林芷旭

（大连市第十六中学 辽宁 大连 116001）

物理图像能形象地表达物理规律，直观地描述物理过程，是分析物理问题的有效手段，当然也是高考的重点和热点.纵观2013年高考全国各个省市的14套物理试卷，不难看出都注重了对图像问题的考查.大部分试卷的图像试题量在2～3题甚至更多，并且涉及选择、填空、实验、解答等各种题型中，对图像问题的考查可以分为图像的选择、图像的转化、运用图像法求解物理问题以及利用图像处理实验数据几大类，本文就此做一些归纳分析.

1 图像的选择

1.1 应用物理量间的关系推导函数图像

【例1】（2013年高考新课标卷第14题）一物块静止在粗糙的水平桌面上.从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用.假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小.能正确描述F与a之间的关系的图像是

图1

解析：设物体所受滑动摩擦力为f，在水平拉力F作用下，物体做匀加速直线运动，由牛顿第二定律F－f＝ma，得出F＝ma＋f，所以能正确描述F与a之间关系的图像是C.

点评：本题考察摩擦力、牛顿第二定律、图像等基础知识，本题的物理情景贴近生活，贴近实际.在此类非常规图像的定性分析中，需要写出相关物理量之间的关系或大致变化规律.

1.2 定性分析图像变化趋势

【例2】（2013高考重庆卷第4题）图2为伽利略研究自由落体运动实验的示意图，让小球由倾角为θ的光滑斜面滑下.然后在不同的θ角条件下进行多次实验，最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动.分析该实验可知，小球对斜面的压力、小球运动的加速度和重力加速度与各自最大值的比值y随θ变化的图像分别对应图2（b）中的

A.①、② 和 ③ B.③、② 和 ①

C.②、③ 和 ① D.③、① 和 ②

图2

解析：小球对斜面的压力F＝mgcosθ，该压力的最大值为mg，所以二者比值为y＝cosθ.

压力的y－θ图像对应图中曲线③；

小球运动的加速度a＝gsinθ，其最大值为g，所以该加速度与其最大值的比值为y＝sinθ，其y－θ图像对应图中曲线②；

重力加速度g恒定不变，其对应的y＝1，所以重力加速度的y－θ图像对应图中曲线①.

综合以上分析，此题的正确选项应该为B.

点评：本题是结合教材上的“伽利略斜面实验”，进行拓展延伸，不仅再现了伽利略将实验和逻辑推理相结合的科学研究方法，还考察了考生对牛顿运动定律和图像中掌握情况，本题只需要对问题进行定性的分析，可以说是一道源于教材又高于教材的好题.

2 图像的转化

【例3】（2013高考四川卷第5题）图3（a）是一列简谐横波在t＝1.25s时的波形图，已知c位置的质点比a位置的晚0.5s起振，则图3（b）所示振动图像对应的质点可能位于

A.a＜x＜b B.b＜x＜c

C.c＜x＜d D.d＜x＜e

图3

解析：因为c位置的质点比a位置的晚0.5s起振，所以波向右传播，周期是1s，在t＝1.25s的波形图也就是在

图4

点评：求解图像的变换类问题，首先要识图，即读懂已知图像表示的物理规律或物理过程，然后再根据所求图像与已知图像的联系，进行图像间的变换.

3 运用图像法求解物理问题

【例4】（2013高考大纲卷第19题）将甲乙两小球先后以同样的速度在距地面不同高度处竖直向上抛出，抛出时间间隔为2s，他们运动的v－t图像分别如图5中直线甲、乙所示.则

A.t＝2s时，两球的高度差一定为40m

B.t＝4s时，两球相对于各自抛出点的位移相等

C.两球从抛出至落地到地面所用的时间间隔相等

D.甲球从抛出至达到最高点的时间间隔与乙球的相等

图5

解析：由于甲乙两小球先后以同样的速度在距地面不同高度处竖直向上抛出，t＝2s时，两球的高度差不一定为40m，两球从抛出至落地所用时间间隔不相等，选项A和C错误.根据速度图像与横轴所夹面积表示位移可知，t＝4s时，两球相对于各自的抛出点的位移相等，选项B正确.由于甲乙两小球先后以同样的速度竖直向上抛出，甲球从抛出至到达最高点的时间间隔与乙球相等，选项D正确.

点评：斜率、截距、特殊点（交点、转折点）、面积等是图像中的常规信息，解题时往往需要从图像中挖掘、提炼相关的信息，并将其转化为已知的物理量.

4 利用图像处理实验数据

【例5】（2013高考天津卷第9题）要测绘一个标有“3V，0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作.已选用的器材有：

电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω）；电流表（量程为0～250mA，内阻约5Ω）；

电压表（量程为0～3V，内阻约3kΩ）；开关一个，导线若干.

（1）实验中所用的滑动变阻器应选下列中的（填字母代号）.

A.滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流1A）

B.滑动变阻器（最大阻值1 750Ω，额定电流0.3A）

（2）实验的电路图应选用下列的图（填字母代号）.

图6

（3）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图7（a）所示.如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为50Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是______W.

图7

解析：（1）在测绘小灯泡的伏安特性曲线时，滑动变阻器应该采用分压式连接，而滑动变阻器用小阻值时，便于调节，所以用最大阻值为20Ω的滑动变阻器，故选项A正确；

（2）因要求小灯泡电压从零开始持续可调，所以滑动变阻器应使用分压式连接，由于小灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应采用外接法，故选B；

（3）将小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为50Ω的电源两端时，由E＝U－Ir可得I＝0.3－0.2U，再在小灯泡的伏安特性曲线图像中作电源的I-U曲线（如图7（b）所示），在图像中的两曲线的交点即为小灯泡的电流值与电压值，所以小灯泡消耗的功率P＝UI＝0.1W.

点评：在闭合电路欧姆定律中的路端电压随电流的变化关系是常见的考点，以此为基础又可以拓展，所以在高考复习中应重视该考点的联系.

总之，物理图像的教学不是一蹴而就的事情，应该贯穿于整个物理教学的从始至终，有个循序渐进的过程.在平时的教学过程中，要强调图像的物理意义，帮助学生建立对物理图像的全面认识.通过对图像问题中的典型试题、常规思路、经典方法进行分析、讨论和归类提炼，做到举一反三，触类旁通，使学生根据物理情景能画图，有了图能用好图.