高考物理解题方法之.作图法运用归纳
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图像法—高中物理实验方法(解析版)物理是一门以实验为基础的学科。
物理学所得出的定律,绝大多数是用实验探索得出来的,也就是通过大量实验来进行观察,实验是学生接受物理知识最符合认识规律的方法,由于物理现象研究是非常复杂的,各种因素交织在一起,这就需要我们来简化实验。
在做物理实验时,仅仅记下一些物理量的大小和实验现象是不够的,还需要将测得的数据进行归纳整理,由表及里,去粗取精,运用数学工具,总结出物理规律,因此,学生经常被一些繁难的运算和大大小小的实验误差所难倒,得不出正确的结论,还有些数据在实验中无法直接测得,而图像法能够很好的解决这些方面的问题。
1.图像法简介物理规律可以用文字来描述,也可以函数式来表示,还可以用图像来描述。
利用图像描述物理规律,解决物理问题的方法就称之为图像法。
图像法通过图像来确定物理量之间的关系,是一种科学探究的基本方法。
用图像法来描述物理过程具有形象直观的特点,可以清晰地描述出其变化的动态特征,把物理量之间的相互依赖关系和线性关系、周期性等清晰地呈现出来,通过图像的比较,学生能够较容易的理解物理过程发现物理规律,这种直观印象有时能透过事物的本质,诱使人们做更深入的探讨,利用图像法思路清晰可以使得物理问题简化明了,还能起到一般计算法所不能起到的作用,可以使物理概念得到进一步拓展,而且图像法能将物理学科和其它学科有机地结合起来,启迪学生的创新意识,培养创造能力,提高学生的综合能力。
在物理实验中应用图像法应注意以下几个方面:①搞清楚纵轴和横轴所代表的物理量,明确要描述的是哪两个物理量之间的关系。
比如加速度与力的关系,加速度与质量的关系。
②图线并不是表示物体实际运动的轨迹。
如匀速直线运动的S-T图像是一条斜向上的直线或曲线,但物体实际运动的轨迹可能是水平的直线,并不是向上爬坡的或曲线运动。
③在利用图像法的过程中,要根据实际问题灵活地建立坐标系,确定两个合适的物理量来作出图像。
如果坐标轴所代表的物理量选择的不合理,反而不能够简化实验。
高考物理图像法解题技巧总结大全高考物理图像法解题技巧高考物理必背知识点高考物理考试注意事项高考物理图像法解题技巧一、方法简介图像法将物理量间的代数关系转变为几何关系,运用图像直观、形像、简明的特点,来分析解决物理问题,由此达到化难为易、化繁为简的目的.高中物理学习中涉及大量的图像问题,运用图像解题是一种重要的解题方法.在运用图像解题的过程中,如果能分析有关图像所表达的物理意义,抓住图像的斜率、截距、交点、面积、临界点等几个要点,常常就可以方便、简明、快捷地解题.二、典型应用1.把握图像斜率的物理意义在v-t图像中斜率表示物体运动的加速度,在s-t图像中斜率表示物体运动的速度,在U-I图像中斜率表示电学元件的电阻,不同的物理图像斜率的物理意义不同.2.抓住截距的隐含条件图像中图线与纵、横轴的截距是另一个值得关注的地方,常常是题目中的隐含条件.例1、在测电池的电动势和内电阻的实验中,根据得出的一组数据作出U-I图像,如图所示,由图像得出电池的电动势E=______ V,内电阻r=_______ Ω.【解析】电源的U-I图像是经常碰到的,由图线与纵轴的截距容易得出电动势E=1.5 V,图线与横轴的截距0.6 A是路端电压为0.80伏特时的电流,(学生在这里常犯的错误是把图线与横轴的截距0.6 A当作短路电流,而得出r=E/I短=2.5Ω 的错误结论.)故电源的内阻为:r=△U/△I=1.2Ω3.挖掘交点的潜在含意一般物理图像的交点都有潜在的物理含意,解题中往往又是一个重要的条件,需要我们多加关注.如:两个物体的位移图像的交点表示两个物体“相遇”.例2、A、B两汽车站相距60 km,从A站每隔10 min向B站开出一辆汽车,行驶速度为60 km/h.(1)如果在A站第一辆汽车开出时,B站也有一辆汽车以同样大小的速度开往A站,问B站汽车在行驶途中能遇到几辆从A 站开出的汽车?(2)如果B站汽车与A站另一辆汽车同时开出,要使B站汽车在途中遇到从A站开出的车数最多,那么B站汽车至少应在A 站第一辆车开出多长时间后出发(即应与A站第几辆车同时开出)?最多在途中能遇到几辆车?(3)如果B站汽车与A站汽车不同时开出,那么B站汽车在行驶途中又最多能遇到几辆车?【解析】依题意在同一坐标系中作出分别从A、B站由不同时刻开出的汽车做匀速运动的s一t图像,如图所示.从图中可一目了然地看出:(1)当B站汽车与A站第一辆汽车同时相向开出时,B站汽车的s一t图线CD与A站汽车的s-t图线有6个交点(不包括在t轴上的交点),这表明B站汽车在途中(不包括在站上)能遇到6辆从A站开出的汽车.(2)要使B站汽车在途中遇到的车最多,它至少应在A站第一辆车开出50 min后出发,即应与A站第6辆车同时开出此时对应B站汽车的s—t图线MN与A站汽车的s一t图线共有11个交点(不包括t轴上的交点),所以B站汽车在途中(不包括在站上)最多能遇到1l辆从A站开出的车.(3)如果B站汽车与A站汽车不同时开出,则B站汽车的s-t 图线(如图中的直线PQ)与A站汽车的s-t图线最多可有12个交点,所以B站汽车在途中最多能遇到12辆车.4.明确面积的物理意义利用图像的面积所代表的物理意义解题,往往带有一定的综合性,常和斜率的物理意义结合起来,其中v一t图像中图线下的面积代表质点运动的位移是最基本也是运用得最多的.例4、在光滑的水平面上有一静止的物体,现以水平恒力甲推这一物体,作用一段时间后,换成相反方向的水平恒力乙推这一物体.当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时,物体恰好回到原处,此时物体的动能为32 J.则在整个过程中,恒力甲做功等于多少?恒力乙做功等于多少?【解析】这是一道较好的力学综合题,涉及运动、力、功能关系的问题.粗看物理情景并不复杂,但题意直接给的条件不多,只能深挖题中隐含的条件.下图表达出了整个物理过程,可以从牛顿运动定律、运动学、图像等多个角度解出,应用图像方法,简单、直观.作出速度一时间图像(如图a所示),位移为速度图线与时间轴所夹的面积,依题意,总位移为零,即△0AE的面积与△EBC 面积相等,由几何知识可知△ADC的面积与△ADB面积相等,故△0AB的面积与△DCB面积相等(如图b所示).即:(v1×2t0)= v2t0解得:v2=2v1由题意知, mv22=32J,故 mv12=8J,根据动能定理有W1= mv12=8J, W2= m(v22-v12)=24J5.寻找图中的临界条件物理问题常涉及到许多临界状态,其临界条件常反映在图中,寻找图中的临界条件,可以使物理情景变得清晰.例5、从地面上以初速度2v0竖直上抛一物体A,相隔△t时间后又以初速度v0从地面上竖直上抛另一物体B,要使A、B 能在空中相遇,则△t应满足什么条件?【解析】在同一坐标系中作两物体做竖直上抛运动的s-t图像,如图.要A、B在空中相遇,必须使两者相对于抛出点的位移相等,即要求A、B图线必须相交,据此可从图中很快看出:物体B最早抛出时的临界情形是物体B落地时恰好与A相遇;物体B最迟抛出时的临界情形是物体B抛出时恰好与A相遇.故要使A、B能在空中相遇,△t应满足的条件为:2v0/g<△t<4v0/g通过以上讨论可以看到,图像的内涵丰富,综合性比较强,而表达却非常简明,是物理学习中数、形、意的完美统一,体现着对物理问题的深刻理解.运用图像解题不仅仅是一种解题方法,也是一个感悟物理的简洁美的过程.6.把握图像的物理意义例6、如图所示,一宽40 cm的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里.一边长为20 cm的正方形导线框位于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度v=20 cm/s通过磁场区域,在运动过程中,线框有一边始终与磁场区域的边界平行.取它刚进入磁场的时刻t=0,在下列图线中,正确反映感应电流随时问变化规律的是【解析】可将切割磁感应线的导体等效为电源按闭合电路来考虑,也可以直接用法拉第电磁感应定律按闭合电路来考虑.当导线框部分进入磁场时,有恒定的感应电流,当整体全部进入磁场时,无感应电流,当导线框部分离开磁场时,又能产生相反方向的感应电流.所以应选C>>>高考物理必背知识点1、大的物体不一定不能看成质点,小的物体不一定能看成质点。
高中物理解题方法图象法(原卷版)图象,可以把抽象的物理问题形象化,变抽象思维为形象思维。
图象,可以清楚地表达物理量之间的关系,可以清楚地看出一个物理量随另一个物理量怎样变化。
通过图象,还可以求另外的物理量。
所以,图象,是物理教学的重点和难点,也是高考物理的重点和难点。
按物理内容分,图象包括力学图象、电磁学图象、热学图象,振动与波,光电效应图象。
按数学图象分,包括一次函数图象(直线),二次函数图象(二次曲线),正弦函数图象,还有方波图象等。
重点探讨图象的物理意义和图象表达的物理量。
目录一、力学图象(必修1必修2,新教科书必修第一册第二册)(1)直线:一次函数(2)曲线二、电磁学图象(选修3-1选修3-2,新教科书必修第三册选择性必修第二册)(1)直线(2) 正弦函数图象(3)其他曲线三、热学(选修3-3,新教科书选择性必修第三册)四、振动与波(选修3-4,新教科书选择性必修第一册),在《第9讲波函数法》一文中,此处略五、光电效应图象(选修3-5,新教科书选择性必修第三册)六、物理实验图象(1)力学实验(必修1必修2,新教科书必修第一册第二册)(2)电学实验()选修3-1选修3-2,新教科书必修第三册选择性必修第二册)一、力学图象(一)图象是直线:一次函数图象1.xF 图象如图,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物块P,系统处于静止状态,现用一竖直向上的力F作用在P上,使其向上做匀加速直线运动,以x表示P 离开静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是A.B.C.D.2.tv 图象地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送至地面。
某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示,其中图线①②分别描述两次不同的提升过程,它们变速阶段加速度的大小都相同;两次提升的高度相同,提升的质量相等。
不考虑摩擦阻力和空气阻力。
对于第①次和第②次提升过程,A.矿车上升所用的时间之比为4:5B.电机的最大牵引力之比为2:15C.电机输出的最大功率之比为2:1D.电机所做的功之比为4:53. 加速度时间关系图象(a-t图象)如图,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板,其上叠放一质量为m2的木块。
高考物理作图法
作图法学习物理离不开图形,从运用力学知识的机械设计到运用电磁学知识的复杂电路设计,都是主要依靠”图形语言来表述的。
学会动手画图是学习物理的重要。
首先,我们要学会熟练作图,比方说,做光路图、作力图示、作力臂图以及画电路图等等;其次,要学会根据现成的图形识图,要懂得结合条件看图,在复杂的图形中看出基本图形。
例如,在计算有关电路的习题时,已给出的电路图往往很难分析出来是串联、并联或是混联,如果能熟悉地将所给出的电路图画成等效电路图,就会很容易地看出电路的连接特点,使有关问题迎刃而解。
高考物理解题方法讲解:类比模型法与作图法一、类比模型法以安徽理科状元的优秀成绩考入清华大学电子信息科学系的耿泉同学的秘诀就是类比模型法。
耿泉同学说,很多复杂的高考题都是由其演变或综合而成的,所以平时要多做题训练自己的这些基本知识模型掌握能力。
比如像动量定理中的人船模型,动容定理中的子弹打击木板模型,类平抛运动模型,等等。
平时我很注意训练这些模型问题,通过做一些题目来加强对这些模型问题的训练,这样在高考中只要明确这是什幺模型,你就可以很快找到解决的方法。
二、作图法学习物理离不开图形,从运用力学知识的机械设计到运用电磁学知识的复杂电路设计,都是主要依靠图形语言来表述的。
学会动手画图是学习物理的重要方法。
首先,我们要学会熟练作图,比方说,做光路图、作力图示、作力臂图以及画电路图等等;其次,要学会根据现成的图形识图,要懂得结合条件看图,在复杂的图形中看出基本图形。
例如,在计算有关电路的习题时,已给出的电路图往往很难分析出来是串联、并联或是混联,如果能熟悉地将所给出的电路图画成等效电路图,就会很容易地看出电路的连接特点,使有关问题迎刃而解。
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在学习过程中要养成定期复习总结的好习惯。
复习不是知识的简单重复,而是升华提高的过程。
一是当天复习,这是高效省时的学习方法之一。
二是章末复习,明确每章知识的主干线,掌握其知识结构,使知识系统化。
找出节与节之间,章与章之间的联系,建立新的认识结构和知识系统。
既巩固和加深了所学知识,又学到了方法,提高了能力。
物理上单纯需要记忆的内容不多,多数需要理解。
通过系统有效的复习,就会发现,厚厚的物理教科书其实是“很薄的”。
要。
2019高考物理求三个力的合力的6种方法点拨三个力的合成方法有5种:平行四边形法则之作图法,平行四边形法则之公式法,多边形法则,正交分解法之作图法,正交分解法之公式法。
例题:已知3个力,N F 401=,N F 502=,N F 603=,相互之间夹角皆为1200,如图所示。
求这3个力的合力。
【解法1】平行四边形法则之作图法 ①画出标度,如以cm 1表示10N②以1F 、2F 为邻边,作平行四边形,则12F 为1F 和2F 的合力。
③以12F 、3F 为邻边,作平行四边形,则合F 为1F 、2F 和3F 3个力的合力。
④量出合F 为cm 8.1,则合F 大小为18N ,方向如图所示。
【解法2】平行四边形法则之公式法 ①求1F 和2F 的合力12F :12F =2110)5.0(504025040120cos 2220212221=-⨯⨯⨯++=++F F F F12F 与2F 的夹角α,3352150********cos 60sin tan 02102=⨯-⨯=-=F F F α,则071=α ②求12F 和3F 的合力合F :合F =)9816.0(6021102602100cos 2231223212-⨯⨯⨯⨯++=++βF F F F =N 4.17302==其中00019171120=+=β,9816.0191cos cos 0-==β【解法3】多边形法则之作图法 ①画出标度,如以cm 1表示10N②从矢量1F 尾端作矢量2F ,从矢量2F 尾端作矢量3F③从矢量1F 首端到矢量3F 尾端作矢量合F ,合F 把1F 、2F 和3F 3个矢量封闭成闭合多边形,则合F 为1F 、2F 和3F 3个力的合力。
④量出合F 为cm 8.1,则合F 大小为18N ,方向如图所示。
【解法4】多边形法则之公式法 ①求1F 和2F 的合力12F :12F =2110)5.0(50402504060cos 2220212221=-⨯⨯⨯++=-+F F F F (根据余弦定理) 12F 与2F 的夹角α,12160sin sin F F =α(根据正弦定理),则7559.0772sin ==α,049=α ②求12F 和3F 的合力合F :合F =9816.06021102602100cos 2231223212⨯⨯⨯⨯-+=-+βF F F F =N 4.17302==其中000114960=-=β,9816.011cos cos 0==β【解法5】正交分解法之作图法 ①画出标度,如以cm 1表示10N ; ②建立直角坐标系,使1F 在x 轴上; ③将2F 、3F 分解为x F 2、y F 2和x F 3、y F 3; ④画出x x x F F F F 321++=和y y y F F F 32+=⑤画出22y x F F F +=合,量出合F 为cm 8.1,则合F 大小为18N ,方向如图所示。
高考物理图示法图像法解决物理试题试题类型及其解题技巧含解析一、图示法图像法解决物理试题1.竖直绝缘墙壁上有一个固定的小球A,在A球的正上方P点用绝缘线悬挂另一个小球B,A﹑B两个小球因带电而互相排斥,致使悬线与竖直方向成θ角,如图所示,若线的长度变为原来的一半,同时小球B的电量减为原来的一半,A小球电量不变,则再次稳定后A.A、B两球间的库仑力变为原来的一半B.A、B两球间的库仑力虽然减小,但比原来的一半要大C.线的拉力减为原来的一半D.线的拉力虽然减小,但比原来的一半要大【答案】BC【解析】【详解】由于逐渐漏电的过程中,处于动态平衡状态,对B进行受力分析如图所示:△PAB∽FBF2,所以.C、D、因G和PQ长度h不变,则丝线长度l变为原来的一半,可得丝线拉力F2变为原来的一半,与小球的电量及夹角无关;C正确,D错误.A、B、由三角形相似知,同理得,联立得,则,则可得;故A错误,B正确.故选BC.【点睛】本题是力学中动态平衡问题,采用的是三角形相似法,得到力的大小与三角形边长的关系,进行分析.2.如图所示,a、b、c、d、e、f为以O为球心的球面上的点,分别在a、c两个点处放等量异种电荷+Q和-Q。
下列说法正确的是( )A.b、f两点电场强度大小相等,方向不同B.e、d两点电势相同C.b、f两点电场强度大小相等,方向相同D.e、d两点电势不同【答案】BC【解析】A、等量异种电荷的电场线和等势线都是关于连线、中垂线对称的,由等量异号电荷的电场的特点,结合题目的图可知,图中bdef所在的平面是两个点电荷连线的垂直平分面,所以该平面上各点的电势都是相等的,各点的电场强度的方向都与该平面垂直。
由于b、c、d、e各点到该平面与两个点电荷的连线的交点O的距离是相等的,结合该电场的特点可知,b、c、d、e各点的场强大小也相等。
由以上的分析可知,b、c、d、e各点的电势相等,电场强度大小相等,方向相同。
故A、D错误;故选BC。
高中奥林匹克物理竞赛解题方法八、作图法方法简介作图法是根据题意把抽象复杂的物理过程有针对性的表示成物理图像,将物理问题转化成一个几何问题,通过几何知识求解,作图法的优点是直观形象,便于定性分析,也可定性计算,灵活应用作图法会给解题带来很大方便。
赛题精析例1 如图8—1所示,细绳跨过定滑轮,系住一个质量为m的球,球靠在光滑竖直墙上,当拉动细绳使球匀速上升时,球对墙的压力将()A.增大B.先增大后减小C.减小D.先减小后增大图8—1解析球在三个力的作用下处于平衡,如图8—1—甲所示.当球上升时,θ角增大,可用动态的三角形定性分析,作出圆球的受力图(如图8—1—甲).从图可见,当球上升时,θ角增大,墙对球的支持力增大,从而球对墙的压力也增大. 故选A正确.图8—1—甲图8—2 图8—2—甲例2 用两根绳子系住一重物,如图8—2所示.绳OA与天花板间夹角θ不变,当用手拉住绳子OB,使绳OB由水平方向转向竖直方向的过程中,OB绳所受的拉力将()A.始终减小B.始终增大C.先减小后增大D.先增大后减小解析因物体所受重力的大小、方向始终不变,绳OA拉力的方向始终不变,又因为物体始终处于平衡状态,所受的力必然构成一个三角形,如图8—2—甲所示,由图可知OB绳受的拉力是先减小后增大. 可知答案选C例3如图8—3所示,质量为m的小球A用细绳拴在天花板上,悬点为O,小球靠在光滑的大球上,处于静止状态.已知:大球的球心O′在悬点的正下方,其中绳长为l,大球的半径为R,悬点到大球最高点的距离为h.求对小球的拉力T和小球对大球的压力.解析 力的三角形图和几何三角形有联系,若两个三角形相似,则可以将力的三角形与几何三角形联系起来,通过边边对应成比例求解. 图8—3以小球为研究对象,进行受力分析,如图8—3—甲所示,小球受重力mg 、绳的拉力T 、大球的支持力F N ,其中重力mg 与拉力T 的 合力与支持力F N 平衡.观察图中的特点,可以看出力的矢量三角形 ABC 与几何三角形AOO ′相似,即:Rh mg l T +=Rh mg RF N +=图8—3—甲 所以绳的拉力:T=mg Rh l +小球对大球的压力mg Rh R F F N N+=='例4 如图8—4所示,质点自倾角为α的斜面上方定点O 沿 光滑的斜槽从静止开始下滑,为使质点在最短时间内从O 点到达 斜面,斜槽与竖直方向的夹角β应等于多少?解析 如图8—4—甲所示,以经过O 点的竖直线上的一点O ′ 为圆心,OO ′为半径作圆,并使该圆与斜面恰好相切于A 点,与OO ′延长线交于B 点.已知从O 点由静止出发沿倾角不同的光滑斜 图8—4面下滑的质点,到达圆周上不同点所需时间相等,显然,质点沿OA 方向从静止开始滑到斜面上所需时间比沿其他方向滑到斜面上所需时间短. 连接O ′A ,由几何关系得: ∠AO ′B=α所以所用时间最短时,斜槽与竖直方向的夹角β=α/2所题也可用极限法求解,读者可试试. 图8—4—甲例5 一条小河,河水以v 1=5m./s 的速度匀速流动, 一条小船在静水中的速度为v 2=4m/s.欲使小船渡河的航 程最短,小船的船头应指向何方向?解析 若v 1< v 2,可垂直渡河,船程最短.但本题v 1> v 2,小船就不能垂直渡河.但欲使航程最短,则应 使合速度方向与河岸夹角最大. 图8—5 根据矢量合成的三角形法,v 1、v 2、v 合 ,构成封闭三角形,作图如8—5所示,作有向线段OA 表示河水流速v 1,以表示 v 2的有向长度为半径,以A 为圆心画圆,过O 该圆的切线,切点为B ,作有向线段AB ,有向线段AB 的方向就是所求的方向.由直角三角形AOB,得:54cos 12==v v θ所以θ=37°即小船的船头应指向上游并沿与上游的河岸成37°角的方向.例6 一木箱重为G ,与地面动摩擦因数为μ,现用斜向上的力F 拉木箱使之沿水平地面匀速前进,如图8—6所示. 求拉力F 与水平方向夹角为何值时拉力最小?这个最小值多大?解析 木箱受重力G 、弹力N 、摩擦力f 及拉力F 四个力的作用,但此题也可以把木箱看做只受三个力作用,即重力G 、 图8—6 拉力F 和摩擦力f 与支持力N 的合力F ′,设F ′与N 的夹角 为ϕ,则μϕ==Nf tan ,再应用矢量三角形求解图8—6—甲 图8—6—乙 木箱受力情况如图8—6—甲所示,已知G 的大小和方向,F ′的方向,显然,要使封闭的矢量三角形中F 值最小,只有由G 的端点作F ′的作用线的垂线时,F 值最小,如图8—6—乙所示,此时F 的最小值为F min =Gsin(ϕ) 其中μϕarctan =,所以最小的拉力F 与水平方向的夹角为=θμϕarctan =.例7 如图8—7所示,一带电质点,质量为m ,电量为q ,以平行于O x 轴的速度v 从y 轴上的a 点射入图中第一象限所示 的区域,为了使该质点能从x 轴上的b 点以垂直于O x 轴的速度 v 射出,可在适当的地方加一个垂直于xy 平面、磁感应强度为B 的匀强磁场.若此磁场仅分布在一个圆形区域内,试求这圆形磁场区域的最小半径.重力忽略不计. 图8—7 解析 当带电质点以垂直于磁场方向的速度v 进入磁场,在磁场中将做匀速圆周运动,由此要从a 点进入从b 点射出其圆轨道为41圆弧,因而可用作图法求解.过a 点作平行O x 轴的直线,过b 作平行O y 的直线,两直线相交于c 点,如图8—7—甲所示,可见只要能保证带电质点的41圆轨道处在匀强磁场中,即可使带电质点从b 点射出,由此可知,磁场 区域有一最小值,其最小半径为41圆形轨道两个端点连线的一半,即: 图8—7—甲由rvmBqv 2=可得粒子在磁场中的偏转半径为Bqmv r=所加磁场的最小半径为qBmv r R 2222==例8 图8—8中AB 表示一横放的平面镜,P 1P 2是水平放置的米尺(有刻度的一面朝着平面镜),MN 是屏,三者互相平行,屏MN 上的ab 表示一条直缝(即a 、b 之间是透光的).某 图8—8 人眼睛紧贴米尺上的小孔S (其位置见图),可通过平面镜看到 米尺上的一部分刻度.的部分,并在P 1P 2 解析 的米尺刻度范围,好像人眼在平面镜中的像直接去看刻度范围,不过要受到挡板MN 的像M ′N ′的阻挡,所以先将眼睛在平面 图8—8—甲镜中成像点S ′作出,再作出挡板MN 在平面镜中的像M ′N ′,如图8—8—甲,其中b a ''是挡板上的缝ab 在平面镜中的像,连接a S ''并延长交AB 、P 1P 2于c 、d 两点,再作S '和b 的连线交AB 于E 点,并延长后交P 1P 2于F 点,则dF 即为人眼通过平面镜和挡板后能看到的刻度范围.例9 光线透过空气中的平行平面厚玻璃板,问下图9—9所示四种情形中哪一种是正确的? 解析 根据光的折射定律,光由光疏介质进入光密介质时,光线要向着法线的方向偏析,相反时,向远离法线的方向偏折,且在传播中光路是可逆的. 由上分析可知,(2)图是正确的.i >r i <r i >r图8—9 例10 某人通过焦距为10cm ,直径为4.0cm 的 薄凸透镜观看方格纸,每个方格的边长为0.3cm. 他使透镜的主轴与方格纸垂直AB ,透镜与纸面相距10cm , 眼睛位于透镜主轴上离透镜5.0cm 处. 问他至多能看到同一行上几个完整的方可格? 图8—10解析 可以用光路的可逆性来做,若在S 点放一点光源,则成像于S ′点,能照亮方格纸上一定面积,其直径为x ,如图8—10所示,根据光路的可逆性,来自面积x 上的方格的光经透镜折射后都能进入人眼,即能被人看到,由fp p 111='+可得cm P 10-=',由相似三角形对应边成比例得1020=dx ,所以263.08,8====lx n cm x ,即最多能看到同一行上26个完整的方格.例11 凸透镜L 1与凹透镜L 2同轴放置,L 1左 侧媒质的折射率n ,L 2右侧媒质的折射率也是n ,两 透镜之间的价质折射率为n 0,且n <n 0.F 1是L 1的物 方焦点,F 2是L 2的物方焦点,2F '是L 2的像方焦点. 有一物点S 位于L 1的物方焦平面上,如图8—11所示. (1)画出成像光路图,求出像点S 1的位置. 简述作图的依据;(2)若L 1的物方焦距F 1=20厘米,L 2的物方 焦距F 2=10厘米,物点S 离光轴的距离为 2厘米,问像点S 1离光轴的距离为多少?解析 放于焦平面上的点光源发出的光经凸透镜折射后平行于副光轴,平行于副光轴的平行光经凹透镜发散后,反向延长线将交一凹透镜的副焦点,光路图如图8—11—甲所示.(1)作法:①过S 作过光心O 点的光线,传播方向不改变. ②过O ′点作平行于SO 的辅助线及过F 2作垂直于主轴的直线(焦平面),两线相交于S 1(副焦点).平行于副光轴的光线,经凹透镜折射后,折射线的反向延长线将通过S 1点,即S 1为所求的像点.(2)由图可知:21211f f F S SF = 可以cm F S 121=即S 1离主光轴的距离为1cm.针对训练1.如图8—13所示,一个重为G 的匀质球,放在光滑的斜面上,斜面倾角为α,在斜面上有一光滑的斜木板挡住球处于静止状态.如果挡板与斜面间的夹角β缓慢增大到挡板呈水平状态,此过程中挡板对球的弹力N 1和斜面对球的弹力N 2如何变化? 2.一重为G 的物块放在倾角为α的斜面上,物块与斜面间的 摩擦因数为μ,今在物块上的作用力为F ,F 可与斜面成任意夹角,如图8—14所示,求拉动物块沿斜面上升所需 力F 的最小值及对应的θ角.图8—13图8—14 图8—15 图8—163.如图8—15所示,小环m 1、m 2能沿着一轻绳光滑地滑动,绳的两端固定于直杆AB 的两端,杆与水平线成角度θ,在此杆上又套一轻小环,绳穿过轻环,并使m 1、m 2在其两边,设环与直杆的接触是光滑的,当系统平衡时,直杆与轻环两边的绳夹角为ϕ,试证: )./()(tan /tan 2121m m m m +-=ϕθ4.一条在湖面上以恒定速度行驶的船上,有一与船固定的竖直光滑墙壁.有一个小球沿水平方向射到墙上. 相对于岸,小球的速度大小为1v ,方向与墙的法线成60°角,小球自墙反弹时的速度方向正好与小球入射到墙上时的速度方向垂直.问船的速度应满足什么条件.设小球与墙壁的碰撞是完全弹性的.5.F =400N 的力拖着小船,使它沿着河中心线运动.现甲、乙两人在河两岸共同拖船,已知甲拉力的方向与河中心线的夹角为30°,要使两人共同产生的效果与F 单独作用的效果相同,乙拉力的最小值应为多少?方向如何?6.如图8—16所示,一储油圆桶,底面直径与桶高均为d.当桶内无油时,从某点A 恰能看到桶底边缘上的某点B.当桶内油的深度等于桶高一半时,在A 点沿AB 方向看去,看到桶底上的C 点,C 、B 相距d/4.由此可得油的折射率=n ;光在油中传播的速度=v m/s.(结果可用根式表示)7.要在一张照片上同时拍摄物体正面和几个不同侧面的像,可以在物体的后面放两个直立的大平面镜AO 和BO ,使物体和它对两个平面镜所成的像都摄入照相机,如图8—17.图中带箭头的圆圈P 代表一个人的头部,白色半圆代表人的脸部,此人正面对着照相机的镜头;有斜线的半圆代表脑后的头发;箭头表示头顶上的帽子.图8—17—甲为俯视图. 若两平面镜的夹角∠AOB=72°,设人头的中心恰好位于角平分线OC 上,且照相机到人的距离远大于人到平面镜的距离.(1)试在图8—17—甲画出P 的所有的像的位置并用空白和斜线分别表示人脸和头发,以表明各个像的方位.图8—17 图8—17—甲 图8—17—乙(2)在图8—17—乙的方框中画出照片上得到所有的像(分别用空白和斜线表示人脸和头发,用箭头表示头顶上的帽子).8.图8—18中所示是一潜望镜壳体的示意图.MN 为光线的入口. 在上方AB 处已放置一块与纸面垂直的平面镜,它和与纸面垂 直的竖直面之间的夹角为45°.眼睛在观察孔S 处观察,在CD (与垂直面的夹角也是45°)处放置一块平面镜. 今要使观察到 的视场不受CD 处的平面镜的限制,则平面镜CD 至少要有多大的线度才行?要求直接在图上用作图法画出即可,但要说明作图的步骤. 图8—18 9.图8—19中MN 是薄透镜的主轴,S 是发光点,S ′是它的像点. (1)用作图法求出薄透镜的位置,标在图上;(2)分别作光路图求出两个焦点的位置,标在图上. 再标明透镜的类别.10.如图8—20所示,某人的眼睛在E 处通过放大镜L 观察标尺M ,F 1和F 2为L 的焦点.他既能通过L 看到M 上的一部分刻度,又能直接从镜外看到一部分刻度值的范围.在作图进用①、②……标明你画的光线,并写出作图步骤.11.如图8—21所示,凸透镜L 的主轴与x 轴重合,光心O 就是坐标原点,凸透镜的焦距为10厘米.有一平面镜M 放在2-=y 厘米、0>x 的位置,眼睛从平面镜反射的光中看到光点A 的像位于A 2处,A 2的坐标见图. (1)求出此发光点A 的位置;(2)写出用作图法确定A 的位置的步骤并作图.12.一平凸透镜焦距为f ,其平面上镀了银,现在其凸面一侧距它2f 处,垂直于主轴放置一高为H 的物,其下端在透镜的主轴上,如图8—22所示. (1)用作图法画出物经镀银透镜所成的像, 并标明该像是虚、是实;(2)用计算法求出此像的位置和大小.13.焦距均为f 的两个凸透镜L 1、L 2与两个平面镜M 1、M 2放置在如图8—23所示的位置.两透镜共轴,透镜的主轴与二平面镜垂直,并通过两平面 镜的中心,四镜的直径相同,在主轴上有一点光源O. (1)画出由光源向右的一条光线OA ,在此光学系统中的光路; (2)分别说出由光源向右发出的光线和向左发出的光线各在哪些位置(O 点除外)?形成光源O 的能看到 的像,哪些是实像?哪些是虚像?14.已知两透镜组合系统如图8—24所示,物经整个系统成像,像的位置大小如图所示.试用作图法求物经L 1所成的像的位置与大小,作出L 1的焦点及系统的焦点位置. 说明L 1和L 2是什么透镜? 图8—24 15.有两个焦距分别为f 1和f 2的凸透镜,如果把这两个 透镜做适当的配置,则可使一垂直于光轴的小物体在 原位置成一等大、倒立的像,如图8—25所示,试求出满足上述要求的配置方案中各透镜的位置.图8—25参考答案1.N 1先减小后增大,N 2减小 2.μθαμαμarctan )],cos (sin [112=++=mg F3.证明过程略 4.船的行驶速度必须有沿y 方向的分速度,亦即具有沿墙壁平面法线方向的分速度,其大小为121v ,而沿x 方向的分速度不受限制,可取包括零在内的任意值。
高考物理的答题技巧总结一、物理选择题的答题技巧(____)注意题干要求,让你选择的是“不正确的”、“可能的”还是“一定的”。
(____)相信第一判断:只有当你发现第一次判断肯定错了,另一个百分之百是正确答案时,才能做出改动,而当你拿不定主意时千万不要改。
特别是对中等程度及偏下的同学尤为重要。
二、物理实验题的做题技巧(____)实验题一般采用填空题或作图题的形式出现。
作为填空题,数值、单位、方向或正负号都应填全面;作为作图题:①对函数图像应注明纵、横轴表示的物理量、单位、标度及坐标原点。
②对电学实物图,则电表量程、正负极性,电流表内、外接法,变阻器接法,滑动触头位置都应考虑周全。
③对各种仪器、仪表的读数一定要注意有效数字和单位;实物连接图一定要先画出电路图(仪器位置要对应);各种作图及连线要先用铅笔(有利于修改),最后用黑色签字笔涂黑。
(____)常规实验题:主要考查课本实验,几年来考查比较多的是试验器材、原理、步骤、读数、注意问题、数据处理和误差分析,解答常规实验题时,这种题目考得比较细,要在细、实、全上下足功夫。
(3)设计型实验重在考查实验的原理。
要求同学们能审清题意,明确实验目的,应用迁移能力,联想相关实验原理。
在设计电学实验时,要把安全性[所谓的安全不是对人来说,而是对仪器来说的]放在第一位,同时还要尽可能减小实验的误差[误差从偶然和系统两个方面考虑,系统免不了,偶然可减小],避免出现大量程测量小数值的情况。
三、高中物理计算题的答题技巧(____)仔细审题,明确题意每一道计算题,首先要认真读题,弄清题意。
审题是对题目中的信息进行搜索、提取、加工的过程。
在审题中,要特别重视题中的关键词和数据,如静止、匀速、最大速度、一定、可能、刚好等。
一个较为复杂的运动过程要分解成几个不同的阶段。
否则,一旦做题方向偏了,只能是白忙一场。
(____)敢于做题,贴近规律解题就是建立起与未知数数量相等的方程个数,怎样建立方程呢?方程蕴含在物理过程中以及整个过程的各个阶段中,存在于状态或状态变化之中;隐藏在约束关系之中。
八、作图法方法简介作图法是根据题意把抽象复杂的物理过程有针对性的表示成物理图像,将物理问题转化成一个几何问题,通过几何知识求解,作图法的优点是直观形象,便于定性分析,也可定性计算,灵活应用作图法会给解题带来很大方便。
赛题精析例1:如图8—1所示,细绳跨过定滑轮,系住一个质量为m的球,球靠在光滑竖直墙上,当拉动细绳使球匀速上升时,球对墙的压力将()A、增大B、减小C、先增大后减小D、先减小后增大解析:球在三个力的作用下处于平衡。
当球上升时,θ角增大,可用动态的三角形定性分析,作出圆球的受力图,如图8—1甲所示。
从图可见,当球上升时,θ角增大,墙对球的支持力增大,从而球对墙的压力也增大。
故选A正确。
例2:用两根绳子系住一重物,如图8—2所示。
绳OA与天花板间夹角θ不变,当用手拉住绳子OB ,使绳OB由水平方向转向竖直方向的过程中,OB绳所受的拉力将()A、始终减小B、始终增大C、先减小后增大D、先增大后减小解析:因物体所受重力的大小、方向始终不变,绳OA拉力的方向始终不变,又因为物体始终处于平衡状态,所受的力必然构成一个三角形,如图8—2甲所示,由图可知OB绳受的拉力是先减小后增大。
可知答案选C例3:如图8—3所示,质量为m的小球A用细绳拴在天花板上,悬点为O ,小球靠在光滑的大球上,处于静止状态。
已知:大球的球心O′在悬点的正下方,其中绳长为l ,大球的半径为R ,悬点到大球最高点的距离为h 。
求对小球的拉力T和小球对大球的压力。
解析:力的三角形图和几何三角形有联系,若两个三角形相似,则可以将力的三角形与几何三角形联系起来,通过边边对应成比例求解。
以小球为研究对象,进行受力分析,如图8—3甲所示,小球受重力mg 、绳的拉力T 、大球的支持力N ,其中重力mg与拉力T的合力与支持力N平衡。
观察图中的特点,可以看出力的矢量三角形(灰色)与几何三角形AOO′相似,即:T l =mg h R +,N R =mg h R+ 所以绳的拉力:T =l h R+mg 小球对大球的压力:N ′= N =R h R +mg 例4:如图8—4所示,质点自倾角为α的斜面上方定点O沿光滑的斜槽从静止开始下滑,为使质点在最短时间内从O 点到达斜面,斜槽与竖直方向的夹角β应等于多少?解析:如图8—4甲所示,以经过O 点的竖直线上的一点O ′ 为圆心,OO ′ 为半径作圆,并使该圆与斜面恰好相切于A 点,与OO ′延长线交于B 点。
2019高考物理求三个力的合力的6种方法点拨三个力的合成方法有5种:平行四边形法则之作图法,平行四边形法则之公式法,多边形法则,正交分解法之作图法,正交分解法之公式法。
例题:已知3个力,F=40N,F=50N,F=60N,相互之间夹角皆为1200,123如图所示。
求这3个力的合力。
【解法1】平行四边形法则之作图法①画出标度,如以1皿表示10N②以F、F为邻边,作平行四边形,则F为F和F的合力。
121212③以F、F为邻边,作平行四边形,则F为F、F和F3个力的合力。
123合123④量出F为1.8cm,则F大小为182方向如图所示。
合合【解法2】平行四边形法则之公式法①求F和F的合力F:1212F=F2+F2+2FF cos1200121212402+502+2X40X50X(—0.5)=1021F与F的夹角a,12250XF sin60050253tana=2=4=F一F cos600131240-50X2贝IJa=710②求F和F的合力F:123合F2+F2+2FF cosP=1231232100+602+2X10X21X60X(—0.9816)==302=17.4N 其中P=1200+710=1910,cos P=cos1910=—0.9816【解法3】多边形法则之作图法①画出标度,如以1皿表示10N②从矢量F尾端作矢量F,从矢量F尾端作矢量F1223③从矢量F首端到矢量F尾端作矢量F,F把F、F和F3个矢量封闭成闭合13合合123多边形,则F为F、F和F3个力的合力。
合123④量出F为1.8cm,则F大小为182方向如图所示。
合合【解法4】多边形法则之公式法①求F和F的合力F:1212F=F2+F2—2FF cos600=402+502+2x40x50x(—0.5)=1021(根据余弦定理)121212F与F的夹角a,F i=J(根据正弦定理),则sin a=27=0.7559,a=49。
物理高考试题中作图类题分析作图类试题作为高考物理试题中的一类常规考题,能够较全面地反映学生的基础知识水平和基本解题技巧,区分度高。
它要求考生有较强的抽象思维能力、分析推理能力、综合归纳能力和运用数学手段解决物理问题的能力,而且解题规范性要求高。
因而具有较大的难度,是学生的薄弱环节。
笔者通过多年的阅卷经验发现,作图类试题的得分率比同一大题中其它试题的得分率低得多,有些较容易的题目,比如画力的图示、画定量气体的P-t图线等,因学生解答不全面、作图不准确、缺这缺那等原因而得不到分。
下面将90年以来全国统考试题中的各类作图、连图类试题统计如下,并作一归纳评析,以供参考。
1、直接考查作图能力有些作图类试题,主要是用来考查学生的基本作图能力和技巧的.比如94年的第22小题画力的图示:先从弹簧称上读出两个互成90︒角的分力的大小,再在坐标纸上用作图法求出合力的大小. 这是考查学生对力的图示和力合成的平行四边形定则的掌握情况. 这对于参考的学生来说,实在是太熟悉了. 因为在解力学题时,几乎所有的题目都要用到力的合成和分解,而且力的图示法在初中就已经学习过.可是,此题得满分者相当少.主要原因是解答不全面、不规范.其错误大致表现为如下几个方面:①没有选取力的标度.标度是画力的图示时首先必须选取的;②不会根据力的大小选取线段的长度; ③作图不到位.考生在选取线段的长度后标箭头时,箭头的尖端要么超出了线段的长度,要么还未到端点(如图1);④虚线和实线不分.在力的平行四边形中,两个分力及合力要用实线表示,其余的边要用虚线表示(如图2),有的同学生恰好画反了;⑤没有用铅笔和直尺作图.有的用钢笔随手画,结果画成了“扭曲”的示意图;等等.又如91年高考试题中,已知测量电池电动势和内电阻实验电路图,要求考生根据电路图进行实物连线.这也是学生必须掌握的基本技能之一,而且应该熟练掌握.因此,按理说学生平时在实验室进行了多次电学实验的实物连线操作,再加上考前的复习,应该是不难的.但是,阅卷发现得分率不高.主要表现在:①不知道按一定的顺序(先主路,后支路)连线,导致接线混乱;②连线中出现交叉、分岔现象;③连线不到位.有的学生把线接在滑线变阻器的脚上,有的接在接线柱的塑料旋钮上,有的接在滑片上,还有一些同学的线条没到接线柱就“断”了; ④没有注意滑片的位置应在电阻最大处;⑤电表的正负接线柱接反.等等.因此,对于一些基本的作图技巧,学生应在平时多加训练和注意,特别是在格式的严密性和规范性方面要下功夫.这不是知识的难点,是任何中学生都可以做到的.2、通过作图来考查学生对物理规律、定理等的理解用作图来描述物理规律、定理等是一种常用的物理方法.例如,可以用正弦(或余弦)函数图象来描述简谐振动的规律或交流电的变化规律;可以用P-T、P-V、V-T等图线来描述定量气体的状态变化规律;利用三条特殊光线作图,可以反映透镜成像规律,或利用平面镜成像规律作图可以求出观察范围;等等. 它要求学生有较扎实的基本功和较强的作图技巧.因此在高考中有较大的区分度,能较好地反映出学生的能力水平.例('95)在图3中,AB表示一直立的平面镜,P1P2是水平放置的米尺(有刻度的一面朝着平面镜).MN是屏,三者互相平行,屏MN上的ab表示一条竖直的缝(即ab 之间是透光的).一人眼睛紧贴米尺上的小孔S(其位置如2图2图1图),可以通过平面镜看到米尺的一部分刻度.试在图上用三角板作图,求出可看到的部位.并在P1P2上把这部分标志出.分析:因为这里是平面镜成像作图,因此首先必须抓住“平面镜成像具有对称性”的规律来进行.根据这一规律和光路可逆,可先作出眼睛(即小孔S)在平面镜中的像S '.然后从S 向a 画临界光线SC,从S '向b 画临界光线S 'e,交平面镜于d 点.连S 'C,并延长交P1P2于f,再连接Sd.根据光路可逆性,从S 发出的光,经平面镜反射后可以到达fe 上;反之,从fe 上发出的光,经平面镜反射后也可以在S 处被观察到.所以ef 即为从S 通过平面镜可以看到的那一部分米尺.最后标上箭头表示光的传播方向.通过上面作图分析可看出,本题主要是考查平面镜成像规律,作图的主要技巧是光路可逆原理以及临界光线的选取(一般求范围类的习题中都要正确地选取临界光线).若平时没有熟练这些技巧,是不容易作出完整的光路图的.此外,还比如90年考查了利用三条特殊光线及已知的物点、像点作图求出透镜的种类、焦距; 92年要求用P-t 图线来描述定量气体的等温、等容等状态变化过程等.3、具有探索性的作图题有些试题,要求考生在一定的题目背景下,通过分析、推理和一定量的计算来寻找物理规律,然后用图线将这些规律表达出来.具有较强的探索性.这一类试题要求考生有较扎实的基础知识和较强的分析问题和解决问题的能力,并具有一定的作图技巧.例 ('96)图4中abcd 为一边长为L 、具有质量的刚性导线框,位于水平面内,bc 边中串接有电阻R,导线的电阻不计.虚线表示一匀强磁场区域的边界,它与线框的ab 边平行,磁场区域的宽度为2L,磁感强度为B,方向竖直向下.线框在一垂直于ab 边的水平恒力作用下,沿光滑水平面运动,直到通过磁场区域.已知ab 边刚进入磁场时,线框便变为匀速运动,此时通过电阻R 的电流的大小为i0,试在下图的i —x 坐标上定性画出:从导线框刚进入磁场到完全离开磁场的过程中,流过R 的电流i 的大小随ab 边的位置坐标x 变化的曲线.分析:先应该根据题意和电磁感应规律分析得出各段内感应电流与对应距离的关系. 根据欧姆定律,通过R 的电流为i=v RBLvR ∝=ε,所以:d c图41)当x 从0到L 时,v 一定,i=i 0=RBLv 0不变. 2)当x 从L 到2L 时,线框全部在磁场中运动,线框中磁通量变化为零,i=0,F 安=0,故线框在外力F 作用下做匀加速运动,在ab 刚要离开磁场时的速度为v=aL v 220+>v0.3)当ab 刚离开磁场(x>2L)时,通过R 的电流突然从0增大到i=RBLv>i0.此时F 安=BIL=Rv L B 22>R v L B 022=F 外,且随着v 的减小而逐渐减小,故线框作加速度减小的变减速运动,直到cd 边离开磁场.∴i 一直非线性减小,最后i ≥i0.4)当x>3L 时,线框离开了磁场,i=0.所作图线如图4所示,要注意各图线起始位置要到位.另外,若题中没有标明纵轴、横轴、纵坐标、横坐标等,考生还必须根据题意标明相关的坐标值.从以上解答可看出,这是一道考查学生能力的好题.虽然是以填空题的形式出现,但思维量大,隐蔽性强,考查的知识较全面,且具有一定的深度.它要求考生首先必须对电磁感应现象及法拉弟电磁感应定律很熟练,然后逐段分析物体的受力情况和运动情况,寻找i 感的变化规律,再将这一变化规律准确无误地用图线表达出现.因此,具有较大难度.另外,94年的电学实验题要学生根据题目要求,通过一定的计算分析,选择合适的实验仪器,并画出实验误差较小的电路图,然后再根据自己的电路图进行实物连线.因此,若在分析过程中出现失误,就可能导致“前功尽弃”、得不到分.4、考查用作图法处理实验数据的能力物理实验结果中的数据处理,有很多的方法,其中图象法是一种最简洁生动、又能减小实验误差的好方法,也是学生必须掌握的方法之一.在中学物理实验中,有力的合成和分解、验证牛顿第二定律、用单摆测重力加速度、测金属丝的电阻率、测电源电动势和内电阻、测玻璃砖的折射率等,都可用图象法来处理数据.在近几年的高考试题中,也经常考查.如96年、98年等.例5 ('98)在LC 振荡电路中,如已知电容C,并测得电路的固有振荡周期T,即可求得电感L,为了提高测量精度,需多次改变C 值并测得相应的T 值.现将测得的六组数据标示在以C 为横坐标、T2为纵坐标的坐标纸上,即图5中用“⨯”表示的点.(1)T 、L 、C 的关系为_______(2)根据图中给出的数据点作出T2与C的关系图-7F线.(3)求得的L值是___________.分析:本题图中已经描好了点,只要求考生连线.并利用所作图线来分析并得出实验结论.通过试卷发现:有不少同学将各点连接成一条光滑的曲线,或是连成一条折线;也有不少同学虽然连的是直线,但不在直线上的点大多落在直线的一边;或者虽然不在直线上的点均匀分布在直线的两旁,但他们所连的直线是经过第二点和第五点(或第三点和第四点),从而两边的点离直线较远,造成较大误差;等等.这些错误都是不应该发生的.首先,通过审题可知LC电路中的周期公式为T=2πLC,通过转换得T2=4π2LC.即T2与C成正比,图线为直线,因此应该排除曲线和折线的可能,另外作直线时,“应尽量使可能多的点在直线上,或尽可能靠近地分布在直线的两旁,对个别偏差较大的点应舍弃”,这是处理数据的基本原则和基本作图技巧.因此,只要平时注意了这方面的训练,本题是不难的.最后根据所作图线(如图5)求出斜率为k=T2/C=1.42s2/c,所以L= k/4π2≈0.0360H.总之,作图、填图类试题是一类能充分反映学生能力的好题,在今后的考试中还会继续加强这方面的考查.因此,希望学生平时在注重基础知识、基本解题技能等方面的理解和掌握的同时,也要注意作图技能和综合能力方面的训练,以便全面地提高自己的能力.。
专题07 模拟图示法目录1. 无中生有法 (1)2. 场景还原法 (7)物理现象或物理过程如果用图示的方法直观形象地描述,便于调动学生的学习兴趣,也便于物理问题的理解与解决。
有的物理现象看不见摸不着,可以用模拟图示法把客观的物理现象进行模拟还原作图,形象直观的反应物理规律;有的物理过程比较复杂,用图示法可以客观、形象地简洁描述其物理过程。
模拟图示法可以分为无中生有法、场景还原法。
1.无中生有法电场与磁场是客观存在的,但电场线与磁感线是假想虚拟的,它们可以根据它们的科学表达式或借助于实验结果直观形象描述出电场、磁场的力的性质与能的性质。
典例1(19年北京卷)如图所示,a、b两点位于以负点电荷–Q(Q>0)为球心的球面上,c点在球面外,则()A.a点场强的大小比b点大 B.b点场强的大小比c点小C.a点电势比b点高 D.b点电势比c点低【答案】D【解析】负的点电荷的电场线分布如图(过点电荷的截面图),由图可知同一球面的电势相等,电场强度大小相等。
顺着电场方向,电势逐渐降低,靠近点电荷的点电场强度较小。
容易知道D正确。
【总结与点评】本题要模拟画出负的点电荷的电场线与等势线,依据电场线于等势线的性质来作出判定。
针对训练1a(18年天津卷)如图所示,实线表示某电场的电场线(方向未标出),虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹,设M 点和N 点的电势分别为M N ϕϕ、,粒子在M 和N 时加速度大小分别为M N a a 、,速度大小分别为M N v v 、,电势能分别为P P M N E E 、。
下列判断正确的是( )A .M N M N v v a a <<,B .M N M N v v ϕϕ<<,C .P P M N M N E E ϕϕ<<,D .P P M N M N a aE E <<,【答案】D【解析】根据电场线疏密判断电场强度的大小,从而判断电场力及加速度的大小,有N M a a <; 作出电场力和电场线方向草图如下图,根据沿电场方向电势降低,知N M ϕϕ>;因为带电粒子带负电,所以PN PM E E <;因为只在电场力作用下,所以电势能与动能之和不变,所以N M v v >【总结与点评】不规则电场线是比较普遍存在的,粒子其中运动时,其轨迹是由初速度方向与受到的电场力方向来确定,要正确理解曲线运动的受力条件。
物理解题中常用的数学知识物理解题运用的数学方法通常包括方程(组)法、比例法、数列法、函数法、几何(图形辅助)法、图象法、微元法等.<1>.方程法物理习题中,方程组是由描述物理情景中的物理概念,物理基本规律,各种物理量间数值关系,时间关系,空间关系的各种数学关系方程组成的.列方程组解题的步骤①弄清研究对象,理清物理过程和状态,建立物理模型.②按照物理情境中物理现象发生的先后顺序,建立物理概念方程,形成方程组骨架. ③据具体题目的要求以及各种条件,分析各物理概念方程之间、物理量之间的关系,建立条件方程,使方程组成完整的整体.④对方程求解,并据物理意义对结果作出表述或检验. <2>.比例法比例计算法可以避开与解题无关的量,直接列出已知和未知的比例式进行计算,使解题过程大为简化.应用比例法解物理题,要讨论物理公式中变量之间的比例关系,清楚公式的物理意义,每个量在公式中的作用,所要讨论的比例关系是否成立.同时要注意以下几点:①比例条件是否满足:物理过程中的变量往往有多个.讨论某两个量比例关系时要注意只有其他量为常量时才能成比例.②比例是否符合物理意义:不能仅从数学关系来看物理公式中各量的比例关系,要注意每个物理量的意义(例:不能据R =IU认定为电阻与电压成正比). ③比例是否存在:讨论某公式中两个量的比例关系时,要注意其他量是否能认为是不变量,如果该条件不成立,比例也不能成立.(例在串联电路中,不能认为P=RU 2中,P 与R 成反比,因为R 变化的同时,U 随之变化而并非常量)<3>.数列法凡涉及数列求解的物理问题具有多过程、重复性的共同特点,但每一个重复过程均不是原来的完全重复,是一种变化了的重复,随着物理过程的重复,某些物理量逐步发生着“前后有联系的变化”.该类问题求解的基本思路为:①逐个分析开始的几个物理过程。
②利用归纳法从中找出物理量的变化通项公式(是解题的关键),最后分析整个物理过程,应用数列特点和规律解决物理问题。
高考物理图示法图像法解决物理试题技巧(很有用)及练习题及解析一、图示法图像法解决物理试题1.真空中,在x 轴上x =0和x =8处分别固定两个电性相同的点电荷Q l 和Q 2。
电荷间连线上的电场强度E 随x 变化的图象如图所示(+x 方向为场强正方向),其中x =6处E =0。
将一个正试探电荷在x =2处由静止释放(重力不计,取无穷远处电势为零)。
则A .Q 1、Q 2均为正电荷B .Q 1、Q 2带电荷量之比为9:1C .在x =6处电势为0D .该试探电荷向x 轴正方向运动时,电势能一直减小 【答案】AB 【解析】 【详解】由图可知,若两个电荷是负电荷则x=2处场强方向为负方向,故两个电荷同为正电荷,A 正确;因在x =6处场强为0,则122262Q Q kk =,解得:12:9:1Q Q =,B 正确;根据同种正电荷连线的中垂线电势分布特点,可知从x =6向无穷远运动时电势在降低,则x =6处电势大于0,C 错误;由图可知,0-6之间电场为正,沿x 轴的正方向,所以从0到6之间电势逐渐降低;而6-8之间的电场为负,沿x 轴的负方向,所以从6到8之间电势升高,因此将一个正点电荷沿x 轴运动时,该电荷的电势能先减小后增大,D 错误。
2.如图所示,将质量为m 的小球用橡皮筋悬挂在竖直墙的O 点,小球静止在M 点,N 为O 点正下方一点,ON 间的距离等于橡皮筋原长,在N 点固定一铁钉,铁钉位于橡皮筋右侧。
现对小球施加拉力F ,使小球沿以MN 为直径的圆弧缓慢向N 运动,P 为圆弧上的点,角PNM 为60°。
橡皮筋始终在弹性限度内,不计一切摩擦,重力加速度为g ,则A .在P 点橡皮筋弹力大小为B .在P 点时拉力F 大小为C .小球在M 向N 运动的过程中拉力F 的方向始终跟橡皮筋垂直D.小球在M向N运动的过程中拉力F先变大后变小【答案】AC【解析】A、设圆的半径为R,则,ON为橡皮筋的原长,设劲度系数为k,开始时小球二力平衡有;当小球到达P点时,由几何知识可得,则橡皮筋的弹力为,联立解得,故A正确。
9图象法图象作为表示物理规律的方法之一,可以直观地反映某一物理量随另一物理量变化的函数关系,形象地描述物理规律。
在进行抽象思维的同时,利用图象视觉感知,有助于对物理知识的理解和记忆,准确把握物理量之间的定性和定量关系,深刻理解问题的物理意义。
应用图象不仅可以直接求出或读出某些待求物理量,还可以用来探究某些物理规律,测定某些物理量,分析或解决某些复杂的物理过程。
图象的物理意义主要通过“点”、“线”、“面”、“形”四个方面来体现。
下面举例说明。
[例题1] 一辆汽车在恒定功率牵引下,要平直的公路上由静止出发,在4min 的时间内行驶了1800m ,则4min 末的汽车速度( )A 、等于7.5m/sB 、大于7.5m/sC 、等于15m/sD 、小于15m/s解析:汽车在恒定功率牵引下做加速度越来越小的加速直线运动,如图6中图线1所示;如果让汽车从静止开始做匀加速直线运动,并且在4min 的时间内行驶1800m 的位移,那么当图中面积1和面积2相等时,则汽车在4min 末的速度为s m s m t x v /15/6041800221=⨯⨯==。
从图中可知汽车速度小于15m/s 。
若汽车做匀速直线运动,并且在4min 的时间内行驶1800m ,如图7所示,那么汽车在4min 末速度为s m s m t x v /5.7/60418002=⨯==,从图可知,汽车速度大于7.5m/s 。
故本题正确选项为B 、D 。
[例题2] 一只蜗牛从地面开始沿竖直电线杆上爬,它上爬的速度v 与它离地面的高度h 之间满足的关系是hl lv v +=。
其中常数l=20cm ,v 0=2cm/s 。
求它上爬20cm 所用的时间。
解析:因蜗牛运动的时间是由每一小段时间v h v h t 1⋅∆=∆=∆累加而成。
即∑∆⋅=h v t 1,故可作出h v-1图象。
利用图象面积可得时间t 。
由h l lv v +=0,得)1(110l h v v +=,故h v-1图象为一条直线,如图80hv1 图8ht v 1 01v所示。
八、作图法方法简介作图法是根据题意把抽象复杂的物理过程有针对性的表示成物理图像,将物理问题转化成一个几何问题,通过几何知识求解,作图法的优点是直观形象,便于定性分析,也可定性计算,灵活应用作图法会给解题带来很大方便。
赛题精析例1:如图8—1所示,细绳跨过定滑轮,系住一个质量为m的球,球靠在光滑竖直墙上,当拉动细绳使球匀速上升时,球对墙的压力将()A、增大B、减小C、先增大后减小D、先减小后增大解析:球在三个力的作用下处于平衡。
当球上升时,θ角增大,可用动态的三角形定性分析,作出圆球的受力图,如图8—1甲所示。
从图可见,当球上升时,θ角增大,墙对球的支持力增大,从而球对墙的压力也增大。
故选A正确。
例2:用两根绳子系住一重物,如图8—2所示。
绳OA与天花板间夹角θ不变,当用手拉住绳子OB ,使绳OB 由水平方向转向竖直方向的过程中,OB绳所受的拉力将()A、始终减小B、始终增大C、先减小后增大D、先增大后减小解析:因物体所受重力的大小、方向始终不变,绳OA拉力的方向始终不变,又因为物体始终处于平衡状态,所受的力必然构成一个三角形,如图8—2甲所示,由图可知OB绳受的拉力是先减小后增大。
可知答案选C 例3:如图8—3所示,质量为m的小球A用细绳拴在天花板上,悬点为O ,小球靠在光滑的大球上,处于静止状态。
已知:大球的球心O′在悬点的正下方,其中绳长为l ,大球的半径为R ,悬点到大球最高点的距离为h 。
求对小球的拉力T和小球对大球的压力。
解析:力的三角形图和几何三角形有联系,若两个三角形相似,则可以将力的三角形与几何三角形联系起来,通过边边对应成比例求解。
以小球为研究对象,进行受力分析,如图8—3甲所示,小球受重力mg 、绳的拉力T 、大球的支持力N ,其中重力mg与拉力T的合力与支持力N平衡。
观察图中的特点,可以看出力的矢量三角形(灰色)与几何三角形AOO′相似,即:T l =mgh R+,NR=mgh R+所以绳的拉力:T =lh R+mg小球对大球的压力:N′= N =Rh R+mg例4:如图8—4所示,质点自倾角为α的斜面上方定点O沿光滑的斜槽从静止开始下滑,为使质点在最短时间内从O点到达斜面,斜槽与竖直方向的夹角β应等于多少?解析:如图8—4甲所示,以经过O 点的竖直线上的一点O ′ 为圆心,OO ′ 为半径作圆,并使该圆与斜面恰好相切于A 点,与OO ′延长线交于B 点。
已知从O 点由静止出发沿倾角不同的光滑斜面下滑的质点,到达圆周上不同点所需时间相等,显然,质点沿OA 方向从静止开始滑到斜面上所需时间比沿其他方向滑到斜面上所需时间短。
连接O ′A ,由几何关系得: ∠AO ′B = α所以所用时间最短时,斜槽与竖直方向的夹角:β =2α (所题也可用极限法求解,读者可试试。
)例5:一条小河,河水以v 1 = 5m/s 的速度匀速流动,一条小船在静水中的速度为v 2 = 3m/s 。
欲使小船渡河的航程最短,小船的船头应指向何方向?解析:若v 1<v 2 ,可垂直渡河,船程最短。
但本题v 1>v 2 ,小船就不能垂直渡河。
但欲使航程最短,则应使合速度方向与河岸夹角最大。
根据矢量合成的三角形法,v 1 、v 2 、v 合 ,构成封闭三角形,作图如8—5所示,作有向线段OA 表示河水流速v 1 ,以表示 v 2的有向长度为半径,以A 为圆心画圆,过O 该圆的切线,切点为B ,作有向线段AB ,有向线段AB 的方向就是所求的方向。
由直角三角形AOB ,得:cos θ =21v v =35所以:θ = 53°即小船的船头应指向上游并沿与上游的河岸成53°角的方向。
例6:一木箱重为G ,与地面动摩擦因数为μ ,现用斜向上的力F 拉木箱使之沿水平地面匀速前进,如图8—6所示。
求拉力F 与水平方向夹角θ为何值时拉力最小?这个最小值多大?解析:木箱受重力G 、弹力N 、摩擦力f 及拉力F 四个力的作用,但此题也可以把木箱看做只受三个力作用,即重力G 、拉力F 和摩擦力f 与支持力N 的合力F ′,设F ′与N 的夹角为φ ,则tan φ =fN= μ ,再应用矢量三角形求解。
木箱受力情况如图8—6甲所示,已知G 的大小和方向,F ′的方向,显然,要使封闭的矢量三角形中F 值最小,只有由G 的端点作F ′的作用线的垂线时,F 值最小,如图8—6乙所示,此时F 的最小值为F min = Gsin φ其中φ = arctan μ ,所以最小的拉力F 与水平方向的夹角为θ = φ = arctan μ 。
F 的最小值可以表达为:F min =G 。
例7:如图8—7所示,一带电质点,质量为m ,以平行于Ox 轴的速度v 从y 轴上的a x 轴上的b 点以垂直于Ox 轴的速度v 射出,可在适当的地方加一个垂直于xy 应强度为B 的匀强磁场。
若此磁场仅分布在一个圆形区域内,半径。
重力忽略不计。
解析:当带电质点以垂直于磁场方向的速度v 进入磁场,在磁场中将做匀速圆周运动,由此要从a 点进入从b 点射出其圆轨道为14圆弧,因而可用作图法求解。
过a 点作平行Ox 轴的直线,过b 作平行Oy 的直线,两直线相交于c 点,如图8—7甲所示,可见只要能保证带电质点的14圆轨道处在匀强磁场中,即可使带电质点从b 点射出,由此可知,磁场区域有一最小值,其最小半径为14圆形轨道两个端点连线的一半,即:由qvB = m 2v r可得粒子在磁场中的偏转半径为:r =mv qB所加磁场的最小半径为:例8:图8—8中AB 表示一横放的平面镜,P 1P 2是水平放置的米尺(有刻度的一面朝着平面镜),MN 是屏,三者互相平行,屏MN 上的ab 表示一条直缝(即a 、b 之间是透光的)。
某人眼睛紧贴米尺上的小孔S (其位置见图),可通过平面镜看到米尺上的一部分刻度。
试在本题的图上用三角板作图求出可看到的部分,并在P 1P 2上把这部分涂以标志 。
解析:根据物像位置镜面对称可知:人眼通过平面镜看到的米尺刻度范围,好像MN 的像M ′N ′的阻挡,MN 在平面镜中的像M ′面镜中的像,连接S ′a ′交AB 于E 点,并延长后交的刻度范围。
—9所示四种情形中,哪一质时,光线要向着法线的方路是可逆的。
由上分析可知,B 图是正确的。
例10:某人通过焦距为10cm ,直径为 4.0cm 的薄凸透镜观看方格纸,每个方格的边长为0.3cm 。
他使透镜的主轴与方格纸垂直AB ,透镜与纸面相距10cm ,眼睛位于透镜主轴上离透镜5.0cm 处。
问他至多能看到同一行上几个完整的方可格?解析:可以用光路的可逆性来做,若在S 点放一点光源,则成像于S ′点,能照亮方格纸上一定面积,其直径为x ,如图8—10所示,根据光路的可逆性,来自面积x 上的方格的光经透镜折射后都能进入人眼,即能被人看到。
由1p +1p '=1f可得:p ′=-10cm 由相似三角形对应边成比例得:x d =2010,所以x = 8cm ,格数n =x l =80.3= 26.7即最多能看到同一行上26个完整..的方格。
例11:凸透镜L 1与凹透镜L 2同轴放置,L 1左侧媒质的折射率n ,L 2右侧媒质的折射率也是n ,两透镜之间的价质折射率为n 0 ,且n <n 0 。
是L 2的像方焦点。
有一物F 1是L 1的物方焦点,F 2是L 2的物方焦点,2F '点S 位于L 1的物方焦平面上,如图8—11所示。
(1)画出成像光路图,求出像点S 1的位置。
简述作图的依据; (2)若L 1的物方焦距f 1 = 20厘米,L 2的物方焦距f 2 = 10厘米,物点S 离光轴的距离为2厘米,问像点S 1离光轴的距离为多少?解析:放于焦平面上的点光源发出的光经凸透镜折射后平行于副光轴,平行于副光轴的平行光经凹透镜发散后,反向延长线将交一凹透镜的副焦点,光路图如图8—11—甲所示。
(1)作法:①过S 作过光心O 点的光线,传播方向不改变;②过O ′点作平行于SO 的辅助线及过F 2作垂直于主轴的直线(焦平面),两线相交于S 1(副焦点)。
平行于副光轴的光线,经凹透镜折射后,折射线的反向延长线将通过S 1点,即S 1为所求的像点。
(2)由图可知:112SF S F =12f f ,所以:12S F = 1cm 即S 1离主光轴的距离为1cm 。
针对训练1.如图8—12所示,一个重为G 的匀质球,放在光滑的斜面上,斜面倾角为α ,在斜面上有一光滑的斜木板挡住球处于静止状态。
如果挡板与斜面间的夹角β缓慢增大到挡板呈水平状态,此过程中挡板对球的弹力N 1和斜面对球的弹力N 2如何变化?2.一重为G 的物块放在倾角为α的斜面上,物块与斜面间的摩擦因数为μ ,今在物块上的作用力为F ,F 可与斜面成任意夹角,如图8—13所示,求拉动物块沿斜面上升所需力F 的最小值及对应的θ角。
3.如图8—14所示,小环m 1 、m 2能沿着一轻绳光滑地滑动,绳的两端固定于直杆AB 的两端,杆与水平线成角度θ 。
在此杆上又套一轻小环,绳穿过轻环,并使m 1 、m 2在其两边,设环与直杆的接触是光滑的,当系统平衡时,直杆与轻环两边的绳夹角为φ ,试证明:tan tan θϕ=1212m m m m -+。
4.一条在湖面上以恒定速度行驶的船上,有一与船固定的竖直光滑墙壁。
有一个小球沿水平方向射到墙上。
相对于岸,小球的速度大小为v 1 ,方向与墙的法线成60°角,小球自墙反弹时的速度方向正好与小球入射到墙上时的速度方向垂直。
问船的速度应满足什么条件。
设小球与墙壁的碰撞是完全弹性的。
5.F = 400N的力拖着小船,使它沿着河中心线运动。
现甲、乙两人在河两岸共同拖船,已知甲拉力的方向与河中的效果相同,乙拉力的最小d 。
当桶内无油时,从某点一半时,在A点沿AB方折射率n = ;光在像,可以在物体的后面放两成的像都摄入照相机,如图半圆代表人的脸部,此人正表示头顶上的帽子。
图8—中心恰好位于角平分线OC和斜线分别表示人脸和头(2)在图8—16乙的方框中画出照片上得到所有的像(分别用空白和斜线表示人脸和头发,用箭头表示头顶上的的入口。
在上方AB处已放夹角为45°。
眼睛在观察平面镜。
今要使观察到的的线度才行?要求直接在它的像点。
明透镜的类别。
10.如图8—19所示,某人的眼睛在E处通过放大镜L观察标尺M ,F1和F2为L的焦点。
他既能通过L看到M 上的一部分刻度,又能直接从镜外看到一部分刻度值的范围。
在作图进用①、②、…标明你画的光线,并写出作图步骤。
11.如图8—20所示,凸透镜L的主轴与x轴重合,光心O就是坐标原点,凸透镜的焦距为10厘米。
有一平面镜M放在y =-2厘米、x>0的位置,眼睛从平面镜反射的光中看到光点A的像位于A2处,A2的坐标见图。