圖象法在初中物理解題中的運用探究

丁海

【摘要】圖象法在初中物理力學、電學、光學等問題中有比較廣泛的應用.本文以例題的形式分析圖象法在初中物理不同問題中的應用，展現圖象法在解決問題的優勢，探討其在解決實際問題中的有效性和實用性，給教師的教學和學生的學習提供參考.

【關鍵詞】初中物理；圖象法；解題技巧

隨著初中物理試題的不斷創新，圖象法在初中物理解題中的應用越來越受到重視.圖象法能夠將抽象的物理問題轉化為直觀的圖象，有助于提高學生的解題效率和準確性.

1? 用s－t圖象判斷物體的運動

例1? 甲、乙兩物體從同一地點同時向相同方向做直線運動，它們通過的路程隨時間變化的圖象如圖1所示，由圖象可知，下列選項正確的是（? ）

（A）乙物體在8～20 s內處于靜止.

（B）甲、乙兩物體在第15 s時相距80 m.

（C）甲物體在0～20 s內一直做勻速直線運動.

（D）甲、乙兩物體在前15 s的平均速度相等.

解析? 由圖1可知，乙物體在8～20 s內的路程不變，故乙物體處于靜止狀態，（A）選項正確；從圖1中可知，甲、乙兩物體在15 s時的路程都為80 m，且甲、乙兩物體從同一地點同時向相同方向做直線運動，故甲、乙兩物體在第15 s時相距0 m，根據v=st可知，甲、乙兩物體在前15 s的平均速度相等，（B）選項錯誤，（D）選項正確；甲物體在0～20 s內的圖象為傾斜直線，表示隨著時間的增加，路程均勻增大，故甲物體一直做勻速直線運動，故（C）選項正確.

點評? 若兩個物體從同一時刻起路程開始增加，則是同時出發；在s－t圖象中，平行于時間軸的直線代表物體處于靜止狀態；某段時間內的平均速度等于該段時間內的路程與所用時間的比值，據此比較平均速度大小即可.

2? 用v－t圖象分析物體的運動快慢

例2? 在平行賽道上比賽，甲、乙兩物體的速度與時間關系如圖2所示，下列說法正確的是（? ）

（A）甲物體做勻速運動，乙物體做變速運動.

（B）t1時刻甲物體比乙物體運動得快.

（C）0～t1內兩物體所運動距離相等.

（D）t1時刻甲、乙兩物體速度相等.

解析? 由圖2可知，兩物體的v－t圖象都不是水平的直線，所以都做變速運動，故（A）選項錯誤；0～t1時間內，甲物體的平均速度小于乙物體的平均速度，由s＝vt可知，甲物體所運動的距離小于乙物體運動的距離，故（C）選項錯誤；t1時刻，甲、乙兩物體的速度相等，即此時兩物體運動的快慢相同，故（B）選項錯誤，（D）選項正確.

點評? 通過v－t圖象可以直觀地判斷物體做加速運動還是減速運動，也能很快比較物體的運動快慢，可見，v－t圖象能將物體抽象的運動形式變得具體化.

3? 提取圖象中的關鍵信息解決問題

例3? 煙感報警器又叫煙霧報警器，是通過監測煙霧濃度來實現火災防范目的的一種裝置.被廣泛應用于家庭、餐館、工廠、醫院、學校、商場等重要防火場所.圖3所示為我國目前動車上安裝的煙霧報警器，它由控制電路和工作電路兩部分組成，如圖4所示，其中控制電路由電磁鐵（線圈的電阻R0=18Ω）、電源電壓U=6V的電源、光敏電阻R、開關等組成；工作電路由工作電源、電鈴，指示燈、導線等組成.工作原理：當光敏電阻接收到的光強減弱到一定程度時，工作電路接通，電鈴報警.

（1）根據報警器的工作原理判斷，A處應接? ???（填“電鈴”或“指示燈”）；

（2）將開關S閉合，當線圈中的電流大于或等于250mA時，繼電器的銜鐵就會被吸合，則光敏電阻接收到的光照強度至少為? ??cd；

（3）當光照強度為3cd時，控制電路的電流是（ ?）.若光敏電阻的阻值R與光強E之間的關系如圖5所示，那么，R與E的關系式為? ???；

（4）高鐵上是禁止乘客在靠近車廂連接處吃自熱米飯的，因為會導致煙感報警器觸發報警，此時為降低該煙霧報警器的靈敏度，請提出一種改進建議：? ??.

解析? （1）當光敏電阻接收到的光照強度減弱到一定程度時，光敏電阻增大到一定值，根據電阻的串聯，左邊的工作電路的總電阻變大，電流變小，電磁鐵的磁性變小，磁鐵在彈簧彈力的作用下與上面的靜觸點接觸，工作電路接通，電鈴報警，故A處應接電鈴.

（2）如果當線圈中的電流大于或等于250mA=0.25A時，繼電器的銜鐵被吸合，由歐姆定律可得，控制電路的總電阻為R總=UI=6V0.25A=24Ω，根據電阻的串聯，光敏電阻的阻值為

R光=R總－R0=24Ω－18Ω=6Ω，

由圖5可知，光敏電阻接收到的光照強度至少為6cd.

（3）當光照強度為3cd時，由圖5可知R′光=12Ω，根據電阻的串聯，控制電路的總電阻為

R′總=R′光+R0=12Ω+18Ω=30Ω，

則控制電路的電流為I′=UR′總=6V30Ω=0.2A，

由圖象數據可知，光照強度E變為原來的幾倍，光敏電阻R變為原來的幾分之一，即光敏電阻的阻值R與光照強度E成反比，乘積為一定值，都是36Ω·cd，所以電阻R與光照強度E的關系式為R=36Ω·cdE.

（4）若要降低該煙霧報警器的靈敏度，即在煙霧較多條件下才報警，也就是光照強度減小時（光敏電阻變大，根據電阻的串聯，控制電路的總電阻變大）線圈中的電流大于或等于250mA時，由歐姆定律可知，可適當增大電源電壓.

點評? 本題給出了光敏電阻的阻值R與光照強度E之間的關系圖象，學生比較陌生，看見這類題心里沒底，屬于一道“難”題.但詳細分析發現，本圖象就是給出了光敏電阻的阻值R與光強E的一一對應關系，根據光照強度的具體值，通過圖象查找到光敏電阻的阻值，進而將生活問題轉化為電路問題，根據電路規律即可解決問題.

4? 結語

可見，圖象法有助于直觀地呈現物理過程和物理現象，能夠形象地表達物理量之間的關系，幫助學生快速找到解題的關鍵點，降低解題的錯誤率，提高解題的效率和準確性.圖象法的運用有助于培養學生的空間想象能力和邏輯思維能力.圖象法在初中物理解題中具有廣泛的應用前景，為了更好地促進圖象法在初中物理解題中的應用，教師應加強圖象法的教學研究，提高教師的技能水平.同時，也要鼓勵學生在解題過程中多使用圖象法，從圖象法中找到解題的優越感和自信心，激發學生的學習熱情.

參考文獻：

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