(1)先给滑块A一个沿滑板B向上的初速度,得到的v-t图像如右图所示。利用该图像可算出滑块A上滑时的加速度的大小为 m/s2;
(2)从图线可得滑块与滑板之间的动摩擦因数μ= 。 参考答案:(1)8m/s2 (2)0.25
6、看完点,再看线,长直线,最普遍。
看完图像中的点再来看看由点组成的线。图像的线整体反映了物理过程的变化规律,即是两个物理量的对应关系,物理中有这样的五种定量图像.
(1)常数型图像。有静止物体的S--t图,匀速运动的V-t图,匀变速运动的a-t图,恒力F—t等等。这类图的特征是图线垂直于某一坐标轴,表示某一物理量不随另一物理量的变化而变化,是一个常数。 (2)正比例例如:
型图像。有匀速运动的s-t图,v0 为零的匀变速直线运动的V---t图, m一定的F合---a图.。这类图的特征是图线是一条过原点的倾斜直线。
(3)一次函数图像。有V。≠0的匀变速直线运动V--t图,路端电压与电流U-I图等等. (4)二次函数图像。如图7所示,有匀变速直线运动的S-t图。
(5)正(余)弦函数图像.如图8所示,有简谐运动的位移X-t图,正弦(余弦)交变电电压u-t、电流i-t图等等。
其中正比例型图像和一次函数图像最为常见,实验中更是如此。高中阶段,只有测量小灯泡伏安特性曲线中图像为曲线,其余实验会直线化。可见长直线是最为普遍的。
7、斜率意,纵除横,斜截观,联公式。
直线中的截距、斜率是研究重点。纵轴截距,一般代表物理过程的初状态情况,斜率往往代表另一个物理量的规律,这个物理量就是两个坐标轴相比得到的(同样可以从物理公式或单位的角度分析)。所以遇到直线问题应该先观察截距,计算斜率。
斜率: 斜率是联系各变量的纽带,它反映一个物理量对另一个物理量的变化率。应用斜率可以求出某些物理量,而且还可以直观地比较物理量的大小,分析物理量的变化。
例12.质量为2kg的物体以50J的初动能在粗糙的水平面上滑行,其动能的变化与位移的关系如图所示,则物体在水平面上滑行的时间为( ). (A)5s(B)4s(C)22s(D)2s 答案:C
例13.如图所示的位移(s)—时间(t)图象和速度(v)—时间(t)图象中,给出四条曲线1、2、3、4代表四个不同物体的运动情况,关于它们的物理意义,下列描述正确的是( ) A.图线1表示物体做曲线运动 B.s—t图象中t1时刻v1>v2
C.v—t图象中0至t3时间内3和4的平均速度大小相D.两图象中,t2、t4时刻分别表示2、4开始反向运动
参考答案:B
位移图像的斜率表示质点运动的速度,速度图像的斜率表示质点运动的加速度,电压电流图像的斜率表示导体的电阻,电磁感应图像的斜率反映感应电动势的大小等等。
这一类问题的练习,在各级各地的各次考试中正以惊人的频率出现,在此就不再举例说明了。
截距:数学图像中的截距是表示某一函数对应的特殊解,即两个坐标当中一个坐标的值为零时所对应的另一个坐标的值。而物理图像中的截距反映的是一些特定状态所对应的物理量大小。
例14、如图a所示的轮轴,它可以绕垂直纸面的光滑固定水平轴O转动.轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一重物,另一端系一质量为m金属杆.在竖直平面内有间距为L的足够长平行金属导轨PQ、EF,在QF之间连接有阻值为R的电阻,其它电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直.开始时金属杆置于导轨下端,将重物由静止释放,重物最终能匀速下降.运动过程中金属杆始终与导轨垂直接触良好,忽略所有摩擦.求: (1)若重物的质量为M时,则M匀速下降的速度v多大?
等
(2)对于一定的磁感应强度为B,重物质量M取不同的值,测出相应重物作匀速运动时v的速度值,可得到v— M实验图线,图b中画出了磁感应强度分别为B1和B2时的两条实验图线.试根据实验结果计算B1和B2的比值. v/m/s 18 B1 16 F 14 12 10 B2 P 8 M ×××E ××× 6 ××× ××× 4 ××× Q m 2 ×××R F
图a
0 2 4 6 8 10 12 14 M/kg 图 b
参考答案:、(1)金属棒达到
拉力F、棒的重力mg、向下的安培力F1平衡得: F=F1+mg ① F=Mg ② ③
感应电动势:E=BLv ④ 由③④得:F?B2L2v1 R ⑤
可求速度:v??M?m?gRB2L2 ⑥
(2)由⑥式得出v——M的函数关系式:v?gRB2L2M?mgRB2L2 匀速运动时,受绳子的
安培力:F1=BIL?BLER
从图象上获取数据,得到直线B1的斜率:k1?同理:k2?故有:k1?16?0?1.6m/s·kg
12?29?0?0.9 m/s·kg
12?2B1gRgR? 所以得:k?22222B2B2LB1Lk13? k24例15、某研究性学习小组利用如图1所示电路测量电池组的电动势E和内阻r。根据实验数据绘出如图2所示的R—图线,其中R为电阻箱的读数,I为电流表读数,由此可以得到E=___V,r=___Ω。 参考答案:2.9 ; 0.9 初速度不为零的匀变速直线运动的V--t图像,表示初速度v0;路端电压与电流 U-I图像的纵坐-2 图2 1lR/Ω 10 8 A R 6 4 S E, r 图1 2 0 1.0 2.0 3.0 1?1/A I其截距标截距表示电源的电动势E,横坐标截距表示短路电流I=E/r。因此,理解了图像截距的物理意义,就能直接读出特定状态的物理量。 8、看完线,再积面,面积意,轴乘现。
积点成线,围线成面。在研究完直线的相关特征之后,接下来的任务就是研究面。各图像中的“面积”大小均含有一种累积效应,所表示的物理量均为过程量.面积所代表的物理量含义正是坐标轴所代表的物理量相乘得到的物理量。
例16、如图所示,光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L,在M点和P点间连接一个阻值为R的电阻,在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距d0。现用一个水平向右的力F拉棒ab,使它由静止开始运动,棒ab离开磁场前已做匀速直线运动,棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,F随ab与初始位置的距离x变化的情况如图,F0已知。求: (1)棒ab离开磁场右边界时的速度。
(2)棒ab通过磁场区域的过程中整个回路产生的焦耳热。
(3)试证明:棒ab通过磁场区域的过程中,通过电阻R的电量与拉力F的大小无关。
R
参考答案:(1)设离开右边界时棒ab速度为?,则有 ??BI?
P O b d0 M a F d d c B f e N
F 2F0 F0 O d0
d0+d x Q x I??R?r
对棒有:2F0?BIl?0
解得:??2F0(R?r)
B2l2