物理坐标曲线图象题的应对策略
2018-09-11梁国盛
梁国盛
物理坐标曲线图象,既能准确、直观地描述物理过程,又能帮助人们发现物理规律。中考试题通过物理坐标图象,可以考查学生获取信息能力、逻辑推理能力、分析归纳能力、作图能力和语言表达能力。坐标图象题在近年中考试题中出现的频率非常高,本文将对此类试题进行统计、分析和归类,并提出相应的备考策略,希望能为教师备课和考生复习提供較全面的参考意见,也恳请同行对本文的不足之处进行指正。
一、中考坐标图象试题的类型和趋势
1.中考考查的曲线类型多元化,包括力学、电学和热学等初中重点内容;2.坐标图象题在近年中考中出现的频率非常高;3.坐标图象题虽然不是每年必考,但近年有加强考查的趋势。
笔者推想:出题者青睐于坐标图象题,从考题引导教师和学生,注重物理过程的体验和分析,在知识、方法和能力方面共同提高。坐标曲线图象,还是初中和高中物理学习、解题综合能力的重要衔接。
二、中考坐标图象试题的应对策略
(一)、教师一定要引导学生重视物理规律的学习、理解和记忆。如果学生对物理规律的理解不准确,学再多的解题技巧也是枉然。
(二)、教师在进行中考复习指导时,注意让学生达到四个目标:会认、会读、会画和会变。下面笔者分别举例说明。
1.会认:能从给出的图象中辨认反映典型物理过程的曲线。
例如:学生易混淆的s-t图象和v-t图象。下图中甲和乙,丙和丁看起来都差不多,但描述的物理过程却大不相同!图甲的物体作匀速直线运动,从原点出发,而图乙的物体作加速直线运动;图丙的物体以2.0m/s的速度作匀速直线运动,而图丁物体一直处于静止状态,停在正方向离原点2.0m的位置。
因此,利用图象解题时:首先要辨认坐标轴表示的物理量,判断出图象的类型和反映的规律,再进一步分析和计算。
2.会读:题目的条件是通过坐标图象来描述的,解题时能从图象中获取对应的解题信息。
根据获取信息的难易程度,还可分为三个层次的能力要求。
①能根据题意,直接找到坐标曲线上的对应点或线,读出图象的点、线和斜率等信息(曲线的起点、终点、拐点和斜率往往是解题的关键),通常还可作出与横、纵坐标平行的辅助线,从坐标上获取解题信息。例如:
2016广东6、如题6所示是甲和乙两种物质的质量和体积关系图象,下列说法正确的是()
A、乙物质的密度比水大
B、体积为50cm3的乙物质的质量为35g
C、质量为25g的甲物质的体积为30cm3
D、当甲和乙两物质的质量相同时,乙物质的体积较大
分析与解答:根据题意,过纵坐标为25g的点作平行于横坐标的辅助线分别与甲、乙图象交于a、b两点,如题6
答图中l1所示,由a、b两点的坐标可知:当甲和乙两物质的质量均为25g时,甲物质体积为20cm3,而乙物质的体积为30g,乙较大,且乙质量和体积之比即密度(曲线的斜率)较小,故C错误,D正确;如果再过横坐标为50cm3的点作平行于纵坐标的辅助线l2,与乙图象交于c点,从c点的纵坐标可知:体积为50cm3的乙物质的质量为40g,故B错误。
因此,学生需要在看清楚坐标轴所映的物理量的基础上,根据题意,迅速找到图象上的对应点、线和斜率等信息,获取其代表的物理意义,再结合物理概念和规律来解答。
②能根据题意,找到曲线上的巧合点,获取解题信息。如:
2012广东14.有一种亮度可以调节的小台灯,其电路如图8甲。电源电压为24Ⅴ,灯泡L的额定电压为24Ⅴ,通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图8乙。当灯泡正常发光时,灯丝的电阻为Ω。调节滑动变阻器R,使灯泡的实际功率为3.6W时,灯泡两端的电压是Ⅴ,滑动变阻器R连入电路的阻值是Ω。
分析和解答:第一个空要求学生能根据题目要求,直接找到图像上当电压(横轴)为24V时曲线上对应的点,可得出此时流过灯泡的电流(纵轴)为0.4A,再结合欧姆定律求解。这里相当于本文第一层次的要求。
解答第二、三两个空时,学生就不能直接从题目中找出曲线上相应的点,必须掌握实际功率的计算方法,根据电功率的公式P=UI,找到曲线上的巧合点,即横坐标和纵坐标乘积刚好为3.6W的点。然后,学生才能根据串联电路的电压规律、电流规律求解第三个空。可见,物理规律的学习和读图能力要求比之前都有所提高。
3.会画:能根据实验数据,运用数学手段,画出坐标图象,并分析处理实验数据。由于实验误差不可避免,所以根据实验数据画图时,应使图线画成直线或光滑曲线,让实验数据点大致均匀分布在图线附近,对于个别离线较远的点可以舍去,而不必让图线经过每个实验数据点。例如
2015广东18.在“探究水的沸腾”实验中,如题18-1图所示。……⑵下表是加热过程中不同时刻水的温度记录,其中有一个记录错误的实验数据,请指出该错误的数据是,这样判断的理论依据是。⑶ ……⑷请根据表格的正确数据在题18-2图中画出水加热直至沸腾时温度随时间变化的图象。
时间/min012345678
温度/℃909294969898959898
分析:试题要求考生掌握水沸腾时,吸热但温度保持不变的特点。从表格中的实验数据可以看到,6min记录水的温度是95℃,但该时刻前后水的温度均为98℃,可见95℃是错误的,根据数据画图象时应该将该数据剔除,画出直线或光滑曲线如题18答图所示。
同类型的试题还有:2012年17.(2)。
4.会变:当题目要求根据实验数据,利用坐标图象分析处理实验数据时,应将物理量之间的反比例关系转化为正比例关系进行画图。试题中要求作反比例函数图像并得出结论的情况并不多见,这里笔者提出的方法仅供参考,以作试题的拓展延伸。
例如,学生在做“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”的实验时,先保持导体的电阻不变,根据实验数据作出的I-U图像,容易得出通过导体的电流与导体两端的电压成正比关系;接着又保持导体两端的电压不变,测出了多组电流与电阻的关系后,如何才能通过作图进行数据处理,找出电流与电阻之间的函数关系呢?
如果学生直接根据实验数据作出I-R图像,曲线所反映的反比关系就较难判定。此时,学生如果能作出I-1R图像,由于所画出的曲线为过原点的直线,就能够从图象中非常直观地得出结论:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
综上所述,应对中考物理坐标曲线图象题的策略可归纳为:
1.首先观察图象的横、纵坐标轴,明确其表示的物理量;
2.认清曲线的变化趋势或规律,弄清曲线的起点、终点和拐点、极值点和斜率等所表示的物理意义;
3.结合题目要求,从图像中提取相关信息和数据进行解答。有的题目根据题意即可直接找到图像中对应的点、线和斜率所表示的意义求解,有的题目则需要找到图像中对应坐标的巧合点,还有的题目却要将图像描述的物理过程具体化,画出物理情景的草图,展示出关键的状态或位置,才有利于迅速找出各相关物理量之间的关系来求解;
4.作图时,先确定坐标表示的物理量和单位,再描点,后连成光滑曲线,还可将反比例关系转化为正比例关系作图。
为方便记忆,笔者又将应对策略缩简为:物理规律驻心中,坐标曲线辨坐标;会认会读找巧合,曲线拐点是关键;曲线规律转草图,作图反比变正比。
(作者单位:广东省中山市华侨中学528400)