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谈谈几种非常见物理图像的应用

2012-07-19王金聚

物理教师 2012年5期

王金聚

(浙江省温州中学,浙江 温州 325000)

图像具有直观、形象、简明的特点,它能直观地描述物理过程、形象地表达物理规律、简洁地阐明各量之间的相互关系,是分析、研究问题常用的方法之一.运动学中的v-t、x-t图像、电学中的U-I、i-t、u-t图像、磁学中的B-t、Φ-t图像、热学中的P-V、V-T、P-T 图像等,都是我们在平时解题中经常使用的图像,但也有一些图像虽不太常用,但用起来却往往能“手到病除”、立竿见影,起到计算法所不能及的效果.现举例如下:

1 v-t图像,即速率时间图像

对追及、相遇问题,有时涉及多个物体、多次相遇,物理过程多、情景复杂,难以在头脑中建构清晰的运动图景.这时候,恰当地利用图像,就能直观地展示复杂物理情景,建构清晰的运动过程,帮助我们找到解题的切入点.

例1.每颗子弹从枪口射出的速度大小都是30m/s,某人每隔1s竖直向上开一枪,假定子弹在升降过程中都不相碰,不计空气阻力,试求:

(1)空中最多能有几颗子弹?

(2)设t=0时将第一颗子弹射出,在什么时刻它和后面的子弹在空中相遇?

(3)每颗子弹分别能与几颗子弹在空中相遇?

图1

解析:以v表示速率,设子弹射出后经t秒钟到达最高点,由v0=gt可得t=3s,作出子弹在空中运动的速率-时间图像,如图1所示,图中图线① 、② 、③ …分别表示第1颗、第2颗、第3颗…子弹的速率-时间图像.显然,任意两条图像的交点都表示两子弹速率相同且一升一降时的情况,交点的横坐标表示相遇的时刻,交点的纵坐标表示相遇时的速率大小.

由图可知,当第7颗子弹即……

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