圖象法在牛頓定律中的應(yīng)用_《數(shù)理化學(xué)習(xí)》
所屬分類(lèi):教育論文 閱讀次 時(shí)間:2014-04-10 11:44 本文摘要:注:本文摘自《數(shù)理化學(xué)習(xí)》高三版2013年第8期,作者:徐高本 圖象法是利用各種函數(shù)圖象解決物理問(wèn)題的方法,由于物理圖象能形象、直觀地表達(dá)物理規(guī)律、描述物理過(guò)程、清晰地反映物理量間的函數(shù)關(guān)系,因此圖象成為一種特殊的數(shù)學(xué)語(yǔ)言和工具.在解決牛頓第二定
注:本文摘自《數(shù)理化學(xué)習(xí)》·高三版2013年第8期,作者:徐高本
圖象法是利用各種函數(shù)圖象解決物理問(wèn)題的方法,由于物理圖象能形象、直觀地表達(dá)物理規(guī)律、描述物理過(guò)程、清晰地反映物理量間的函數(shù)關(guān)系,因此圖象成為一種特殊的數(shù)學(xué)語(yǔ)言和工具.在解決牛頓第二定律問(wèn)題時(shí),物體的受力過(guò)程和運(yùn)動(dòng)情況既可以用方程表示,又可以用圖象形象表示,因此圖象法是處理牛頓定律問(wèn)題的基本方法之一.運(yùn)用圖象法求解牛頓定律問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面.
一、識(shí)圖
識(shí)圖就能直接從圖象上解決所提出的問(wèn)題.求解的關(guān)鍵是看清圖象中的“點(diǎn)”、“線(xiàn)”、“斜率”(加速度)、“截距”、“面積”的物理意義.
例1如圖1所示,繃緊的水平傳送帶始終以恒定速率v1運(yùn)行.初速度大小為v2的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上滑上傳送帶,以地面為參考系,v2>v1,從小物塊滑上傳送帶開(kāi)始計(jì)時(shí),圖2中v-t圖象可能的是()
解析:如果傳送帶足夠長(zhǎng),小物塊滑上傳送帶后,先在恒定的滑動(dòng)摩擦力的作用下做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),直至速度減為零,然后在相同的滑動(dòng)摩擦力的作用下反向做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),直至速度大小達(dá)到v1,之后隨傳送帶一起運(yùn)動(dòng),如選項(xiàng)(B)所示圖象;若小滑塊滑到傳送帶最左端時(shí),速度剛好減為零,則對(duì)應(yīng)于選項(xiàng)(C)所示圖象;若小滑塊滑到傳送帶最左端時(shí),速度還沒(méi)有減為零,則對(duì)應(yīng)于選項(xiàng)(B)所示圖象;選項(xiàng)(D)圖象描述的過(guò)程是小滑塊先向左做減速運(yùn)動(dòng),直到速度減為零,然后繼續(xù)向左做加速運(yùn)動(dòng),這顯然是不可能的.所以正確選項(xiàng)為(A)、(B)、(C).
點(diǎn)評(píng):滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)運(yùn)動(dòng)有關(guān),正確分析摩擦的變化是解決此題的關(guān)鍵.
例2原來(lái)靜止的物體受到外力F的作用,如圖3所示為力F隨時(shí)間變化的圖線(xiàn),則與F-t圖象對(duì)應(yīng)的v-t圖象是圖4中的()
解析:由F-t圖象可知,在0~t內(nèi)物體的加速度a1=F/m,做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng);在t~2t內(nèi)物體的加速度a2=F/m,但方向與a1反向,做勻減速運(yùn)動(dòng),故選(B).
點(diǎn)評(píng):物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況都用圖象表示,由受力情況判斷運(yùn)動(dòng)情況是解決此題的關(guān)鍵.
二、析圖
析圖就是通過(guò)對(duì)v-t圖象(斜率、截距、面積、拐點(diǎn))的分析,從中提取有用的信息,把握物理量間的依賴(lài)關(guān)系,建立起完整的物理情景,以揭示問(wèn)題的本質(zhì)和物理規(guī)律.
三、用圖
有些牛頓定律問(wèn)題可以借助用圖象法求解,即根據(jù)題意把抽象的物理過(guò)程用圖線(xiàn)表示出來(lái),將物理量間的代數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)化為幾何關(guān)系,使物理情景躍然紙上,使得分析過(guò)程更清晰、直觀,則可達(dá)到化難為易、化繁為簡(jiǎn)的目的.
例5一水平的淺色長(zhǎng)傳送帶上放置一煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),煤塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.初始時(shí),傳送帶與煤塊都是靜止的.現(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a0開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)其速度達(dá)到v0后,便以此速度做勻速運(yùn)動(dòng).經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后,煤塊相對(duì)于傳送帶不再滑動(dòng).求此黑色痕跡的長(zhǎng)度.
點(diǎn)評(píng)作出兩物體的速度圖象就能直觀地看出兩物體間的幾何關(guān)系.
【雜志信息】:
《數(shù)理化學(xué)習(xí)》雜志創(chuàng)刊于2007年,曾用刊名《數(shù)理化學(xué)習(xí)綜合版》,經(jīng)國(guó)家新聞出版總署批準(zhǔn),由黑龍江省教育廳主管,哈爾濱師范大學(xué)主辦的教育學(xué)術(shù)類(lèi)期刊。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)刊號(hào):ISSN:2095-218X,國(guó)內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào):CN23-1575/G4,郵發(fā)代號(hào):14-181。
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