[知识要点]:
物理图象是一种很特别的函数图象。由于用图象可以简明准确、直观形象地表达物理规律,便于有效深入地研究物理问题,而且在科学实践中常常先于公式被发现和记录。所以,学好和纯熟地应用图象,实在很重要。
物理图象反映两个特定物理量之间的对应关系,纵坐标表示的量(结果、函数)通常随横坐标表示的量(原因自变量)而变化。要注意,坐标轴都有单位,横坐标的量都需有一定取值范围(定义域)中,应熟悉图线斜率,图线下的面积、图线在坐标轴上的截距,图形的相似和全等,两条图线的交点或切点,图线纵坐标量的最大值最小值,等等,这些都有确切的特定的物理意义。
应用物理图象有两个层次的要求:①看懂给出的图象,从中归纳出物理现象的特点,物理过程的细节,正确总结出物理规律。②给出的题未要求用图象解决,但图象明显地能令解决问题大大简便,或有助于我们理解过程细节,我们能根据题意正确作出图象,运用图象解决问题或检验解题结果。
用图象记录和处理实验结果,分析实验误差,求解待测量平均值,验证或推演物理公式,更是物理学习的基本功。
例1:测得竖直上抛的物体两次经过抛出点上方h高处的时间间隔为Δt,求上抛物速度υ0。
解:作出竖上抛的υ-t图象,依题意标出Δt与h,h是个梯形面积h= (上底+下底)×高
即h= (υ0+gΔt)(- Δt)解出υ0
得υ0=29h + Δt2
例2:两个质量相等的物体,分别由于平拉力F1与F2(F1>F2),沿水平粗糙面无初速起动,运行一段距离后光后撤消F1与F2,两物体最后都停下来,已知两物体的全程位移相等,试比较两个拉力的冲量I1和I2,哪个大?
解:作出两个物体运动的υ-t图象,线I的斜率比线Ⅱ大,撤消F后两条线是平行线(a=Mg),两个三角形的面积相等,很明显,t1<t2。Ⅰ2=F1t1,Ⅰ2=F2t2,不能依据冲量定义式来比较冲量大小,根据动量定理ΔP=mV未mV初=F合Δt=IfΔt=IF-MmgT,由于两个物体都是V未=V初=0,ΔP=0,∴IF=MmgT,∵T2>T1,∴Ⅰ2>Ⅰ1。
例3打单击中放在水平光滑水平面上的静止木块并穿出,试论证:木块获得的速度跟子弹入射初速度υ0成什么关系?
解:以子弹刚进入木块为零时刻,作子弹和木块运动的V-t图象,假定彼此相互作用力是恒力,所以作得的是直线,梯形υ0abo面积表示木块的长度,是一个恒量。可以很直观地看到,子弹初速υ0越大,子弹未速越大,木块获得的速度越小。穿过木块所用时间越短。
例4 已知一机械波在t=3秒时刻的波形形如左图,波向x轴正方向传播υ=6米/秒,求作波源的和距波源X=12米处质点的振动图象。
解:先得振动周期T= =4秒t=3秒,波源在平衡
位置向下运动,X=12米的p点也在平衡位置但向上运动。那么,此前的t=2秒时刻,波源应在波峰P点应在波谷,再前的t=o秒时刻,波源应在波谷P点应在波峰,因此,可先完成O≤t≤3秒的振动图,再完成t=3秒之后的曲线。
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