一、用函数图像隐藏已知条件
用函数图像承载解题的信息,要求学生从中提取有用的数据,运用公式进行计算。
例1(08·湖州·中考)如图1所示的是世界上最长的跨海大桥──杭州湾跨海大桥,全长36km,设计时速100km。大桥已于2008年5月1日(农历二〇〇八年三月二十六)通车,至此上海到宁波的陆路距离缩短了l20多千米。
(1)若某轿车以60kW的功率,按大桥设计时速匀速通过,则通过整座大桥需要_________h,轿车在行驶过程中受到阻力为___________N。
(2)大桥施工时,要向海中沉放大量的施工构件,假设一正方体构件被缓缓吊入海水(如图甲所示),在沉入过程中其下表面到水面的距离h逐渐增大,随着h的增大,正方体构件所受浮力F1。钢绳拉力F2的变化随h变化如图乙所示。图中反映钢绳拉力F2随h变化的图线是_______。该正方体构件所受的最大浮力为________N。(海水的密度取1.03×103kg/m3)
解析:(1)设计时速100km,即速度。轿车以这样的速度过桥的时间为
。轿车的功率
,阻力
。
(2)由甲图可知,正方体构件从水面缓缓下沉,所受的浮力随深度的增加而变大,钢绳拉力随深度的增加而变小。浸没后,构件的浮力、钢绳的拉力都不随深度增加而变化。从图乙可以看出,图线①是先随h的逐渐增大而变小,后保持不变,是钢绳拉力随h变化的图线,图线②是先随着h的逐渐增大而变大,后保持不变,是浮力随h变化的图线。图乙h=2m时,浮力开始保持不变,表明正方体边长为2m,体积。最大浮力
。
点评:本题涉及功率、阿基米德原理、速度、单位等知识,考查了学生综合运用物理知识的能力。本题对知识的要求较低,有的几乎直接用公式。破解的关键在于娴熟地转换“数”和“形”,综合两个图中的信息,发现构件的体积,这个致关重要的“数”。
二、将实际问题转化为函数图像
生产、生活的实际问题为背景,从背景材料的分析中,捕获函数关系,然后筛选函数对应的图像。有时还会将函数图像运用到新的情景中。
例2(08·桂林·中考)如图2所示,绳子OO′悬吊着质量忽略不计的杆,在杆的a点挂上重物G,在O右侧某点b处挂上钩码。重物G的质量及a到O的距离不变,要使杆保持水平,b点挂的钩码个数(各个钩码质量相同)和b到O的距离的关系是图3中哪一幅图( )
解析:如图2所示,O为支点,根据杠杆平衡条件,则有,
,
,由于重物的质量、a到O的距离、每个钩码的重不变,即
的大小不变,在此将它记着常数C。则有
。显然,b点挂的钩码个数和b到O的距离成反例关系,B图正确。
点评:本题考查了学生灵活运用杠杆平衡条件分析、解决问题的能力。很多同学因不会用杠杆平衡条件,推导它们的函数关系,只能根据它们的定性关系,推理出钩码只数增加,Ob间的距离变小,误选D为答案。
三、用函数图像解决实际问题
用函数图像对数据进行整理,形成承载运动变化的规律图像,再用函数图像预测、推理无法直接测量的数据,或从图像发现规律,现场运用规律解决问题。
例3(08·金华·中考)汽车在行驶过程中如果遇到危急情况,司机常要紧急刹车。从发现情况到汽车停止的距离叫做停车距离,停车距离等于反应距离加上制动距离。(注:反应距离是指司机发现情况到踩下刹车这段时间内汽车们行驶距离;制动距离是指踩下刹车后汽车在路面上滑行的距离)。
下表是司机驾驶小汽车时,在水平、干燥的沥青路面上以不同速度行驶时的统计数据。
速度 (km/h) | 反应距离 (m) | 制动距离 (m) | 停车距离 (m) |
20 | 4 | 2 | 6 |
40 | 8 | 8 | 16 |
80 | 16 | 32 | 48 |
100 | 20 | 50 | 70 |
(1)请利用表中数据,在坐标图中用平滑曲线绘出制动距离随速度变化的曲线。
(2)一起发生在限速50km/h路段的交通事故中。交警测得肇事车后留下的刹车痕迹(制动距离)长为25m。请你根据上面图像判断司机是否超速?(注:该车的制动性能与上表数据一致)
解析:(1)根据表格中速度和制动距离的对应关系描点,然后用平滑曲线连接这些点,如图4所示。(2)从制动距离随速度变化曲线可以看出,当制动距离为25m对应的速度约为77km/h。显然,司机超速。
点评:本题考查了学生运用图像分析数据的能力,用图像解决实际问题的能力,将课标所倡导的“过程与方法”的考查落到实处。
四、用函数图像承载复杂的规律
用函数图像呈现复杂的运动变化规律,往往能突破知识障碍,将一些凭借初中知识无法解决的问题得到解决,将复杂的物理问题转化为简单易解的物理问题。比如,计算“220V 40W”的灯泡接到110V电路的功率。用函数图像揭示灯泡电流(或电阻)、电压的关系,凭借图像,可以算出灯泡真实的功率。没有函数图像,只能假设灯泡的电阻不变,算出一个并不真实的功率。显然,借助于函数图像可以让问题情景贴近生产、生活的实际,给学生物理真实可信的感悟。
例4(08·南通·中考)图5甲和图乙是利用热敏电阻来测量温度的原理图。电源电压均为20V且保持不变,定值电阻R0的阻值为30Ω。则:
(1)图甲中电流表的示数为0.3A时,热敏电阻两端的电压和消耗的功率分别是多少?
(2)图乙中电压表的量程为0~15V,热敏电阻R的阻值随温度的变化关系如图丙所示,试求此电路能测量的最高温度。
解析:(1)此时电阻R0的电压=0。3A×30Ω=9V 。热敏电阻的电压
=20V-9V=11V。热敏电阻消耗的功率
。
(2)当电压表的示数为15V时,电路中的电流。设此时热敏电阻的阻值为R2,则
,
。由图乙可知,此时的温度是92℃。故最大能测量的温度是92℃。
点评:这道题的综合性很强,它涵盖了功率、欧姆定律、串联电路的电压、电流、电阻等知识,电压表、电流表、可变电源、热敏电阻等元件,函数图像将电路和温度两个不相干的内容联系在一起,考查了学生对知识结构体系的整体把握能力。
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