2022年中考物理靜力學圖像分析方法

在實驗中探究問題是新課標著力強化的能力與方法，當然也是中考命題的重要素材。信息題是新課標非常重視的題型。圖像信息題則往往承載著探究實驗的過程、方法和問題，要求學生分析出原理、結論，評估出方法的優劣、存在的問題、改進的方法等，屬于較高層次的要求。應對這類題，首先要從圖像、數字和表頭等信息中推理、還原出物理過程，運用相應的數學手段，抓住實驗的物理本質，對照物理原理分析解題。例如：

1.小明同學在探究影響滑動摩擦力因素的實驗時，將數據記錄在了下表中。請據此在右圖中畫出G-Ff圖像。小明同學通過分析數據和圖像提供的信息，得出的實驗結論是：影響滑動摩擦力的因素是物體的重力。請你分析評估該同學實驗的結論和數據記錄中的問題。

解：在描繪圖像之前我們要先分析實驗數據，根據所給數據定好坐標系的標度。由于鉤碼重力的最大值為3.0牛頓，利用縱坐標中16個小格中的15個小格，確定每個小格對應的刻度為0.2牛頓。摩擦力Ff的最大值為1.50牛頓，利用橫坐標中的15個小格，每個小格對應的刻度為0.1牛頓。然后，用根據描點法在坐標系中確定五個點，用平滑的曲線連接這五個點并延長到橫坐標為零時，即可得到G-Ff圖像為一條不過原點的直線(如圖1所示)。

仔細分析實驗數據和我們畫出的直線可以發現，縱坐標是從0.90N到1.50N，致使我們所繪的圖線位于坐標系的上半部分，為了能夠充分利用整個坐標系而使圖線更美觀一些，我們可以在總坐標的刻度選取時不是從0到1.5N來分，而直接從0.9N開始，橫坐標也相應地從1.0N到3.0N選取。所繪的圖線就過橫縱坐標的交點，圖線也會占據整個坐標系。(如圖2所示)

由于滑動摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關，所以小明同學得出的實驗結論是錯誤的。造成錯誤的原因是什么呢?觀察圖像我們知道，所繪圖像并不過原點，與我們所知的正比關系產生了矛盾，仔細分析可以明白，在數據中小明記錄的是鉤碼的重力，但是木塊對桌面的壓力并不只有鉤碼的重力，G鉤碼≠N，而應該還包括木塊自身的重力。即：N=G鉤碼+G木塊。

分析曲線的斜率k(如圖3所示)，也就是直線與橫坐標夾角的正切值，從直線上取兩個點(1.0，0.90)和(3.0，1.50)，從而算出夾角的正切值為：

k=tan∠A=__

=__=0.3

k是G與Ff的比例系數，表示接觸面的粗糙程度。

由于滑動摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度成正比，運用數學中的直線方程知識y=kx，構建出G與Ff的關系式為：Ff=kN，帶入前面計算出的k值得到Ff=0.3N，因此Ff=0.3(G鉤碼+G木塊)，G木塊=--G鉤碼。帶入任意一組數據我們可以得到木塊的重力為2牛頓。這樣，可以將數據記錄表修正為：

實驗次數12345

鉤碼重力G/N1.01.52.02.53.0

摩擦力Ff/N0.901.051.201.351.50

實驗次數12345

壓力F/N3.03.54.04.55.0

摩擦力/N0.901.051.201.351.50

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