一次函数图象在物理中的作用

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浅谈数学函数图像在初中物理教学中的应用

浅谈数学函数图像在初中物理教学中的应用

浅谈数学函数图像在初中物理教学中的应用数学函数图像在初中物理教学中有着广泛的应用,可以帮助学生理解和掌握一些物理概念和公式,进而提高他们的物理学习成绩。

在本文中,我们将从物理学中的一些例子入手,详细探讨函数图像在初中物理教学中的应用。

1. 匀变速直线运动的图像匀变速直线运动是物理学中最基本的运动之一,可以用数学函数图像方便地表示。

在数学上,匀变速直线运动可以表示为y = kx + b的一次函数,其中k表示速度,b表示初始位置。

利用这个函数,我们可以画出运动物体的位置-时间图像或速度-时间图像。

例如,在自由落体实验中,你可以用数学函数图像来研究重力加速度的大小。

假设你让一个小球从高处自由落下,在空气阻力可以忽略不计的情况下,它的运动可以表示为:y = 1/2gt^2其中,y表示小球的高度,t表示经过的时间,g表示重力加速度。

画出这个函数图像后,我们可以从中读出小球下落的速度和高度等等信息,进一步理解自由落体运动规律。

2. 质点在一定势场中的运动在物理学中,质点在一定势场中的运动可以表示为:F = -grad(U)其中,F表示受力,U表示势能,grad表示梯度。

这样的运动图像可以用等势线或矢量场等方式进行表示。

这种图像的应用可以帮助学生理解力与势能、等势面、梯度等概念,进而理解物理实验和计算机模拟。

3. (逆)正比例函数的应用在物理学中,有些数量之间存在着(逆)正比例关系。

例如,摆长与摆周期、电容与电势差、电阻与电流、电势能和电荷量之间都存在着(逆)正比例关系。

这种关系可以用y = kx(正比例)或者y = k/x(逆比例)表示,在数学上也可以用逆正比例函数进行表示。

例如,电容与电势差之间的关系可以表示为:U = 1/C其中,U表示电势差,C表示电容。

这个函数图像可以帮助学生掌握电容与电势差之间的关系,进而理解电容的应用。

4. 周期性函数的应用在初中物理中,我们还要学习到许多周期性的规律,例如,机械波的传播、匀速圆周运动的规律、电磁波的传播等等。

实际问题中的一次函数图象

实际问题中的一次函数图象

实际问题中的一次函数图象
一次函数图象主要表示被称为"一次函数"的数学函数的输入和输出之间的联系。

函数图象显示一次函数可以使输入值与输出值之间的连接变得可视化,并显示解决数学问题的更多不同方法。

一次函数图象在现实世界中有很多不同的应用。

例如,它可以用来帮助社会科
学家理解人们的行为,并预测他们的未来行为。

它们也可以用来推断经济趋势,并预测未来经济状况。

一次函数图象也可以用于建模地质和气候变化,以便预测和模拟未来可能发生的事件。

一次函数图象还被用于许多工程和技术领域。

例如,它们可以用来模拟物理系统,例如机械设备,以及模拟电子系统的行为。

这种模拟可以帮助工程师和技术人员更好地理解系统的操作原理,从而更有效地设计和构建他们所面临的系统。

此外,一次函数图象还可以在统计学和机器学习领域中用于模型拟合和数据预测。

通过对一次函数图象的关系可以更好地了解给定数据集中存在的规律,从而更好地预测未来可能发生的事情。

总之,一次函数图象是一种非常有用的可视化工具,可以帮助我们更好地理解
现实世界的复杂系统,并预测未来可能发生的事件。

它有很多不同的应用,从社会科学到经济状况再到工程技术等多个领域,它都有着重要的作用。

一次函数在生活中的具体应用

一次函数在生活中的具体应用

一次函数在生活中的具体应用一次函数是一种简单且广泛应用于生活实践的数学函数。

它描述了两个变量之间的线性关系,其中一个变量(因变量)随着另一个变量(自变量)的变化而变化。

下面是一些一次函数在生活中的具体应用:1. 财务分析:在财务领域,一次函数被广泛应用于分析销售,收入和成本的关系。

例如,一个公司可以使用一次函数来预测其收入如何随着广告支出的增加而增加。

一次函数也可以用来计算产品的成本与其销量的关系等。

2. 物理学:一次函数也可以被用来描述许多物理量之间的关系。

例如,物体的速度随着时间的变化可以用一次函数来解释。

通过测量物体在一定时间内移动的距离,可以计算出其速度。

另外,一次函数还可以用来分析物体的加速度与时间或距离的关系。

3. 建筑工程:在建筑领域,一次函数可以被用来计算结构件的导线长度,尺寸以及重量之间的关系。

例如,钢梁的重量可以用一次函数来计算,该函数可以用支持的长度和横截面积作为变量。

4. 统计学:在统计学中,一次函数可以被用来分析两个数值变量之间的关系。

例如,一个调查可能会问参与者他们每周在社交媒体上花费的时间以及他们对自己幸福感的评分。

使用一次函数,研究人员可以分析时间和幸福感之间的线性关系。

5. 经济学:在经济学领域,一次函数可以被用来描述市场供给和需求之间的关系。

例如,在一个市场中,商品的价格可以用一次函数来描述,该函数可以使用销售量作为自变量,而价格作为因变量。

综上所述,一次函数是生活实践中非常广泛的一种数学工具,它可以被应用于财务、物理、建筑、统计和经济等领域。

掌握一次函数的应用场景可以使我们更好地理解和分析各种现象,为生活提供更高级的工具和技能。

物理函数知识点总结初中

物理函数知识点总结初中

物理函数知识点总结初中函数是物理学习中的重要概念,它是描述事物变化规律的数学工具,对于物理学习有着非常重要的作用。

在中学物理学习中,函数的概念首次被引入,并在此后的学习中贯穿始终。

掌握函数的相关知识对于学生理解物理学问题,解决物理学问题有着至关重要的作用。

下面,我们将针对中学物理学习中函数的相关知识进行总结。

一、函数的概念函数是数学中一个重要的概念,它描述了一个变量和另一个变量之间的规律性关系。

在物理学中,我们常常遇到各种变量之间存在的规律性关系,而这种规律性关系就可以通过函数来描述。

在物理学中,我们常用自变量和因变量来描述函数的概念。

自变量是指在变化中自由选择的变量,通常用x来表示;而因变量是自变量所决定的变量,通常用y来表示。

当我们将自变量和因变量通过某种规律联系起来的关系就构成了一个函数。

在正式学习函数之前,我们需要先了解一些基本的函数符号和概念。

比如,函数的自变量和因变量,函数的定义域和值域,函数的图像等。

这些都是我们学习函数的基础,只有掌握了这些基础知识,才能更好地理解和应用函数的相关知识。

二、一次函数一次函数是最基本的函数之一,它的函数表达式为y=ax+b。

其中,a称为斜率,b称为截距。

一次函数的图像是一条直线,斜率决定了直线的倾斜程度,而截距则决定了直线与y轴的交点位置。

在物理学中,一次函数常常用来描述各种变量之间的线性关系。

比如,物体的位移和时间的关系、物体的速度和时间的关系、物体的加速度和时间的关系等等,都可以通过一次函数来描述。

因此,学习一次函数对于理解物理学问题有着非常重要的意义。

三、二次函数二次函数是一次函数的延伸,在物理学中也有着重要的应用。

二次函数的函数表达式为y=ax^2+bx+c。

其中,a决定了抛物线的开口方向,b决定了抛物线的位置关系,c决定了抛物线与y轴的交点位置。

在物理学中,二次函数常常用来描述各种曲线运动的规律。

比如,自由落体运动、抛体运动等等,都可以通过二次函数来描述。

一次函数图像在高中物理中的应用

一次函数图像在高中物理中的应用

一次函数图像在高中物理中的应用摘要】中学物理中的概念、规律其物理量之间的关系大都具有一次函数的特征,而一次函数也是学生比较最熟悉的函数,因此本文将以公式、实验、高考题为线索探寻一次函数图像在高中物理学习中的作用。

【关键词】一次函数图像图像法高中物理中学物理中的概念、规律的公式描述,就是以数学知识为基础,通过赋予数学变量X、Y以不同的物理意义,将各物理量间的关系运用图像法形象直观的反映出来,简洁明了,符合中学生的认知特点。

因此在解题过程中,若能与数学图形相结合,再转化成相应的物理图象,则可大大降低解题难度。

图象法也是历年高考的热点,因而在教学中要有意识的提升学生的识图、作图能力。

基于图象法在高中物理学习中的广泛应用,教师在教学中要意识的灌输图像法在高中物理的重要地位,以期引起学生的重视。

s-t图像、v-t图像是高中物理一入门最先接触到的图像,应用也最广泛,下面笔者就以教学实例浅谈一次函数图像在物理学习中的应用。

一、物理图像中“斜率”的意义例3就是近年的高考物理题。

由爱因斯坦光电效应方程有EK=hυ-W,又任何一种金属的逸出功W一定,联立EK=eUc,可得eUc=hυ-W,根据表达式可知Uc随频率υ的变化呈线性关系,图(3)中斜线的斜率等于普朗克常量h/e。

二、巧用图像中的“面积”解变力问题“面积”即斜线与横、纵坐标包围的图案所对应的面积,理清“面积”的含义,对解题事半功倍。

如例1中图(1)所示的v-t图像中斜线下方速度和时间包围的面积即“位移”,用v-t图像的面积求位移应该是“面积法”学生最熟悉的应用,除此之外,“面积法”还在变力做功中有更精彩的应用。

高中物理受学生所学数学知识的限制,物理公式在使用中通常有所限定,例如在求功公式W=FScosα中,只适用恒力做功的情况,如遇求变力做功的题目用公式法求解就会受到局限性。

这种情况下就可以用图像中的“面积”巧破这个局限性,在学习的过程中关键还是要理解“面积”代表的含义才能举一反三。

一次函数的应用

一次函数的应用

一次函数的应用
一次函数可以应用于很多实际问题中,以下是一些常见的
应用示例:
1. 经济学:一次函数可以用来表示成本、收入、利润等经
济指标与产量或销量之间的关系。

特别是在线性需求模型中,一次函数可以用来表示价格和数量之间的关系。

2. 工程学:一次函数可以用来表示物理量之间的线性关系,比如运动的速度和时间的关系、电阻和电流之间的关系等。

在工程设计和控制中,一次函数可以用来建立系统输入和
输出之间的关系。

3. 计划和预测:一次函数可以用来预测未来的趋势或变化。

通过拟合历史数据,可以使用一次函数来预测未来的趋势,并进行计划和决策。

4. 统计分析:一次函数可以用来描述两个变量之间的关系,并进行回归分析。

通过最小二乘法可以得到一次函数的最
佳拟合线,从而可以用来解释和预测变量之间的关系。

5. 材料科学:一次函数可以用来描述材料的线性弹性特性。

材料的应力和应变之间的关系可以通过一次函数来表示,
并用来研究材料的应力-应变性能。

总之,一次函数在很多领域中都有着广泛的应用。

通过建
立变量之间的线性关系,可以帮助我们分析和理解问题,
并进行预测和决策。

一次函数在初中物理中的运用

分析: 本 题 中 存 在 密 度 与 重 力 的 函 数 关 系 式 ,在 第 一 小 题 中 , 侧重考查的是学生对一次函数增减性和截距的物理意义的 理 解 。 本 题 中 ,随 着 液 体 密 度 的 增 大 ,测 力 计 示 数 也 会 增 大 。 容 易 出 错 的 地 方 是 ,学 生 不 清 晰 函 数 截 距 的 含 义 。 根 据 题 中 信 息 ,需 要 用 小 桶 盛 放 液 体 ,因 此 测 力 计 测 量 的 是 桶 和 液 体 的 总 重 。 当 桶 内 不 放 液 体 时 ,测 力 计 示 数 即 为 空 桶 的 重 。 我
球 体 积 时 ,又 忘 记 把 原 来 的 铝 球 从 量 筒 里 取 出 ,直 接 把 第 二
个 铝 球 放 人 了 量 筒 中 ,此 时 量 筒 示 数 为 50 cm3 ,通 过 以 上 数
据帮助该同学计算出铝的密度。 分析: 我 们 可 以 把 第 一 次 放 人 的 铝 球 与 水 看 成 整 体 ,第 二 次 放
人 铝 球 时 量 筒 示 数 的 增 加 值 就 是 第 二 个 铝 球 的 体 积 。但如 果 从 一 次 函 数 的 角 度 求 解 ,会 得 到 不 同 的 思 路 。 在 本 题 中 ,
研 究 的 对 象 是 铝 的 密 度 ,从 函 数 关 系 讲 铝 密 度 P 就 是 函 数 的
斜 率 々 。 由 于 问 题 中 的 体 积 并 不 是 铝 的 体 积 ,包 含 水 的 体 积
们可以把这种情况看作是在测量密度为0 的液体和桶的总 重 。 从 函 数 图 像 上 看 ,当 f = 0 时 ,F 不 为 0 。 密 度 为 0 的 液 体 重 力 为 0 ,所 以 截 距 为 空 桶 的 重 。
V 水 ,因 此 函 数 关 系 就 不 是 简 单 的 正 比 关 系 了 ,而 是 变 为 较 为 复 杂 的 一 次 函 数 。 最 终 的 函 数 可 表 示 为 总 一 V 水 )=

初中数学 一次函数在物理学中的应用有哪些

初中数学一次函数在物理学中的应用有哪些一次函数在物理学中有许多应用,它们可以帮助我们分析和解决与物理相关的问题。

以下是一次函数在物理学中的一些应用:1. 位移与时间的关系:一次函数可以用来描述物体在匀速直线运动中的位移与时间之间的关系。

当一个物体以恒定的速度沿直线运动时,它的位移与时间呈线性关系。

我们可以使用一次函数来计算不同时间点的位移,并预测未来的位置。

这有助于我们理解物体的运动轨迹、速度和加速度。

2. 速度与时间的关系:一次函数可以用来描述物体在运动中的速度与时间之间的关系。

当一个物体以恒定的加速度加速或减速时,它的速度与时间呈线性关系。

我们可以使用一次函数来计算不同时间点的速度,并预测未来的速度变化。

这有助于我们理解物体的加速度、运动状态和运动规律。

3. 加速度与时间的关系:一次函数可以用来描述物体在运动中的加速度与时间之间的关系。

当一个物体受到恒定的外力作用时,它的加速度与时间呈线性关系。

我们可以使用一次函数来计算不同时间点的加速度,并分析物体的运动状态。

这有助于我们理解物体的力学性质、受力情况和运动变化。

4. 温度与时间的关系:一次函数可以用来描述物体的温度与时间之间的关系。

当一个物体受到加热或冷却时,它的温度与时间呈线性关系。

我们可以使用一次函数来计算不同时间点的温度,并预测未来的温度变化。

这有助于我们理解物体的热学性质、热传导和热平衡。

5. 衰减与时间的关系:一次函数可以用来描述物体的衰减与时间之间的关系。

例如,在放射性衰变中,放射性物质的衰减与时间呈指数衰减,但在较短时间尺度上,可以使用一次函数近似描述。

我们可以使用一次函数来计算不同时间点的衰减量,并分析物质的衰减规律。

这有助于我们理解放射性物质的性质、衰变速率和辐射安全。

以上是一次函数在物理学中的一些应用。

一次函数的线性关系使得它在物理分析中具有广泛的应用,帮助我们理解和解决与物理相关的问题。

希望以上内容能够帮助你了解一次函数在物理学中的应用。

一次函数图象在物理实验中的应用

一次函数图象在物理实验中的应用作者:张平来源:《中学物理·高中》2015年第06期在中学物理实验中,我们常用一次函数图象来处理实验数据,表达物理规律.相对其他函数图象,一次函数图象更能帮助我们直观明确地得出实验结论,揭示物理规律,从而帮助学生对物理概念和物理规律获得准确的认识.在历年的高考试卷中经常出现应用一次函数图象处理实验数据的实验考题.但在物理实验教学中,笔者发现,学生对一次函数图象的认识存在严重的不足,严重影响实验题的得分.因此,笔者结合平时的教学实践来谈谈关于应用一次函数图象求解实验题的一些教学体会.1辨析一次函数图象中物理量之间的函数关系指导学生利用一次函数图象求解实验题,首先要引导学生全面有顺序地看懂图象中“轴”、“线”、“斜率”、“点”和“面积”所表示的含义.首先要看横坐标和纵坐标表示的物理量,理解图象的物理意义;再看线段,把握两坐标对应的两个物理量的变化过程;进而看斜率,它不仅反映一个量随另一个量的变化快慢与方向,还能给出一些隐含的物理量的量值.比如,某闭合回路的Φ-t图象的斜率表示感应电动势的大小和正负.再看交点,一是图线与横纵坐标轴的交点,它限制了两个物理量变化的范围,二是在同一坐标系内的两条图线的交点,这个点往往给出了题目的隐含条件.最后看面积,弄明白图线与坐标轴围成的面积表示的物理意义.例1某小组在做“用单摆测定重力加速度”实验后,为进一步探究,将单摆的轻质细线改为刚性重杆.通过查资料得知,这样做成的“复摆”做简谐运动的周期T=2πIC+mr2mgr,式中IC为由该摆决定的常量,m为摆的质量,g为重力加速度,r为转轴到重心C的距离.如图1,实验时在杆上不同位置打上多个小孔,将其中一个小孔穿在光滑水平轴O上,使杆做简谐运动,测量并记录r和相应的运动周期T;然后将不同位置的孔穿在轴上重复实验,实验数据见表1,并测得摆的质量m=0.50kg.点评求解本实验题最关键的是要根据实验数据绘出的是一次函数图象,进而对已知公式进行变式,寻找两个变量之间的线形关系,最后根据图象斜率、截距的物理意义求解物理量.因此,在应用一次函数图象求解物理实验题时,要让学生充分理解“轴”、“线”、“斜率”和“点”所表示的物理含义,从图象中摄取所需要的信息量,才能正确解决实验问题.2明确一次函数图象中物理量遵循的物理规律课本上的学生实验,在平时的实验教学中就已明确了物理量之间的物理规律.但在题目中以验证性或测量性的考题出现,要求学生通过对数据的分析和处理,重新来验证某些物理规律或测定某些物理量.教师在应用一次函数求解实验题时,要让学生掌握“图与式”的互变,既能根据给出的物理关系式去描绘对应的图象,也能根据实验数据绘出的图象去找出相关物理规律的表达式.因此,教师在实验教学中要不断的把物理概念、物理规律与函数图象相结合,让学生熟悉图象中描述的变量之间到底遵循什么样的物理规律,把函数图象与物理规律有机地结合起来,这样才能避免学生就图象讨论图象.点评闭合电路欧姆定律的基本表达式为U=E-Ir,该式中U与I成一次函数的线形关系,其图象纵截距表示电源电动势,直线的斜率绝对值表示内阻.这是我们在“测量电源的电动势与内阻”的实验课上反复强调的内容.但在具体的实验题中,电路结构不同,测量器材不同,使得闭合电路欧姆定律有诸多的变式.但是其本质都是用可测量的两个物理量来表达闭合电路欧姆定律的公式,并将两个物理量之间非线性关系转化成一次函数线形关系,最后应用一次函数图象的斜率和截距来求电源电动势和内阻的大小.可见,明确一次函数图象中物理量所对应的物理规律才是解题的关键.3建构一次函数图象中物理量对应的物理情景函数图象不仅是将抽象的物理规律形象地表达出来,它也反映了实验过程中物体某些物理状态变化的过程.我们既可以根据函数图象分析物体的状态变化的整体特征,也可以将变化过程中的瞬间定格,对其进行深入研究.因此,在用一次函数求解实验题时,我们要注意“图与物”的互变,将物理实验中研究对象的物理情景与描述这一物理情景变化过程的函数图象相结合.例3某实验小组利用弹簧秤和刻度尺,测量滑块在木板上运动的最大速度.实验步骤:①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力,记作G;②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上,通过水平细绳和固定弹簧秤相连,如图6甲所示.在A端向右拉动木板,待弹簧秤示数稳定后,将读数记作F;③改变滑块上橡皮泥的质量,重复步骤①、②;实验数据如下表所示:1.502.00 2.503.00 3.504.000.59 0.83 0.99 1.22 1.37 1.61④如图乙所示,将木板固定在水平桌面上,滑块置于木板上左端C处,细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接,保持滑块静止,测量重物P离地面的高度h;⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点(未与滑轮碰撞),测量C、D间的距离s.完成下列作图和填空:(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出F-G图线.(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数(保留2位有效数字).(3)滑块最大速度的大小(用和重力加速度表示解析:(1)在坐标纸上,描出各点,然后用直线将各点连接起来,得到图象,见答案.(2)弹簧称的示数就是物体受到的摩擦力,根据,可知图象的斜率就是动摩擦因数,找特殊点代入可得.(3)P落地后,滑块又前进了的距离才停止运动,在这段时间内,滑块做减速运动,根据,而滑块的加速度,代入数据整理得,最大速度为点评:由于这道实验题并非课本上的学生实验,因此,学生并没有现成的物理规律可用.通过对实验数据分析可得,滑块的重力和弹簧的拉力成正比例函数关系.但是,这两者之间并没有物理公式可套用.我们对滑块进行受力分析可得,滑块受绳子给它水平向左的绳拉力和木板给它水平向右的滑动摩擦力作用,处于平衡状态,从而可以根据滑动摩擦力计算公式公式得到的大小.而求滑块的最大速度,则要对滑块的运动过程进行分析,在重物没有落地前,滑块在水平方向上受绳子的拉力和木板的滑动摩擦力作用,做初速度为零的匀加速直线运动,在重物落地后,滑块在水平方向只受木板的滑动摩擦力作用,做匀减速直线运动.可见,建立物理实验对应的物理情景,确定研究对象,对其进行受力分析和运动分析,才能真正理解出题者的意图,从而正确分析和解决实验问题.总之,在用一次函数图象求解物理实验题时,教师应该引导学生充分理解一次函数图象的物理意义,明确测量量所满足的物理规律,建构函数图象所对应的物理情景,从而提高学生应用一次函数图象分析和处理物理实验题的解题能力.。

一次函数在物理中的应用

一次函数在物理中的应用
一次函数是物理学中很常用的一种函数,它是将一个变量与一个常数或者多个常数关联在一起的函数。

它能够描述一个物理系统的状态,并根据其参数值确定物理规律。

一次函数几乎涉及所有的物理研究领域,它在物理学中有着广泛的应用。

一次函数在力学中的应用是比较重要的。

它可以用来描述一个物体的位移与时间的变化,也可以用来描述物体的速度和加速度随时间变化的情况。

它可以用来描述一个物体的力学特性,如在某一特定的力量作用下受力对象的变形,如在压力的作用下,气体的压缩率。

此外,一次函数也可以用来描述物体作用力和牛顿定律之间的关系。

一次函数在电力学中也有着广泛的应用。

它可以用来表示物体经历的时间内电压或电流的变化情况。

它可以用来描述电压或电流在一定时间内发生变化的情况。

一次函数也可以用来描述电路中电压的分布情况,电流的流动变化和电阻的变化等。

一次函数在热学中也有着广泛的应用。

它可以用来描述物体的温度随时间变化的情况,以及物体总体温度在温度差作用下如何变化。

它也可以用来描述物体温度与其体积间的关系,如热容量。

另外,一次函数可以用来描述物体在冷却过程中温度的变化,也可以用来描述物体在加热过程中温度的变化。

总而言之,一次函数在物理研究中有着极为重要的地位,它可以用来描述物理系统的时变特性。

它可以让我们更加准确地研究物理系统,极大提高了物理研究的准确性和效率。

一次函数在物理学中有着
非常重要的作用,它能够帮助我们对物理系统有更深一步的研究和认识。

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一次函数图象在物理中的作用
元济高级中学 ( 314300 )
钱少林
2001年理科综合考试考纲(物理部分)明确提出,考生应具有“必要时能应用几何图形、函数图象进行表达和分析物理问题”的能力,如此具体的要求在以往的考纲中是没有的,这无疑应该引起我们一线物理教师的高度重视。

我在回顾小结了高中物理中所涉及的数学函数图象后,认为最重要的函数图象有两类,即一次函数图象和正弦类函数图象,其中尤以一次函数图象最基础、最重要,应用也最广泛,所以应当成为我们复习或研究的重点。

下面我就一次函数图象在物理中的作用谈几点粗浅的看法。

一、它能直观地反映物理概念和规律
物理概念和规律往往有三种表达形式,即文字描述、公式表示(即数学表达式)、图象描述。

而图象描述更具有形象、直观、简明等特点,这也是其生命力之所在。

中学物理中的概念、规律,其物理量之间的关系一大半具有一次函数的特征,通过赋予数学变量X 、Y 以不同的物理意义,即可直观地反映出许多物理量之间的关系及其规律。

例如,初速度为V 0的匀变速直线运动,它的速度公式表示为at V V +=0, 而用函数图象t V -图表示即为一条倾斜的直线,速度V 随时间t 均匀增大的关系,非常直观、形象,其截距即表示其开始时的初速度V 0,如图1所示。

又如牛顿第二定律的表述中,当质量m 正比的关系,如图2所示,也非常直观。

还有欧姆定律I —U 图线,如图3;简
谐运动概念F 回与X 关系图线(大小成正比,方向反向),如图4;电容器带电
量Q随两极电压U 关系图线(成正比),如图5;再如竖直上抛运动的t V -图线,其速度V
图4 诸如此类的例子不胜枚举,一次函数在这方面的作用是不言而语的。

二、它能深层地蕴含一些物理特征或意义
一般函数图象都是在平面直角坐标系中反映二个变量之间的关系,而物理量间的联系或物理规律往往是多维的。

作为一次函数图象能够反映物理规律,不仅在于体现它能直观反映两个坐标物理量间的关系,还体现在它所蕴含的深层的物理含义之内,能够反映出坐标量以外的其它物理量的特征。

例如匀变速直线运动的t V -图,如前图1中,直线的倾斜程度即蕴含着加速度a 的概念,即αtg k a ==(此处α为其倾角,但不能简单地用量角器量取,下同),某一时间内图线与横轴t 所围成的梯形面积,即蕴含着这段时间内的位移S 。

又如图7,由图可知A 、B 均为匀变速运动,初速度B A V V 00<(截距可知),A 、B 的加速度大小B A a a >(倾斜程度可知),进一步分析可知开始时S B >S A ,即B 在前,A 在后(假设由同一地点出发),且1t 时两者速度相等、相距最远(阴影部分“面积”),此后,A 逐渐靠近B 并在t 2时赶上B (PMN ∆部分“面积”等于“阴影”
又如图8,我们不仅知道I 与U 成正比,还可从斜率k 的大小知道对应部分电阻R 的大小(成反比),即αtg R R ==/1,虚线对应的电阻R ’< R 。

再如图9,为研究电源的电动势ε与内阻r的I—U图线,从中我们不仅知道电源端电压U随电流I 的增大而减小的关系,还可分析出电源的电动势ε(纵坐标截距),短路电流I短(横坐标截距),及从图线的倾斜程度分析出电源
的内阻r(αtg r =)。

又如物理光学中,发生光电效应的规律可用如图10反映,从图中我们不仅看到光电子最大初动能E k 随入射光频率γ的增大而增大,还能从图线与横坐标的截距反映出极限频率0γ及发生光电效应的条件(0γγ≥)等,而图线斜率又蕴含着普朗克常数h。

γ
再如在热学中,一定质量的理想气体的状态变化如图11,据此我们不仅知道0→a 过程中P 与T 成正比,a →b 作等压变化,我们还可知道其它物理量如体积V 等的情况,即0→a 是等容变化过程,a →b 是等压膨胀过程、气体的体积a b V V >等(气体的体积和该点与原点O 连线的斜率成反比,连线Ob 的斜率比直线O a 的斜率小,故b 状态的体积大)。

三、具有验证、探索功能
有些物理规律或物理量间关系较复杂,本身并非一次函数关系,给验证或探索带来一定的难度。

但若能将其化为“一次”函数图象关系,则可直观、简明地加以推断。

如在验证牛顿第二定律“合外力F 一定时,m a 与成反比”时,应当得到m
a 与的函数图象为一双曲线,如图12所示,但在实验中描点得到的曲线是否为双
曲线,实难推断,但倘若转换为m a 1与
的关系,看a 是否与m
1成正比,则推断
又如验证玻意耳定律P 与V 成反比时,也常转化为V
P 1与是否成“一次”正比,如图14所示,其斜率反映出温度的高低(T 1>T2)。

再如我们验证初速度为0之匀变速直线运动,它的位侈S 与时间t 是否是22
1at S 的关系时,本身是二次函数,图象为抛物线,也较难断定,在此,我们也不妨验证S 与“2t ”(2t 作为一变量)是不是
一次函数关系,即从图象是否为一通过原点的直线
加以验证,则会明了得多。

还有如验证折射定律时,只须将“Sin i ”作为自
变量,将“Sin r ”作为应变量,看其图象是否为一
直线即可,直线的斜率即对应其介质的折射率n (设
光从该介质折射入空气中时),如图15所示。

当然,一次函数图象在物理中的作用,不止以上所述,实际上不仅仅是物理问题,生活、实践中的许多问题,常可归纳入一次函数的范畴,而借一次函数图像去研究、分析这类问题,常常会显得既简单又形象直观。

在教学中,挖掘一次函数图象的物理功能,有利于培养学生的分析能力、探索能力和创新能力,有利于当前推行的素质教育,符合当前的教育、教学改革的方向。

2001.4。

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