高中物理解题中的图像法

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我们可以用文字来描述物理规律，还可以用图象来描述.利用图象解决物理问题描述物理规律的方法称之为图象法.物理图象有很多类型，如模型图、受力分析图、过程分析图、矢量合成分解图、函数图象等.图像法能够根据题意把复杂的物理过程简洁的表示成物理图像，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.所以图像法可以提高学生的解题速度，高中阶段有很广泛的应用.

一、把握图像中各个点的含义

（1）交点.即图线与图线相交的点，同一时刻两个物理量相等.如图2中的P点表示甲、乙物体运动位移相同的时刻和

位移.

（2）截距点.它反映了当一个物理量为零时，另一个物理量多少，也就是说明确表明了研究对象的一个状态.如图1中，图象与纵轴的交点反映出当I=0时，U=E即电源的电动势；而图象与横轴的交点反映出电源的短路电流.

（3）极值点.它可表明该点为某段函数的极值.如图5中的D点表明当电流等于E/（2r）时，电源有最大的输出功率.

（4）拐点.通常反映出物理过程在该点发生突变，分为明拐点和暗拐点.如图4中的P点反映了加速度方向发生了变化而不是速度方向发生了变化.而暗拐点，学生往往察觉不到物理量的突变.如图5中P点看起来是一条直线，实际上在该点速度方向发生了变化.

二、物理图象中面积的物理意义

有些物理图象的图线与横轴所围的面积的值常代表另一个物理量的大小.学习图象时，有意识地利用求面积的方法，计算有关问题，可使有些物理问题的解答变得简便.

例 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OAE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OAB的面积与DCB面积相等（如图b所示）.

即12（v1×2t0）=12v2t0

解得v2=2v1

由题意知，

12mv22=32 J，故12mv21=8 J，

根据动能定理有

W1=12mv21=8 J，

W2=12m（v22-v21）=24 J

三、根据对图象的物理意义的把握，能自觉自如地处理解决与图象有关的物理问题.

例 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.

四、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 从地面上以初速度2v0竖直上抛一物体A，相隔Δt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Δt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，

Δt应满足的条件为2v0/g

总之，图象法是解决物理问题的一种重要手段，我们在平时的教学中要善于培养学生识图、建图、用图的能力，努力提高学生的基本素质.