●閱讀應該成為吸引中學生愛好的最重要的發祥地。我的教育信念的真理之一,便是無比相信書的教育力量。——蘇霍姆林斯基
借助圖象剖析處理數學問題是一種科學方式,各個版本化學教材在研究化學規律時凸透鏡成像規律表格填空,通過實驗數據可以得到圖象,這個圖象能直觀形象的給出兩個數學量之間的關系,結合化學公式能夠曉得其它量的數值。化學學科的力電熱光知識體系的問題都離不開圖象法。每年全省各地每年高考試卷里都富含圖象題,注重圖象法解決數學問題是結業班中學生提升成績的不可忽略的創新措施。
一、物理圖象題
1.圖象內容
對于圖象類問題,主要考察氣溫——時間圖象;路程——時間圖象、速度——時間圖象;質量——體積圖象;電壓——電壓圖象、電阻——溫度圖像、電阻——壓力圖像;浮力——深度圖象;像距——物距圖象;力——時間圖象;壓強——深度圖象;大氣壓——高度圖象等的認識和理解。因而讓中學生在深層次上把握圖象和化學規律間的內在聯系。借助化學圖像比較化學量、根據規律選擇圖像、利用圖像獲取信息、利用圖像進行估算、繪制圖像等。借助圖象處理數學問題是課程標準所要求的一種研究數學規律的技巧。是考試說明指出的每年必考的知識點。
2.圖象題考法
圖象問題囊括面廣,在選擇題、填空題、分析簡答題、實驗與探究題、綜合題中都能常常碰到圖象問題,要高度注重。解答圖像題的總綱領是:先厘清楚圖像中橫座標、縱座標所表示的數學量;弄清座標上的分度值;明晰圖像所抒發的數學意義,借助圖像的交點座標、斜率和截距及圖像與座標軸所包圍的面積等,進行剖析、推理、判斷和估算;按照圖像對題目中的問題進行數據估算或作出判定性推論。山東省在高考試題中,每年都在最后兩道大題其中的一道題里出現一個涉及借助圖像提供信息的估算題。分值可觀,強化訓練。
二、用圖象法解決數學問題基本思路
解答圖像題的總綱領是:先厘清楚圖像中橫座標、縱座標所表示的數學量;弄清座標上的分度值;明晰圖像所抒發的化學意義,借助圖像的交點座標、斜率和截距及圖像與座標軸所包圍的面積等,進行剖析、推理、判斷和估算;按照圖像對題目中的問題進行數據估算或作出判定性推論。我省各地市在高考試題中,每年都在最后兩道大題其中的一道題里出現一個涉及借助圖像提供信息的估算題。分值可觀,強化訓練。
三、運用數學圖象解決力熱電光問題實例解析
1.從圖像中獲取有用信息,巧用圖象的面積解決熱學問題。
【例題1】下列圖像中,能正確反映勻速直線運動的是()
【例題2】放在水平地面上的一物塊,遭到方向不變的水平推力F的作用,F的大小與時間t的關系和物塊速率與時間t的關系如下左圖和下圖所示。已知物塊運動時遭到的磨擦力是重力的0.4倍,取g=10m/s2。由此兩圖線可以曉得下述推論錯誤的是()
A.物塊的質量為m=0.5kg,物塊運動時遭到的磨擦力為f=2N;
B.物塊在4s—6s時間內水平推力做功為16J;
C.物塊0—2s時間內在1N的水平推力作用下,處于靜止狀態;
D.物塊2s—4s時間內的平均速率大小為4m/s。
答案:D
解析:巧用圖象的面積解決熱學問題。本題關鍵點在于用速率——時間圖象與縱軸圍成的面積等于變速運動的物體在一定時間內運動的路程。
按照圖象可以獲得以下相關信息:0至2s時間內物塊在1N的水平推力作用下靜止,所以C推論正確;4s至6s時間內在2N的水平推力作用下,做勻速直線運動,F=f=0.4mg=2N,m=0.5kg.
所以推論A正確;
因為F=2N,s=vt=4m/s×2s=8m,水平推力做功W=Fs=2N×8m=16J,所以B推論正確;
2s至4s時間內做變速直線運動,小學階段涉及平均速率,求解辦法是借助V=s/t。這時的路程s就是速率——時間圖象上的圖線與縱軸圍成的三角形面積的數值。s=2×4/2=4
V=s/t=4m/2s=2m/s,所以D項推論錯誤。
【例題3】用彈簧測力計懸掛一實心物塊,物塊下表面與海面正好接觸,如圖甲所示。從此處勻速下放物塊,直到浸入于水底并繼續勻速下放(物塊未與水中接觸)。物塊下放過程中,彈簧測力計示數F與物塊下表面溶入水的深度h的關系如圖乙。g取10N/kg,水的密度是1.0×103kg/m3.求:
(1)物塊遭到的重力;
(2)物塊完全浸入在水底遭到的壓強;
(3)物塊的密度。
2.巧用從圖像中獲取的有用信息,結合化學規律解決電學問題。
【例題1】下列關于圖像的敘述,正確的是()
A.如圖,表示在水加熱至沸騰的過程中,氣溫與加熱時間的關系
B.如圖,表示在液體融化成晶體的過程中,氣溫與吸熱時間的關系
C.如圖,表示同種物質質量與容積的關系
D.如圖,表示勻速直線運動路程與時間的關系
答案:B
【例題2】某化學興趣小組的朋友,用木柴給10kg的水加熱,同時她們勾畫了如圖所示的加熱過程中溫度隨時間變化的圖線。若在6min內完全燃燒了2kg的煤,水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃),煤的熱值約為3×107J/kg。求:(1)煤完全燃燒形成的熱量;
(2)經過6min時間加熱,水所吸收的熱量;(3)木柴煮飯時的熱效率。
3.從圖像中獲取相關的信息,巧用圖象截距解決熱學問題
【例題1】如圖是R1、R2兩阻值的電流與電壓關系圖像,由圖可知,內阻R1的電阻為Ω,若將兩內阻并聯后接在3V電源兩端,支路電壓為A。
答案:10;0.9。
解析:本題考查了并聯電路的特性以及歐姆定理的應用,關鍵是按照圖像讀出電壓和電流的對應值。由圖像讀出內阻R1的任意一組電流和電壓值,按照歐姆定理求出阻值R1的電阻;兩內阻并聯時兩端的電流相等,按照圖像讀出對應的電流,再依照并聯電路的電壓特性求出支路電壓。
A.R1的電阻是20Ω
B.當電壓表的示數是0.4A時,R2接入電路的電阻是30Ω
C.電源電流是16V
D.該電路的最大電功率為7.2W
答案:A
當電壓表的示數是0.4A時,電流表讀數為10V,R2接入電路的電阻是25Ω.
按照P=UI曉得。U一定,I最大時,電路電功率最大。電路內阻最小,也就是滑動變阻器接入電路電阻為0.這時最大電壓Im=0.9A。Pmax=UIm=18V×0.9A=16.2W
綜合剖析得到正確結果選A。
【例題3】如圖甲電路中,電源電流保持不變,R1是定值內阻。當開關S閉合,滑動變阻器R2的滑片P由a端聯通到b端,兩電表示數變化關系如圖乙所示,則下述說法中正確的是()
A.電源電流為14V
B.R2的最大電阻是30Ω
C.滑片P由a向b正好聯通三分之一厚度時R1的電功率為1.25W
D.滑片P在a端時,2分鐘內R2消耗的電能是144J
答案:BCD
解析:
4.從圖像中獲取相關的信息,結合規律解決光學問題。
【例題1】小明在探究“物距和物初一定時,物體經小孔所成像的高度和像距的關系”時,所用的實驗器材有:用發光晶閘管弄成的物體、有小孔的方紙板、用半透明塑膠膜弄成的屏、量程為0——30cm的尺子。實驗裝置的示意圖如圖所示。
(1)該實驗應當在較___(選填“亮”或“暗”)的環境下進行。
(2)記錄的實驗數據如下表,請在方格紙上畫出像高與物距的關系圖象。
實驗次數
物距u/cm
相同
物高h1/cm
相同
像距v/cm
4.0
8.0
12.0
16.0
20.0
24.0
像高h2/cm
2.0
4.1
6.0
8.0
9.9
12.0
(3)按照圖象,得出的探究推論是:。
(4)另一名朋友在做實驗時,更換了部份實驗器材,其實驗裝置的示意圖如圖所示。外筒(足夠長)用不透明的材料制成,上端開有小孔;內筒(外徑約14cm)的筒壁用不透明的材料制成,上端用半透明塑膠膜做屏,并可以在外筒中自由地拉出或沉入,其他器材不變。和小明使用的裝置相比較,請說出該朋友用這樣的裝置做實驗的益處和不足(各寫一條即可)。用處;不足。
答案:(1)暗(2)如圖所示(3)物距和物初一定時,物體經小孔所成的像的高度與像距成反比(4)便捷改變像距像高不便捷檢測
【例題2】某同事在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中,勾畫了如圖所示的圖像(v表示像到凸透鏡的距離,u表示物體到凸透鏡的距離),用該凸透鏡作放大鏡使用時,被觀察的物體到透鏡的距離在m以內;把物體從距凸透鏡5cm處聯通到距凸透鏡20cm處的過程中,像的大小將(選填“變大”、“變小”、“先變小再變大”、“先變大再變小”)。
答案:0.05;變小。
解析:凸透鏡成像的四種情況和應用,以及凸透鏡成虛像時,物距、像距、像之間的關系,是凸透鏡成像習題的重要根據,一定要熟練把握。
(1)按照凸透鏡成像的幾種情況和應用進行判別:u<f,成正立、放大的實像,應用于放大鏡和老花鏡。
(2)當物距小于焦距時,凸透鏡成虛像;凸透鏡成虛像時,物距減小,像距降低,像變小;凸透鏡成需像時,物距減小,像變大。
由凸透鏡成像規律可知,u=v=2f,凸透鏡成倒立、等大的虛像,由圖像可知,u=v=2f=10cm時,所以f=5cm=0.05m,
用該凸透鏡作放大鏡使用時,u<f,成正立、放大的實像,即被觀察的物體到透鏡的距離在0.05m以內;
把物體從距凸透鏡5cm處聯通到距凸透鏡20cm處的過程中,物距減小,像距降低,像變小。
【例題3】小明朋友在做“探究凸透鏡成像現律”的實驗,
(1)上面學過,物體離拍照機的鏡頭比較遠凸透鏡成像規律表格填空,成縮小的虛像,物體離投影儀的鏡頭比較近,成放大的虛像,物體離放大鏡比較近,成放大、正立的實像。據此小明據出的問題是,像的虛實、大小,正倒跟有哪些關系?
(2)如圖甲,小明讓平行光正對凸透鏡照射,光屏上出現一個最小最亮的光斑,則凸透鏡的焦距f=cm。
(3)小明所用實驗裝置如圖乙所示,若將凸透鎮置于光具座刻度50cm位置處不變,把蠟燭置于刻度10cm處,借助此時凸透鏡成像的特性制成的光學儀器是(選填“照相機”、“放大鏡”或”投影儀”)
(4)如圖丙所示是小明通過實驗得到的凸透鏡成像時的像距v和物距u關系的圖像,由圖像可知成虛像時物距漸漸減少,像距漸漸。當u>2f時,物體聯通速率(選“大于”、“小于“或“等于”)像聯通的速率,當f<u<2f時,物體聯通速率(選填“大于”,“小于”或“等于”)像聯通的速率。
5.從圖像中獲取相關的信息,結合規律解決綜合問題。
【例題1】洗碗機是手動清洗、筷、盤、碟等廚具的機器。某機型家用洗碗機工作程序為:首先給水箱水,當水注滿時停止注水并手動加熱,溫度上升到50℃即停止加熱,漂洗程序啟動,水從機翼噴吐對廚具清洗、噴淋,直至漂洗過程結束,排水系啟動,將水箱中的污水排出,水的比熱容為4.2×103J/(kg℃),設水箱中水的初溫為20℃,加熱時形成的熱量全部被水吸收。
(1)圖甲為等效的加熱電路圖,R為發熱內阻,其中坐落水箱下部的兩個導電塊A、B組成一個開關。此開關不僅具有注滿水手動加熱功能(通常的水是導體)外,還具有當加熱過程中意外排水或排水閥沒有關好時,的功能。
(2)圖乙為該洗碗機某次正常工作時的P﹣t圖像。求發熱內阻的電阻多大?不計水的內阻。
(3)某家庭每晚洗碗2次,若人工洗碗一次用水20kg,則改用該選碗機洗碗,該家庭一年(按300天)可節水多少千克?
答案:(1)手動停止加熱;
(2)由圖乙可知,該洗碗機正常加熱時的功率P=800W,不計水的內阻,