高中物理教学论文 对一个物理图像中错误结论的质疑 粤教版（通用）

1、对一个物理图像中错误结论的质疑 摘要：在历年物理高考中，图像问题一直是考查的热点，所以对图像问题的研究也很多，因此会有很多对图像问题研究得出的结论，如果理解了并且可以熟练的应用，可以把复杂问题用简单明了的图像展示出来，但如果给出来一些错误的结论，会误导学生。本文就是为了澄清一个错误的结论，“在物理图像中，只要纵轴和横轴所代表的物理量的乘积恰好是另一个物理量，那么图像所谓成的面积的数值就代表这个物理量的大小”，很多问题不是绝对的，在给出一个结论前，一定要慎重。关键词：物理图像 面积笔者在使用高三复习资料的时候，经常会看到有些地方注明“名师点睛”，会给出来一些结论，乍眼一看，很有权威感。所以学生会

2、把它当成圣旨一样，甚至会拿着它来说老师你错了，你看人家名师都是这样说的。仔细一推敲，却有诸多不妥，笔者不是名师，所以不敢妄下结论，只能课后拿来仔细研究一番，俗话说，没有研究就没有发言权嘛。说得不正确的地方，敬请广大读者指正。笔者正在使用的2020年物理高考总复习三维设计（粤教版）第一章第9页运动图像时发现其中的有一段名师点睛说：“在物理图像中，只要纵轴和横轴所代表的物理量的乘积恰好是另一个物理量，那么图像所谓成的面积的数值就代表这个物理量的大小。如s=vt，v-t图像与t轴围成的面积的数值即为位移”。然而，笔者以为，并非所有的物理图像中，纵轴和横轴所代表的物理量的乘积恰好是另一个物理量，图像所

3、谓成的面积的数值都代表这个物理量的大小。下列分别举例来说明这一情况：一. 图像所谓成的面积的数值不代表这个物理量的大小的情况1. 在电学中电功率P=UI0 1 2 3 I/AU/v 3 2 1例1. 如图所示，直线A为电源的路端电压与总电流关系的伏安图线，直线Bl为电阻R两端电压与通过该电阻电流关系的伏安图线，用该电源和该电阻组成闭合电路时，电源的输出功率是多少？解：由图像可知，当电流为1A时，路端电压与电阻R上的电压相等，电源的输出功率等于电阻R上消耗的功率P=UI=2W说明：此时电阻两端的电压与流过电阻上的电流图像所围成的面积S=1，显然不等于电阻上消耗的功率。即图像所谓成的面积的数值不代

4、表功率的大小。2. 在力学中汽车以恒定的功率启动，P=FvFv例2.某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上行使时受到的阻力是1800N,简述发动机在额定功率下启动后牵引力与汽车速度之间的关系。解：由汽车启动的原理知，F=P/v，即牵引力与速度成反比，如图所示。说明：显然，图像的面积不是功率的大小。3. 在运动学中，初速度为零的加速直线运动速度v=atato 对于一个在恒力作用下运动的物体，它的加速度随时间的变化图像如图所示，很显然图像所谓成的面积并不代表速度。当然，在很多情况下，纵轴和横轴所代表的物理量的乘积恰好是另一个物理量，那么图像所谓成的面积的数值就代表这个物理量的大小。同样

5、举几个例子说明：二. 图像所谓成的面积的数值代表这个物理量的大小的情况1.Ft图像中的“面积”大小表示冲量的大小【例1】如图5所示，在光滑的水平面上，有竖直向下（垂直纸面向里）的匀强磁场分布在宽度为s的区域内，一个边长为L（L B、v=C、v D、A、C均有可能，B不可能【解析】线圈在进入磁场的过程中，穿过它的磁通量发生变化，产生感应电流，受安培力作用，而且随着速度减小，安培力逐渐减小，线圈做变减速运动；线圈完全进入磁场后，不再有感应电流，做匀速运动；在线圈离开磁场的过程中，又做变减速运动，可以做出Vt图像如图6所示，由于线圈长度一定，图中两条曲线和时间轴所围的“面积”是相等的，而其它关系则不

6、能确定。用牛顿定律、运动学公式、能量关系都不能解决此题，故考虑采用动量定理，线圈运动过程中只受安培力F=BIL= 由此可以看出，F与v的变化规律。相对应，即Ft图应与Vt图一致，因此F图线与时间轴所围“面积”即冲量也应相等，如图7所示。由以上分析可得：IIImv+mv0I=mvmv则v=故选项B正确。2.FL图像中的“面积”大小表示做功的多少【例2】一立方形木块，边长为0.2m，放在水池中，恰有一半浮出水面而处于静止状态，现用力将木块慢慢推至全部浸没水中，在这一过程中必须对木块做多少功?【解析】将木块全部压入水中，这一过程由于浮力变化，因而所施的力也是变化的，这是变力做功过程。所施外力由0随深

7、度线性增大到gVG(式中为水的密度)，由题意知Gg 40N，所以gV-G2G-GG，这一段位移为01m，可以写出关系式FgSL (0 L0.1m)。做出这一过程的FL图像，如图1示，三角形“面积”即为变力的功的多少，即3.Vt图像中的“面积”大小表示位移的大小【例3】如图2所示，两光滑斜面的总长度相等，高度也相等，两球由静止从顶端下滑，若球在图上转折点无能量损失，则有 ( )A.两球同时落地； Bb球先落地；C两球落地时速率相等 ；Da球先落地【解析】在分析运动的全过程中，可由机械能守恒定律判定出两球落地时速率相等。因为b球运动时间无法用运动学公式求得，所以不能直接比较两球落地时间的大小。但因为两球从顶端到落地过程运动位移相等，根据Vt图中的“面积”表示位移的大小，可以做出两次运动的Vt图像(见图3)，由图可知tbta ，b球用时比a球用时少，故应选正确答案为 B、C 。由以上分析可以看出，2020年高考总复习物理三维设计中“名师点睛”是有问题的，并不是所有的纵轴和横轴所代表的物理量的乘积恰好是另一个物理量的图像所谓成的面积的数值就代表这个物理量的大小，而要分别对待。笔者以为，如果纵轴和横轴