图象是物理学中常见的一种表述和解题方式,由图象可以直观的分析出物理量间变化的过程,并可以据此得出相关的信息。
例1 如图1所示,此图象可以反映那些物理量之间的关系?
解析 这是一道开放性试题,由图象可以看出两个物理量之间一定存在正比关系,初中物理中很多物理量之间都满足这个关系。如匀速直线运动时的路程与时间;质量与体积;重力与质量;同一种液体的压强与深度;功率一定时,功与时间;同一种燃料的热量与质量;定值电阻两端的电压与通过的电流等等。
上例对学生的要求较低,很多学生都能写出一些来,但绝大多数图象是要求学生获取信息,并做出判断的。
例2 有额定电压及外形相同的甲、乙两盏小灯泡,在不计温度对电阻影响的条件下,某同学得到通过灯泡的电流随两端的电压变化的关系图象,如图2所示,通过分析你能获取哪些信息?
解析 对于灯泡来说,因为不考虑灯泡的电阻随温度变化的影响时,在额定电压相同的条件下,通过图象可以获得关于灯泡亮度、电阻、灯丝粗细等方面的信息。①正常发光时,甲灯的电流大于乙灯(I甲额>I乙额) ②R甲<R乙 ③ 灯丝甲的粗 ④ 正常发光时,甲灯比乙灯亮P甲>P乙 ⑤ 若串联在电路中,乙灯两端的电压大,乙灯更亮 ⑥ 若并联在电路中,通过甲灯电流大,甲灯更亮。
若将此题中的灯泡换成电阻,其它条件不变,获得的信息又会发生怎样的变化呢?
例3 如图3所示,为质量和初温都相同的两种物质加热时温度随时间变化的曲线,设加热的电炉功率相同,甲、乙两种物质的比热容谁大?
解析 从图象中可分析出甲、乙的初温相同,在相同的时间t内,电炉放出的热量相等且都等于甲、乙吸收的热量(Q放=Q吸=cm△t),因为甲物质升温快,所以乙物质的比热容大。
例4 在某一温度下,两个电路元件A和B中的电流与两端的电压的关系如图4所示。⑴ 由图可知,哪个元件中的电流与它两端的电压的关系遵循欧姆定律?⑵ 将A和B并联后接在一节新的干电池的两极,通过A和B的电流是多少?
解析 ⑴ 元件A中的I与U成正比。⑵ 通过图象可以看出,当电压为1.5V时,元件A和B中通过的电流分别为0.3A和0.2A,根据并联电路的电流特点,总电流I=IA+IB=0.3A +0.2A=0.5A。
例5 课外科技小组的同学们在研究晶体的熔化时,通过实验记录,把质量相等的甲、乙两种物质加热,温度随加热时间(环境情况和加热源是相同的)变化情况绘制成图象5,通过分析图象,写出有价值的发现。
解析 这又是一道开放性试题,此图象不仅反映了晶体熔化时的两个特点,第一温度不变,第二继续吸热,通过进一步分析,我们还可以发现在不同状态时,甲、乙比热容之间的关系:在固态时,c乙>c甲;在液态时,c甲>c乙。
此图象中,晶体熔化的两个特点很容易分析,而比热容之间的关系则需要有很好的逻辑思维能力才能判断出来。
例6 用稳定的热源给冰均匀加热,下列图象6中能正确描述冰熔化规律的是[已知冰的比热容 是c冰=2.1×10 3J/ (kg·℃)]
解析 冰是晶体,分析四个选项,很容易可以排除A和D两个选项,但大部分同学却在B和C之间举棋不定。仔细观察两个图象,可以看出,图象中冰在固态和液态的倾斜角度不同,原因就在于它们的比热容不同,而c冰<c水,综上所述,正确答案应为C。
例7 如图7所示为食盐的溶解度曲线,一空心金属球在温度为t1的饱和食盐水中刚好悬浮,则它在温度为t2的饱和食盐水中将怎样?
解析 金属球在液体中所处的状态取决于它所受的重力和浮力的大小关系,由题目可知,在温度为t1时,G=F浮,当温度升高到t2时,由图象可以看出,食盐的溶解度升高,这导致液体的密度变大,金属球在液体中所受的浮力也会变大,而金属球的重力不变,所以F浮>G,金属球将上浮直至漂浮。
总之,图象问题形式多样,灵活多变,看似复杂,但只要能看清横、纵坐标表示的物理量,分析清楚图象的变化趋势,多角度思考,找到解题的切人点,就能化繁为简,轻松的解决问题。 |