè)質(zhì)量相等的物塊，其中物塊A連接一個(gè)輕彈簧并處于靜止?fàn)顟B(tài)，物塊B以水平初速度向著物塊A運(yùn)動(dòng)．物塊B與彈簧作用過程中，兩物塊始終保持在同一條直線上運(yùn)動(dòng)，圖

13－16分別描繪了此過程A、B

兩物體的速度v、動(dòng)能Ek及所受彈力F隨時(shí)間t的變化規(guī)律．能正確表示其關(guān)系的一組圖象是(

)A．④⑤

B．①⑥

C．③⑤D．②⑥第53頁/共82頁第54頁/共82頁解析：從物塊B接觸彈簧開始，物塊A、B的加速度先增大，當(dāng)A、B速度相等時(shí)，A、B的加速度開始減小，可知圖象①②均錯(cuò)，排除B、D兩項(xiàng)；當(dāng)A、B速度和動(dòng)能相等時(shí)，彈簧的壓縮量最大，動(dòng)能之和最小且小于開始時(shí)B的動(dòng)能，由機(jī)械能守恒可知彈性勢(shì)能最大，③錯(cuò)④對(duì)，則C項(xiàng)錯(cuò)，A對(duì)．答案：A第55頁/共82頁9．矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直．規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖13－17甲所示．若規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向，圖乙中的i－t圖中正確的是(

)第56頁/共82頁第57頁/共82頁解析：第1秒內(nèi)，垂直紙面向里的磁場(chǎng)均勻增加，故感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與其相反，即感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，與規(guī)定的正方向相反，故為負(fù)值，A項(xiàng)和C項(xiàng)均錯(cuò)；第2秒內(nèi)磁場(chǎng)方向向里且均勻減小，故感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向里，第3秒內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外且均勻增加，故感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向里，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，與規(guī)定的正方向相同，故為正值，所以D項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：D第58頁/共82頁10．如圖13－19甲所示，質(zhì)量為m＝1kg的物體置于傾角為θ＝37°固定斜面上(斜面足夠長)，對(duì)物體施加平行于斜面向上的恒力F，作用時(shí)間t1＝1s時(shí)撤去拉力，物體運(yùn)動(dòng)的部分v－t圖象如圖乙所示，取g＝10m/s2，試求：第59頁/共82頁(1)在0到1s內(nèi)，拉力F的平均功率；(2)t＝4s時(shí)物體的速度v.第60頁/共82頁解析：(1)設(shè)力F作用時(shí)物體的加速度為a1，對(duì)物體進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律可知F－mgsinθ－μmgcosθ＝ma1撤去力后，由牛頓第二定律有mgsinθ＋μmgcosθ＝ma2根據(jù)圖象可知：a1＝20m/s2，a2＝10m/s2，t1＝1s時(shí)物體的速度v1＝a1t1拉力F的平均功率為P＝Fv1/2，解得P＝300W第61頁/共82頁(2)設(shè)撤去力后物體運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)間為t2，v1＝a2t2，解得t2＝2s則物體沿著斜面下滑的時(shí)間為t3＝t－t1－t2＝1s，設(shè)下滑加速度為a3，由牛頓第二定律mgsinθ－μmgcosθ＝ma3，a3＝2m/s2，t＝4s時(shí)速度v＝a3t3＝2m/s，方向沿斜面向下．答案：(1)300W

(2)2m/s沿斜面向下第62頁/共82頁11．在豎直平面內(nèi)有一圓形絕緣軌道，半徑R＝1m，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于軌道面向里，一質(zhì)量為m＝1×10－3

kg、帶電量為q＝＋3×10－2C的小球，可在內(nèi)壁滑動(dòng)，開始時(shí)，在最低點(diǎn)處給小球一個(gè)初速度v0，使小球在豎直面內(nèi)逆時(shí)針做圓周運(yùn)動(dòng)，圖13－20甲是小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的速率v隨時(shí)間變化的情況，圖乙是小球所受軌道的彈力F隨時(shí)間變化的情況，結(jié)合圖象所給數(shù)據(jù)，求：第63頁/共82頁(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。?2)小球初速度的大?。?4頁/共82頁解析：(1)從題中甲圖可知，小球第二次過最高點(diǎn)時(shí)，速度大小為5m/s，而由乙圖可知，此時(shí)軌道與球間彈力為零，則mg＋qvB＝mv2/R，代入數(shù)據(jù)，得B＝0.1T.(2)從乙圖可知，小球第一次過最低點(diǎn)時(shí)，軌道與球面之間的彈力為F＝5.0×10－2N，根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)－mg＋qv0B＝mv/R代入數(shù)據(jù)，得v0＝8m/s.答案：(1)0.1T

(2)8m/s第65頁/共82頁12．如圖13－21所示，電源(E，r)由n個(gè)電動(dòng)勢(shì)ε0均為1.5V、內(nèi)阻均為r0的電池串聯(lián)組成(E＝nε0，r＝

nr0)，合上開關(guān)S，變阻器的滑動(dòng)頭C從A端滑至B端的過程中，電路中的一些物理量的變化由圖甲、乙、丙三個(gè)圖給出，電表、導(dǎo)線對(duì)電路的影響不計(jì)．求：第66頁/共82頁第67頁/共82頁(1)組成電源的串聯(lián)電池的個(gè)數(shù)n；(2)變阻器的總阻值；(3)甲、乙、丙三個(gè)圖上的a、b、c、d各點(diǎn)的坐標(biāo)．(甲圖為輸出功率與路端電壓關(guān)系曲線，乙圖為路端電壓與總電流關(guān)系曲線；丙圖為電源的效率與外電路電阻關(guān)系曲線．這里的效率指電源的輸出