图像法在物理中的应用21

实验21探究电流与电阻规律1．（2019•滨州）某实验小组用图甲所示电路进行“探究电流与电阻的关系"实验。

（1)请将图甲连接完整,要求滑动变阻器滑片向右移动时电阻变大。

（2）闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于端（选填“A"或“B"）。

（3）闭合开关后，同学们发现，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电流表始终没有示数，电压表示数接近电源电压，原因可能是。

（4）排除故障后，先将5Ω定值电阻接入电路,闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为某一定值,此时电流表的示数如图乙所示，为 A.（5）接下来断开开关，取下5Ω的定值电阻，换成10Ω的定值电阻，闭合开关，应向（选填“A”或“B”)端移动滑片，直至电压表示数为V时，读出电流表的示数。

再更换20Ω定值电阻继续实验，实验数据记录在表格中.由实验数据可知：当导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成。

（6）该小组想用一块电流表和一个定值电阻R0，测未知电阻R x的阻值。

于是他们设计了如图丙所示的电路图，并进行如下实验操作：①闭合S和S1,此时电流表的示数为I1。

②闭合S断开S1，此时电流表的示数为I2。

③请用已知量R0和测出量I1、I2表示出未知电阻R x的表达式，则R x＝.【答案】（1）如上所示；(2）B；（3）定值电阻断路；（4）0。

4;（5）B；2；反比;(6）③【解析】（1）滑动变阻器与电阻串联，要求滑片向右移动时，连入电路的电阻变大，所以应将滑动变阻器的A接线柱与开关的右接线柱相连，如下图所示：（2）为保护电路，变阻器连入电路中电阻最大即B端；(3)闭合开关，移动变阻器滑片P，发现电流表无示数，电路可有断路发生，而电压表有示数，说明电压表到电源两极间是通路,所以故障原因可能是定值电阻断路；（4)同学们首先将5Ω定值电阻接入电路，将滑片P滑到b端，再闭合开关,调节滑片P，使电压表示数到达某一数值，电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A，示数0。

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。

图像法在中学物理中的应用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、周期性等清晰呈现出来。

通过图像比较，学生能够容易理解物理过程、发现物理规律，这种直观印象有时能透过事物本质，引导人们做深入探讨。

图像法不仅可以使物理问题思路清晰，使物理概念得到进一步拓展，还能将物理学科与其他学科有机结合起来，启迪学生的创新意识，提高学生的综合能力。

从图像的四个特征来看图像的应用：①点物理图像上的点代表某一物理状态。

从点着手分析时应注意从特殊点入手分析其物理意义，如截距点、交点、极值点、拐点等。

②线主要指图像的直线或曲线的切线，其斜率通常具有明确的物理意义。

物理图像的斜率代表两个物理量变化的比值，其大小往往代表另一物理量的值。

③面图线与坐标轴所围的面积。

有些物理图像的图线与坐标轴所围的面积数值常代表另一个物理量的大小。

④形图像的形状结合其斜率找出其中隐藏的物理意义。

下面结合例题说说图像法中点和线的具体应用。

1. 图像的点在验证牛顿第二定律时，可以用两种方法来进行：一种是逐次增多拉小车钩码的个数；一种是保持小车和钩码的总质量不变，改变拉小车钩码的个数。

从实验中得到的数据作出a—F图线，容易由图中的一条直线得出关系：∝。

从理论上说，实验作出的a—F图线是一条通过原点的直线，可实际实验的结果，并非都是通过原点的直线，而会出现以下两种情况：如图1所示，此直线与纵轴有截距，则表示过度平衡摩擦力；如图2所示，此直线与横轴有截距，则表示在实验过程中，没有足够平衡摩擦力。

2. 图像的线（1）理解“切线”的物理涵义物理图像中有部分为曲线，曲线上每一点切线的斜率对应某个物理量或反映某个物理状态。

一般来说图像切线的斜率对应纵横坐标物理量变化量的比值，而不是物理量的比值，在分析中要注意对它们的理解。

例1 一个标有“220 V，100 W”的白炽热灯泡，两端的电压由零逐渐增大到220 V的过程中，电压U与电流I的关系如图3所示中符合实际的是（）。

浅谈图像法在物理教学中的应用作者：王荣凤来源：《新课程·上旬》2013年第12期摘要：图像这种特殊“语言”，包含的信息内容丰富，对培养学生的“数形结合”能力和提取“信息”能力，都有较好的促进作用，也能使物理学科与数学及其他学科有机地结合起来，提高学生的综合素质。

关键词：图像法；斜率；数据处理物理规律和解决物理问题的方法可以用语言来描述，也可以用数学函数式来表示，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称之为图像法。

图像包含的信息内容非常丰富，对培养学生的“数形结合”能力和提取“信息”的能力有较好的促进作用，还具有形象、直观、动态变化过程清晰等特点，能使物理问题简化明了。

更重要的是它能将物理学科与数学、信息技术等其他学科有机地结合起来，提高学生的综合素质。

一、图像在物理教学中的作用图像这种特殊“语言”，包含的信息内容丰富，对培养学生的“数形结合”能力和提取“信息”的能力，都有较好的促进作用，也能使物理学科与数学及其他学科有机地结合起来，提高学生的综合素质。

1.形象直观、起到简化解题过程的作用：图像解法不仅思路清晰，而且直观、形象，可使解题过程得到大大的简化，比解析法更巧妙、更灵活。

例如，在比较匀变速直线运动中的中间位置和中间时刻的速度的大小关系时，用v-t图像解题可以一目了然。

2.用图像演示物理变化过程，可以把握好物理变化规律：用图像法来描述物理过程则更直观，可以描述出其变化的动态特征，帮助学生理解物理过程。

例如，对于机车等交通工具问题，结合P=Fv可知机车启动问题，可分为两种运动类型，即恒功率启动和恒加速度（恒力）启动，利用v-t图像可以清晰地表现机车的运动特点，前者先做加速度逐渐减小的加速运动，最后做匀速直线运动，从v-t图像上看，开始是向下倾斜的曲线，然后是平行于t轴的直线；后者先做匀加速直线运动，接着做加速度逐渐减小的加速运动，最后做匀速直线运动，从v-t 图像看先是倾斜的直线，然后是向下倾斜的曲线，最后是平行于t轴的直线。

高中物理图像法解决物理试题解题技巧和训练方法及练习题1.问题：一个球从斜面上下滚动，求滚动过程中球心的加速度。

解题方法：通过绘制球在不同位置的速度矢量图，可以发现球心的加速度大小恒定为g*sinθ，方向沿斜面向下。

2.问题：一个火箭垂直向上发射，求其高度和速度随时间的变化关系。

解题方法：绘制高度-时间和速度-时间图像，根据火箭发射时的初速度和加速度，分析其运动状态。

3.问题：一个物体从高处自由落下，求其下落时间和落地时的速度。

解题方法：通过绘制速度-时间图，找到物体的初速度和加速度，并利用运动学公式求解。

4.问题：两个弹簧同时用力拉伸，求弹簧的合力和合力的方向。

解题方法：绘制拉伸弹簧的位移-力图，根据弹簧的弹性系数和拉伸量求解合力大小和方向。

5.问题：一个半径为R的圆盘在水平桌面上绕自身垂直轴心旋转，求其角速度和角加速度。

解题方法：通过绘制角速度-时间和角加速度-时间图像，利用旋转的基本关系式求解。

6.问题：一个抛体做匀速圆周运动，求其速度和加速度的大小。

解题方法：绘制速度-时间和加速度-时间图像，根据圆周运动的特点求解。

7.问题：一个光滑水平桌面上有一个质量为m的物体，另一边有一个质量为2m的物体，求两个物体之间的摩擦力。

解题方法：绘制摩擦力-加速度图像，根据牛顿第二定律和摩擦力公式求解。

8.问题：一个光滑水平桌面上有一个质量为m的物体，通过绳子连接一个质量为2m的物体，求系统的加速度。

解题方法：绘制受力-加速度图像，根据牛顿第二定律和受力平衡条件求解。

9.问题：一个光滑水平桌面上有一个质量为m的物体，与墙面接触，求物体受到的压力大小和方向。

解题方法：绘制压力-受力图像，根据受力平衡条件和压力的定义求解。

10.问题：一个电流为I的导线在磁场中受到力F，求导线的长度和磁场的大小。

解题方法：绘制力-电流图像，利用洛伦兹力公式和导线长度的关系求解。

—科教导刊（电子版）·2019年第34期/12月（上）—134图像法在高一物理必修一中的应用刘忠旭（西南大学物理科学与技术学院重庆400715）摘要从高一物理必修一的知识内容着手，将图像法在该书中具体的应用逐一讲解，包括变速直线运动的研究中的v-t 图像、x-t 图像的应用、相互作用中的F-x 图像的应用、牛顿运动定律中的m-a 图像、1/m-a 图像、F-a 图像、F-t 图像的应用等。

并结合高考实例详细讲解图像法在必修一中的应用以及图像法在物理学应用的实际意义。

关键词物理教学物理必修一图像法物理解题中图分类号：G633.7文献标识码：A 1概念界定图像法是将物理过程转化为图像，再根据过程图像列出物理公式(即是图像反应出的几个物理量间的几何关系)的一种数学工具。

在物理过程图像中，存在着交点、斜率、面积等，而在应用图像法时要将这些数学术语转化为相应的物理量，再通过图像反映出的几何关系列出物理公式，从而实现轻松地解决物理问题。

2涉及图像法的知识简述2.1匀速直线运动的研究中的v-t 图像、x-t 图像的应用匀速直线运动的研究中的v-t图像：图1：图像上的点表示某时刻的瞬时速度在图1中，（1）图像表明的是物体正在做匀加速直线运动，而斜率表示的是加速度a ；（2）图像表明的是物体正在做匀速直线运动，此时物体的加速度a=0；（3）图像表明的是物体正在做匀减速直线运动，此时物体的加速度a 是与（1）图像中的加速度方向相反；（4）图像表明的是此时的物体处于静止状态；（5）代表的那个交点的纵坐标表明的是三个运动质点的共同速度；（6）图像表明t 1时刻的物体速度为v 1，而图中阴影部分的面积表明的是质点在0-t 1时间内的位移。

匀速直线运动的研究中的x-t 图像：指位移与时间的图像，根据x-t 图像能够一下确定物体在某一时刻的具体位置，并确定物体在一段时间内运动的位移，以及确定物体运动速度的大小和方向等。

2024年中考物理专题复习—用“图像法”突破凸透镜成像规律问题一、图像法适合记背困难的同学！①画出坐标轴：纵轴为u，横轴为υ（可颠倒）；②在坐标轴上标出焦距和2倍焦距；③标出点（f，f）；④若u>2f，在u轴找出大于2f的位置，连接（f，f）点，如图中红线，与υ轴的交点在f与2f 之间，说明f<υ<2f，成倒立缩小的实像。

向下画线为倒立，向上画线为正立，υ轴正方向为同侧实像，υ轴负方向为异侧虚像，放大缩小看交点。

下表用于对照检查：u与f关系υ与f关系υ与u关系正倒大小虚实同异侧应用u>2f f<υ<2fυ>u倒立缩小实像异侧照相机u=2fυ=2fυ=u倒立等大实像异侧二倍法测焦距f<u<2fυ>2fυ<u倒立放大实像异侧投影仪u=f不成像，获得平行光测焦距u<fυ>｜u｜正立放大虚像同侧放大镜二、典例引领1.在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，烛焰在光屏上恰好成清晰的像。

下列说法正确的是（）A.照相机应用了这一成像规律B.所成的像是倒立，放大的实像C.在蜡烛燃烧的过程中，光屏上的像会向下移动D.保持透镜不动，蜡烛向左移动一段距离，它成的像将变大解析：①看图：物距u=15cm，像距υ=30cm，蜡烛燃烧变短→像变矮→上移；②画坐标图，虚线大括号可代表物的大小和像的大小。

2.已知凸透镜的焦距为15cm，下列说法正确的是（）A.当物距为10cm时，成正立、放大的实像B.当物距为10cm时，成倒立、缩小的实像C.当物体从距凸透镜20cm处远离凸透镜时，像逐渐变大D.当物体从距凸透镜20cm处远离凸透镜时，像逐渐变小解析：3.如图所示，烛焰在光屏上刚好成清晰的像。

透镜不动，将蜡烛移至40cm刻度处，移动光屏，在光屏上能观察到（）A.倒立、缩小的实像B.倒立、放大的实像C.正立、放大的虚像D.光屏上不能呈现像解析：看图：物距u=50cm－20cm=30cm，像距υ=80cm－50cm=30cm，则u=υ=2f=30cm，得f=15cm；将蜡烛移至40cm刻度处，有u=10cm<f，成正立、放大的虚像，虚像不能被光屏承接。

浅谈图像法在物理中的应用
一般情况下，图像法在物理学测量中的应用就是对界面的物理模拟。

例如，在物理学研究中，通过照相法记录在实时过程中形成的磁场。

也可以采用图像记录观察在物理学试验操作过程中产生的声波和其它介质动态变化。

从分子层面来看，图像法也可以被用来模拟物质的行为。

如图像引导束束扫描（IGSS），这是一种采用自身激发技术的多谱成像方法，它能同旔变扫描界面，用于物理合成和结构表征。

IGSS 可以模拟在物理行为上有性质上的区别，比如晶格质量效应和表现出的抗热转换强度的异常高，这将有助于加深我们对物质的物理行为的理解。

此外，图像法在物理学研究气体行为方面也有重要应用，例如目前常用的多光束成像（MPI）技术。

这种技术可以提供较高的时间分辨率，了解物质态的快速运动和温度变化的特性，可以用来测量气体的内部属性，可以模拟物理学实验中的真实情况，增加精确计算的可靠性。

总的来说，图像法在物理学中的应用已经发展到极其扎实可靠的地步，它不仅能够模拟物质的实际行为，还能够通过模拟来解释一些现象，有利于对物质的物理行为进行进一步的研究，并拓展现有物理理论。

因此，图像法在物理学实验中越来越受到重视，发挥着越来越重要的作用。

高考冲刺：物理学中图像法的应用编稿：李传安审稿：张金虎【高考展望】本专题主要讨论图像法在解决物理问题中的基本分析方法。

分析图像、读懂图像、解决图像问题是历年高考热点。

函数图像广泛应用、渗透于高中物理问题之中，呈现问题的方式复杂多变，涉及的知识面广，信息容量大，综合性强，难度较大。

【知识升华】图像在中学物理中有着广泛应用：（1）能形象地表述物理规律；（2）能直观地描述物理过程；（3）鲜明地表示物理量之间的相互关系及变化趋势。

它要求考生能做到三会：（1）会识图：认识图像，理解图像的物理意义；（2）会做图：依据物理现象、物理过程、物理规律作出图像，且能对图像变形或转换；（3）会用图：能用图像分析实验，用图像描述复杂的物理过程，用图像法来解决物理问题。

【方法点拨】一、物理图像及其考察方法1、物理图象及其意义物理图象是分别以不同的物理量为坐标，按照其对应关系在坐标系中描点、连线而得到的曲线。

因此物理图象反映了两个或几个物理量间的函数关系，是数与形相结合的产物，是具体与抽象相结合的体现，它能够直观、形象、简洁的展现两个物理量之间的关系，清晰的表达物理过程，正确地反映实验规律，利用图象分析物理问题有着广泛的应用。

2、物理图象的考察——从物理图象中挖掘信息物理图象中蕴含着丰富的信息，有效地挖掘信息是利用图象解题的关键环节之一。

考察物理图象应从如下几个方面入手即做到六看，则信息一览无余。

（1）看坐标：首先弄清楚图象反映了哪两个物理量之间的关系，并且要弄清坐标的单位。

（2）看变化：根据图象的走向明确一个物理量随着另一个物理量变化的方式和趋向。

具体地说：①两个物理量之间的函数关系是增函数还是减函数，增减的区间是什么②对于不单调变化的关系要找出最大值和最小值出现的状态③适当的进行曲线的伸延明确物理量的变化趋势和收尾状态（3）看斜率：就是要根据斜率的数学定义和我们已有的物理概念的定义去明确斜率的物理意义——即自觉的赋予斜率一个物理意义。