巧用图像法提高物理解题实效

2017-11-25山东省临沂三中高二19

中学生数理化(高中版.高考理化) 2017年1期

关键词：木块运动学弹簧

■山东省临沂三中高二(19)班杨骁

巧用图像法提高物理解题实效

■山东省临沂三中高二(19)班杨骁

图像法是一种数形结合的方法,具有形象、直观等特点。在高中物理的学习过程中,利用图像法不仅可以帮助我们发现物理规律,还可以达到简化物理过程、提高解题速度的目的。

1.利用图像法解决能量转化问题。

在解决能量转化问题时,利用图像法可以直观、形象地了解能量转化过程,拓宽解题思路、激发学习灵感。

例1如图1所示,质量相同的物体A和B通过弹簧连接,放在光滑的水平面上,弹簧处于自然长度。如果此时用水平恒力推动物体A,那么在弹簧第一次被压缩到最短的过程中,当物体A和B的速度相同时,哪个物体的加速度较大?

图1

解析:在弹簧被压缩的过程中,外力做的功和弹簧的弹性势能转化为两物体的动能,根据受力情况可知,物体A做加速度减小的加速运动,物体B做加速度增大的加速运动,可以作出物体的速度—时间图像,如图2所示。物体A与B的速度—时间图像交于C点时,两物体的运动速度相同,且物体B在C点的切线斜率大于物体A在C点的切线斜率,即物体B的加速度大于物体A的加速度。

图2

2.利用图像法解决运动学问题。

在解决运动学问题时,利用图像法可以形象表现出物体的运动规律,直观描绘出物体的运动过程。运用运动学知识对所描绘的运动图像进行分析,即可使得运动学问题形象客观地展现在我们面前。

例2如图3所示,木块从同一高度沿着两条平滑的路径AB和ACD由静止开始下滑至B点和D点。若这两条路径的行程相等,试比较木块在这两种路径上下滑所花费的时间。

图3

解析:以木块为研究对象,只有重力做功,故机械能守恒。木块在两种路径上下滑的始、末速度是相等的,因此可以作出木块的速度—时间图像,如图4所示。直线AB表示木块沿着路径AB运动,曲线ACD表示木块沿着路径ACD运动。由已知条件可知,木块在两条路径上下滑的始、末速度相同,经过的行程也相同,即在图4中,两条线与时间轴围成的面积是相等的。因此,可以得出当直线对应的运动时间大于曲线对应的运动时间时,这一情况才可以成立。

总之,应用图像法解决物理问题,不仅能够帮助我们打开解题思路,而且能够提高我们的理解能力和分析能力。另外,需要注意的是在高中物理的学习过程中,我们还要将图像法与传统的解析法相结合,注重两种解题方法的互相补充,培养我们的识图、用图能力,从而真正提升我们利用图像法分析求解实际问题的能力。