当前位置:首页 >> 教学 >> 教学研讨

巧用图像表示物理知识的规律(下)

——提高学生分析问题、解决问题的能力

浏览:02016年06月01日 来源:教导处 撰稿:孙伯兴

摘要:物理学是一门以实验为基础的科学,观察和实验时获取物理知识的重要来源。但对于物理规律的描述,有多种方式。如:文字、公式、表格、图像等。不同的物理规律或结论,根据具体的情况,为了便于理解,可以灵活采取不同的描述方式。纵观最近几年广东省中考试题,考查图像分析能力的题目约占10—20分。并且呈上升趋势。下面就初中物理使用图像描述物理规律进行讨论。

在物理学中,用图像描述物理规律,反映物理知识,对加深对物理知识的理解有重要作用。初中阶段虽然利用图像来描述物理规律应用得不是很多,但如果我们利用好图像的直观性,让学生学会分析物理图像的方法,既能加深学生对知识的掌握和理解又能提高学生审题、解题的能力。下面举几个例子进行说明。

例一:从声音的波形图的疏密程度判断音调高低;从声音的波形图的高度(振幅)判断响度的大小。

\

【中考链接】:

1.(2012烟台)如图所示是声音输入到示波器上时显示振幅与时间关系的波形。其中声音音调相同的是________图和________图,响度相同的是______图和________图。

\

例二:液体的沸腾图像,晶体熔化图像,非晶体熔化图像。

\

液体沸腾图像BC段表示液体沸腾时要吸热,温度保持不变。晶体熔化图像中BC段表示晶体熔化时要吸热,温度保持不变。有没有水平部分能形象的反映出晶体和非晶体的区别。

【中考链接】:

2.(2011广东省)某种物质在熔化过程中温度随时间变化的图像如图4所示,这种物质是________(选填“晶体”或“非晶体”),该物质的熔点是________℃,熔化的时间是________min。

\

3.某种物质的物态变化过程如图1所示,该图像可以反映

A.蜡的熔化过程

B.蜡的凝固过程

C.海波的熔化过程

D.海波的凝固过程

\

例三:《运动和力》一章中,学习了速度的概念,由速度公式v= 可得:s=v·t。我们可以利用位移-时间图像,对学生所学的知识进行拓展,加深他们对速度知识的理解,提高解题的能力。

\

如图3为匀速直线运动的路程-时间图像:

首先指导学生认识,横坐标表示的事时间t;纵坐标表示的事位移s(初中只学习路程)图像能直观的反映,在匀速直线运动中,s=v·t,物体通过的路程和时间成正比(正比例函数)。图像是一条直线。如果是变速的直线运动,图像为曲线。如图4中的A或B。如果如图4图像呈水平直线C的特殊情况,由于物体的路程一直没有发生变化,所以物体的速度为0物体处于静止状态。有图为速度时间图像。教学时可以结合路程时间图像,进行对比教学。

【中考链接】:

4、(2010广东省)甲、乙、丙三辆小车同时、同地向同一方向运动,它们运动的图像如图10所示,由图像可知:运动速度相同的小车是________和_________;经过5s,跑在最前面的小车是__________。

\

例四:《神奇的压强》一章中,大气压随海拔高度的增加而减小这一知识点。气体和液体都属于流体,很自然,我们就会联想到大气压强的特点与液体压强的特点应该也是相似的。根据液体压强的公式可知,既然液体压强随深度的增加而增大,那么相应的大气压强随深度的增加也要增大,不过这里需要强调的是要区分两个概念“深度”和“高度”。通常来说,物体在液体中的深度是指物体到液体液面(或液体上表面)的距离,而物体在空气中的高度是指物体到地面(或空气的下表面)的距离。我们生活在大气海洋的底层,当我们所处的高度增加时,我们距大气海洋洋面的深度就减小了,我们所受大气压就减小了。更何况事实上,随高度的增加,不仅深度h减小,而且由于空气稀薄,密度ρ也减小,所以大气压一定减小。这样详细的分析当然也能过使多数学生理解大气压随高度的变化关系。但是如果我们用测量的数据在图表中表示出来。这样结论就一目了然,便于学生接受。

\

如图5所示,我们可以引导学生得出结论:

(1) 大气压随高度的增加而增大;

(2) 随着高度越高,大气压随高度增加得越缓慢。

【中考链接】:

5.(2005•徐州)大气压随高度的升高而降低,一只登山队测出了几个高度的大气压,如下表所示.

(1)请你根据表中的数据,在图所示的坐标中作出大气压随高度变化的图象。

(2)根据图象,可以看出大气压随高度变化的数量关系大致为:_______________

\

(3)当高度为1km时,大气压约为_______Pa.当高度为3000km时,已到了大气层的边缘,此处的大气压约为 ________Pa.

(4)除了高度,大气压还与什么因素有关?请提出你的一个猜想:________________ 例五: 关于浮力跟浸入液体的深度的关系,我们可以分两种情况讨论:当物体没有完全浸没液体时,浮力跟浸入液体的深度有关;当物体完全浸没液体后,浮力跟浸入液体的深度无关。我们可以引导学生作出如图7的图像,学生对浮力跟浸入液体的深度的关系就会有更清晰的认识。纵坐标表示浮力F浮;横坐标表示物体下表面到液面的深度h。

\

【中考链接】:

6.如下图2所示,将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,能够正确反应弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h的关系图象是( )

\

7.(广东省。7分)如图17,底面积为80cm3的圆筒形容器内装有适量的水,放在水平桌面上;底面积为60 cm2、高为12cm的实心圆柱形物体A用细线拴好并悬挂在弹簧测力计下。小王要探究圆柱形物体A逐渐浸人圆

筒形容器内的水中时(水没有溢出容器),弹簧测力计的示数F与圆柱形物体A下表面离水面的距离h的关系。(不计细线重,g取10N/kg)

\

(1)除图17中的器材外,还需要的测量工具是 。

(2)小王从圆柱体接触水面至接触容器底之前,分别记下h和F,并将测量的结果填写在下面的表格中。

\

①依据表中数据,在图18的方格纸中画出F与h关系的图象。

\

②分析表中数据、观察图象,可以得出结论:在物体A没有浸没之前,当h增大时,弹簧测力计的示数F ;在物体A浸没后,当增大h时,弹簧测力计的示数F 。(均选填“增大”、“减小”或“不变”)

③从表格中可知:在做次序3的实验时,物体A受到的浮力为 N。

(3)物体A在容器内浸没后与未放人物体A前比较,水对容器底产生的压强增加了 Pa。

例六:《简单电路》一章中,学习学习欧姆定律后。学生基本能掌握电流与电压和电流与电阻的关系。如果我们能利用好电流-电压关系的图像,对加深学生对欧姆定律的理解有重要意义。

\

我们可以轻易得出通过定值电阻的电流随加在它两端的电压的变化关系。直线表示电阻为定值电阻,通过图像,学生也能容易理解:电阻一定时,通过电阻的电流与加在它两端的电压成正比。当然这是理想情况,实际实验的数据往往时一条曲线。因为电阻会受到温度的影响。在伏安法测电阻的实验中(如测量小灯泡的电阻),我们根据测得的电流电压画出的图像得到的往往的是如图2的曲线。我们要善于引导学生分析图像不为直线的原因。从而加深对电阻受温度影响的特点这一知识的理解。

【中考链接】:

8.(2010广东省)图11是关于电阻A、B的I-U图像。由图可知,电阻值较大的电阻是______Ω。若将A、B两电阻 并联后接在电压为2V的电源两端,则并联电路干路中的电流是_______A,此时电路总电阻值是__________Ω。

\

9.(2012广东省。3分)有一种亮度可以调节的小台灯,其电路如图8甲。电源电压为24Ⅴ,灯泡L的额定电压为24Ⅴ,通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图8乙。当灯泡正常发光时,灯丝的电阻为 Ω。调节滑动变阻器R,使灯泡的实际功率为3.6W时,灯泡两端的电压是 Ⅴ,滑动变阻器R连人电路的阻值是 Ω。

9.(2012广东省6分)某校科技小组的同学们用PTC元件(即半导体陶瓷材料)制作了一个电加热保温杯。常温下的凉开水放在杯内可加热至60℃,并利用这种元件的特性设定保温温度为60℃。已知所用的PTC元件的阻值RT随温度的变化关系如图23甲,使用时PTC元件如图23乙接入家庭电路中。

\

请回答下列问题:

(1)当温度为60℃时,电路中的电流是 mA,通电1min,PTC元件消耗的电能是 J。

(2)PTC元件的最大电功率是 W。

(3)保温杯可以利用PTC元件的特性进行保温的原理是:当温度达到60℃时,PTC元件发热功率等于散热功率(即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等),温度保持不变。

从图23甲可以看出,①当它的温度高于60℃时, ,温度下降;②当温度低于60℃时, ,温度上升。因此保温杯中的水可以保持在60℃左右。

综上所述,利用好图像的直观性,培养学生分析图像的能力,在物理教学中有重要作用。我们应该在常规的教学中多加引导,提高学生的分析能力和解决问题的能力。这样对他们今后学习物理,掌握物理知识规律有较大的指导作用。

关键词:图像规律物理
Copyright ©:edf108

粤公网安备 44190002000418号