小議作圖題的三種解答方法

李允強(qiáng)

一、要求再現(xiàn)法

此法是以題目要求表示的物理現(xiàn)象為依據(jù),并用圖完整地表示出題目的意義.用這種方法解答作圖題的關(guān)鍵是熟悉要表示的物理現(xiàn)象的基本特征和實(shí)際意義.這類(lèi)題目主要考查學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)水平.

【例1】 重為10⁴N的汽車(chē),沿斜面向上行駛,受到沿斜面向上的牽引力為5×10³N,作出這兩個(gè)力的圖示.

解:從題意可知汽車(chē)是受力物體.它受到的重力G=10⁴N,受到的牽引力F=5×10³N.若在一個(gè)圖中表示兩個(gè)力,應(yīng)取共同的標(biāo)度表示各個(gè)力的大小.若取1cm長(zhǎng)的線(xiàn)段表示2.5×10³N,則力的圖示可表示為圖1所示.

說(shuō)明:首先力的圖示必須能用圖表示出一個(gè)具有唯一作用效果的力,而力的作用效果決定于力的大小、方向和作用點(diǎn).所以應(yīng)該明確每個(gè)力的三要素,才能準(zhǔn)確地用力的圖示表示這兩個(gè)力.同時(shí)這兩個(gè)力作用在同一物體上,必須能在圖中用線(xiàn)段的長(zhǎng)短比較兩個(gè)力的大小關(guān)系.因此這兩個(gè)力必須用相同的標(biāo)度來(lái)實(shí)現(xiàn)要求.另外,力是可以平衡的,所以在保證力的作用點(diǎn)一定在受力物體上的基礎(chǔ)上,可以把重力作用點(diǎn)作為共同的受力作用點(diǎn).故圖中甲和乙的表示方法都可以把題目的要求表示出來(lái).

二、特點(diǎn)實(shí)證法

這種方法是把題目所展示的物理現(xiàn)象的特點(diǎn)為實(shí)際驗(yàn)證的目的.通過(guò)計(jì)算或比較對(duì)要表示的物理問(wèn)題在圖中正確地表示出來(lái).

【例2】 利用圖2中的滑輪組恰好可以用500N的力勻速提起一個(gè)1500N的物體,滑輪組的機(jī)械效率是75%,在圖中畫(huà)出此滑輪組的繞法.

分析:該題是關(guān)于機(jī)械效率的問(wèn)題,但最終解答的關(guān)鍵是知道該滑輪組中有幾段繩子承擔(dān)物重,之后才能畫(huà)出滑輪組的繞法.

解:根據(jù)η=W有/W總,(W有=Gh、W總=Fs=F?nh)

所以n=G/ηF=1500N/(75%×500N)=4.

該題中沒(méi)有要求拉力的方向,且給出了滑輪組,這種情況下一般以最少的滑輪個(gè)數(shù)設(shè)計(jì)滑輪組.

答案:如圖3甲所示,如果題中沒(méi)有給出滑輪的組[HJ1.2mm]裝,也沒(méi)有要求拉力方向,那么還可以有另一種繞線(xiàn)情況.答案如圖3乙所示.

三、規(guī)律法

這種方法是以題目要展現(xiàn)的物理現(xiàn)象所遵循的規(guī)律為依據(jù),靈活運(yùn)用社會(huì)實(shí)踐和生活體驗(yàn),科學(xué)合理地作出能夠反映題目要求的圖.

【例3】 如圖4甲所示,太陽(yáng)光與水平面成60°,要利用平面鏡使太陽(yáng)光沿豎直方向照亮井底,請(qǐng)通過(guò)作圖確定平面鏡的位置,鏡面與水平面所成角的度數(shù)應(yīng)等于_________.

分析:此題描述的是關(guān)于光的反射問(wèn)題,應(yīng)該以光的反射定律為依據(jù),作出合理的圖解.題目中已給出了光路要求,這樣就可以確定反射光線(xiàn)和入射之間的夾角為150°,作出反射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)夾角的角平分線(xiàn)即可得到法線(xiàn),而鏡面則與法線(xiàn)垂直,從圖解中可知各個(gè)角的關(guān)系,(運(yùn)用數(shù)學(xué)的幾何證明)便可得到要求的答案.

解:如圖4乙所示,OB為射向井底的反射光線(xiàn),則∠AOB=60°+90°=150°,過(guò)O點(diǎn)作∠AOB的角平分線(xiàn)ON,則∠AON=75°,∠PON=75°-60°=15°,∠MOP=90°-15°=75°,即鏡面與水平面所成的角為75°.

說(shuō)明:本題畫(huà)圖與解題過(guò)程應(yīng)用的就是幾何法畫(huà)圖與解題,幾何法在光學(xué)部分尤其是作圖方面應(yīng)用比較多,畫(huà)圖的步驟是:(1)確定反射光線(xiàn)及反射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)的夾角;(2)過(guò)頂點(diǎn)作這個(gè)角的角平分線(xiàn)ON(即法線(xiàn));(3)過(guò)O點(diǎn)作ON的垂線(xiàn)即為鏡面位置.

【例4】 一塊玻璃磚,中間有一梭形氣泡,如圖5所示,一束平行光通過(guò)玻璃磚(射到空氣泡上),畫(huà)出射出玻璃磚后的光線(xiàn).

分析:此題是關(guān)于光學(xué)元件的光學(xué)性質(zhì)應(yīng)用的問(wèn)題,設(shè)想把玻璃磚從中間分開(kāi),則此玻璃磚成為兩個(gè)平行放置的玻璃凹透鏡,平行光通過(guò)它后將會(huì)變得發(fā)散.解答此題的關(guān)鍵是正確判定光學(xué)元件的特點(diǎn),并運(yùn)用這種光學(xué)元件的光學(xué)性質(zhì)來(lái)確定光路.

答案:如圖5乙所示.

說(shuō)明:不少同學(xué)在解此題時(shí)會(huì)因空氣泡的形狀像凸透鏡而錯(cuò)誤地認(rèn)為光線(xiàn)是會(huì)聚的.在思考問(wèn)題遇到障礙時(shí),不妨換個(gè)角度想一想,把“陌生”的“新”問(wèn)題變換、轉(zhuǎn)化為熟悉的“老”問(wèn)題,開(kāi)拓解決物理問(wèn)題的思路,掌握靈活的方法和技巧,提高解題能力.

(責(zé)任編輯:易志毅)