高中物理图象问题综述

沈碧荣

沈碧荣

摘要：在高中物理教学和各类考试中，物理图象问题无疑占有极其重要的地位，它涵盖了各类题型。物理图象是形象描述物理过程和物理规律的有力工具，也是解决物理问题的一种手段，因此，有效提高识图能力和运用图象解决实际问题是高考中取得高分的关键。对于物理规律图象问题，会识别蕴含规律和抓住图象特征是突破口。

关键词：物理规律；图象特征；信息处理能力

有这样一个真实的故事：这张照片刊登于1964年的《中国画报》封面，照片中，大庆油田的“铁人”王进喜头戴大狗皮帽，身穿厚棉袄，顶着鹅毛大雪，握着钻机手柄眺望远方，在他身后散布着星星点点的高大井架。通过这幅图片，你得到了什么信息？当我们被铁人精神深深感动的时候，日本情报专家却据此解开了我国大庆油田之谜。他们根据照片上王进喜的衣着判断，只有在北纬46度至48度的区域内，冬季才有可能穿这样的衣服，因此推断大庆油田位于齐齐哈尔与哈尔滨之间。并通过照片中王进喜所握手柄的架式，推断出油井的直径；从王进喜所站的钻井与背后油田间的距离和井架密度，推断出油田的大致储量和产量。有了如此多的准确情报，日本人迅速设计出适合大庆油田开采用的石油设备。当年，我国政府向世界各国征求开采大庆油田的设计方案时，日本人一举中标。从这个故事中，你能体会到什么？你是否具备这种强烈的信息收集意识和信息处理能力呢？

在高中物理教学和各类考试中，物理图象问题无疑占有极其重要的地位，它涵盖了各类题型。物理图象是形象描述物理过程和物理规律的有力工具，也是解决物理问题的一种手段，因此，有效提高识图能力和运用图象解决实际问题是高考中取得高分的关键。对于物理规律图象问题，会识别蕴含规律和抓住图象特征是突破口。

物理规律图象就是在直角坐标系中绘出的两个轴所表示的相关物理量之间变化关系的图象。物理图象区别数学图象的根本就是它富有明确的物理意义，体现了具体的物理内容，描述了清晰的物理过程，这也是我们在解决此类图象问题时首先要提取的信息。具体来说就是：

一、要会识别物理规律图象

横轴和纵轴所代表的物理量及单位：明确了两个坐标轴所代表的物理量，则清楚了图象所反映的是哪两个物理量之间的对应关系。对于高中阶段，我们对所有规律图象分类汇总如下：

【图象的种类】

有些形状相同的图象，由于坐标轴所代表的物理量不同，它们反映的物理规律就截然不同，

例1如图2所示，若x轴表示时间，y轴表示位置，则该图象反映了某质点做匀速直线运动时，位置与时间的关系。若令x轴和y轴分别表示其他的物理量，则该图象又可以反映在某种情况下，相应的物理量之间的关系。下列说法中正确的是()

A．若x轴表示时间，y轴表示动能，则该图象可以反映某物体受恒定合外力作用做直线运动过程中，物体动能与时间的关系

B．若x轴表示频率，ｙ轴表示动能，则该图象可以反映光电效应中，光电子最大初动能与入射光频率之间的关系

C．若x轴表示时间，y轴表示速度，则该图象可以反映某物体在沿运动方向的恒定合外力作用下，物体速度与时间的关系

D．若x轴表示时间，y轴表示感应电动势，则该图象可以反映静置于磁场中的某闭合回路，当磁感应强度随时间均匀增大时，闭合回路的感应电动势与时间的关系

说明本题就图象来讨论用不同参量的时候，同样图象代表什么不同的物理意义。虽然只是一道选择题，却考察了四条物理规律图象的不同特征，信息量很大。这充分说明了我们在复习中，必须对图象中各坐标轴所代表的物理量及所蕴含的物理规律中的函数关系以及相应图象特点全面掌握。

二、抓住规律图象中图线的特征，明确图象中的“线”、“点”、“斜率”、“截距”、“面积”的物理意义，是解决物理规律图象问题的关键

为了辨析和甄别各类物理图象，结合它们的图象特征，我们又将它们分为三个类别，见下表：

1.注意观察图象中图线的形状是直线、曲线，还是折线等，分析图线所反映两个物理量之间的关系，进而明确图象反映的物理内涵。

例2某物体做直线运动的速度-时间图象如图3所示，则下列说法正确的是（）

A．物体在第1s末运动方向发生改变

B．物体在第1s内和第2s内的加速度的大小是相同的

C．物体在第2s末离出发点最远，且最大位移为2m

D．物体在第2s末返回出发点

解析由图象可知，物体在第一秒末正向匀加速达到速度最大2m/s后，在第二秒末匀减速至零，在三秒末反向加速到负向最大-2m/s后的，在第四秒末负向减速至零，回到原点。故AD错，前两秒速度为正，所以在第2s末离出发点最远，且最大位移为2m（横坐标轴上方三角形的面积）。而1-3秒内，图线是一条线段，速度变化的斜率相同，所以加速度相同，故B对。答案为BC。

说明本题图象描述的是常见但又易错的往返运动，对于第一秒末的折线点同学们往往会认为是正向位移的最远点。而对于1-3秒内，由于速度反向，又会误以为加速度也反向了。

2.斜率的物理意义：物理图象的斜率代表两个物理量增量的比值，其大小往往代表另一物理量值。如s–t图象的斜率为速度，v–t图象的斜率为加速度、U–I图象的斜率为负载的电阻等、在磁通面积不变的前提下，B–t图象的斜率表现为磁通量的变化率。

例3一匀强磁场的方向垂直纸面，规定向里的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内（如图4所示），现使磁感强度B随时间t变化（如图4所示），用E1、E2、E3、E4分别表示oa、ab、bc、cd段感应电动势的大小，I1、I2、I3、I4分别表示对应的感应电流，则（）

A．E1＞E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向

B．E1＜E3，I1沿逆时针方向，I3沿顺时针方向

C．E1＜E2，I2沿顺时针方向，I3沿逆时针方向

D．E3＝E4，I3沿顺时针方向，I4沿顺时针方向

作者单位：山西省运城市临猗中学

邮政编码：044100