中考物理知识讲解:静力学图像分析方法

所属专题:初中物理知识点总结  来源:沪江中学学科网    要点:初三物理知识点  
编辑点评: 物理学是研究物质运动的最基本、最普遍的规律,它的规律性很强,单靠死记硬背是学不好物理的,一定要勤于思考,增加理解,掌握其规律。

  在实验中探究问题是新课标着力强化的能力与方法,当然也是中考命题的重要素材。信息题是新课标非常重视的题型。图像信息题则往往承载着探究实验的过程、方法和问题,要求学生分析出原理、结论,评估出方法的优劣、存在的问题、改进的方法等,属于较高层次的要求。

  应对这类题,首先要从图像、数字和表头等信息中推理、还原出物理过程,运用相应的数学手段,抓住实验的物理本质,对照物理原理分析解题。例如:

  1.小明同学在探究影响滑动摩擦力因素的实验时,将数据记录在了下表中。请据此在右图中画出G-Ff图像。小明同学通过分析数据和图像提供的信息,得出的实验结论是:影响滑动摩擦力的因素是物体的重力。请你分析评估该同学实验的结论和数据记录中的问题。

  解:在描绘图像之前我们要先分析实验数据,根据所给数据定好坐标系的标度。由于钩码重力的最大值为3.0牛顿,利用纵坐标中16个小格中的15个小格,确定每个小格对应的刻度为0.2牛顿。摩擦力Ff的最大值为1.50牛顿,利用横坐标中的15个小格,每个小格对应的刻度为0.1牛顿。然后,用根据描点法在坐标系中确定五个点,用平滑的曲线连接这五个点并延长到横坐标为零时,即可得到G-Ff图像为一条不过原点的直线(如图1所示)。

  仔细分析实验数据和我们画出的直线可以发现,纵坐标是从0.90N到1.50N,致使我们所绘的图线位于坐标系的上半部分,为了能够充分利用整个坐标系而使图线更美观一些,我们可以在总坐标的刻度选取时不是从0到1.5N来分,而直接从0.9N开始,横坐标也相应地从1.0N到3.0N选取。所绘的图线就过横纵坐标的交点,图线也会占据整个坐标系。(如图2所示)

  由于滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,所以小明同学得出的实验结论是错误的。造成错误的原因是什么呢?观察图像我们知道,所绘图像并不过原点,与我们所知的正比关系产生了矛盾,仔细分析可以明白,在数据中小明记录的是钩码的重力,但是木块对桌面的压力并不只有钩码的重力,G钩码≠N,而应该还包括木块自身的重力。即: N=G钩码+G木块。

  分析曲线的斜率k(如图3所示),也就是直线与横坐标夹角的正切值,从直线上取两个点(1.0,0.90)和(3.0,1.50),从而算出夹角的正切值为:

  k=tan∠A=__

  =__=0.3

  k是G与Ff的比例系数,表示接触面的粗糙程度。

  由于滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度成正比,运用数学中的直线方程知识y=kx,构建出G与Ff的关系式为:Ff=kN,带入前面计算出的k值得到Ff=0.3N,因此Ff=0.3(G钩码+G木块),G木块=--G钩码。带入任意一组数据我们可以得到木块的重力为2牛顿。这样,可以将数据记录表修正为:

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