物理图象是描述物理过程和规律的有力工具，本文主要内容关键词为：物理论文,图象论文,规律论文,过程论文,工具论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
用图象形象地反映、描述各物理量关系是物理学的基本方法之一，图象是描述物理过程和物理规律的有力工具，是分析解决物理问题的重要方法。高考题中有识图题、选图题、作图题或根据图象计算某些物理量，此外有些题目用图象来解比较方便。
图象题主要集中在运动学、振动和波、热学中气体状态变化、交流电、电磁振荡、描述物体受力变化情况、电磁感应中磁场或感应电流随时间变化情况等。
只有弄清图象的涵义，才能揭示所反映的运动规律，对于图象要特别注意以下几个方面。
一、弄清纵横坐标所代表的物理量
看图象时首先要看纵横轴所标的物理量符号，弄清它表示的是哪两个量之间的关系，再看物理量的单位和标度，搞清每小格代表的量是多少，然后才看图线的形状，根据它的特点和变化分析其含义。
有些图象的形状相同或相似，但由于纵横坐标代表的物理量不同，它的涵义也不同。图1所示，若纵轴标s，是位移－时间图象，它表示物体先匀速运动，然后静止，最后匀速返回；若纵轴标v，是速度－时间图象，它表示物体先匀加速运动，然后匀速运动，最后匀减速运动直至停止，运动方向不变；若纵轴标φ，是闭合线框磁通量－时间图象，那么该线框在0～t[，1]内、t[，2]～t[，3]内磁通量均匀变化有感应电流，但两段时间内感应电流的方向相反，t[，1]～t[，2]内磁通量不变无感应电流，形状都是正（余）弦曲线的振动图象和波的图象，横轴表示的物理意义不同：振动图象的横轴代表运动的时间，每一个点表示一个时刻，图象表示不同时刻同一质点相对于平衡位置的位移；波的图象横轴上的各点表示在波的传播方向上各介质质点的平衡位置，同时也表示出质点平衡位置到坐标原点（或波源）的距离，图象表示无数个质点在同一时刻的位移。
例1 如图2，一定质量的理想气体从状态Ⅰ变到状态Ⅱ，在此过程中
(A)气体分子的平均动能减小
(B)气体的体积不变
(C)气体的内能增大
(D)气体的密度增大
有些同学解此题没有注意到横轴表示的是摄氏温度，认为是等容过程，错选A、B、C。
解：将原图改画为p-T图（如图3），由状态方程PV/T=C得V=C/（p/T）。由图可知p/T增大，所以V减小，正确的说法有C、D。
二、掌握必要的有关图象的知识
不具备必要的图象知识，不懂得图象是怎样表示抽象的内容的，就不能将图象与它描述的对象结合起来。
1.图象的交点
两图象相交，有一组状态量同时适合所描述的两个不同对象。图4若是位移图象，两图线的交点表示两物体相遇。若是速度图象，且甲乙两物体同时同地运动，两图线的交点表示某时刻两物体有相同的速度，但不是相遇，而恰恰此时两物体相距最远。
图线与坐标轴的交点有时表示物理过程的一个转折点。振动图象与横轴的交点，对应此时刻质点经过平衡位置，相应的位移、加速度方向变化，速度图象与横轴的交点恰好是运动方向的转折点……。
2.图象的截距
横纵截距往往反映物理过程中的某些特定状态。匀变速运动的速度图线与纵轴的截距表示物体运动的初速度。定质量气体等容变化p-t图象中图线与纵轴的截距是0℃时气体的压强。因图线与横轴的截距为-273.15℃，所以将-273.15℃定为热力学温度的零开，于是压强与热力学温度成正比。图5是电源的路端电压随电流强度变化的图象，根据U=ε-Ir可知，I=0时U=ε（纵截距），U时I[，m]=E/r（横截距），是电源短路时流过电源的电流强度（短路电流）。
3.图象的斜率
图象切线的斜率是函数对自变量的变化率。物理图象切线的斜率或割线的斜率通常表示某个物理量。位移图象切线的斜率表示物体运动的速度，速度图象切线的斜率表示物体的加速度。振动图象x-t切线的斜率表示质点振动的速度。磁通量随时间变化图象φ-t切线的斜率表示感生电动势。LC振荡电路中电容器极板上电量随时间变化的图象q-t切线的斜率表示回路中的振荡电流。振荡电流随时间变化的图象i-t切线的斜率表示线圈的自感电动势，恰好等于电容器两端的电压。定质量理想气体状态变化的p-T图象割线的斜率表示p/T值的大小，由V=C/（p/T）可判断气体体积变化的情况（见例1）。
4.图象的“面积”
物理图象中的“面积”有两种。一种是以图象上某点的横、纵坐标为邻边的矩形“面积”，它的意义是这一状态时两个物理量的乘积，如路端电压随电流强度变化的图象U-I（如图6）上“面积”S表示路端电压为U[，1]时电源的输出功率。另一种是图线与横、纵轴所围的“面积”，它反映某物理量对时间、空间等的积累，如速度图象v-t的“面积”表示物体的位移，力随位移变化的图象F-s的“面积”表示力的功，力随时间变化的图象F-t的“面积”表示力的冲量，定质量气体压强与体积关系图象p-V的“面积”表示气体体积变化时气体对外做的功。第二种“面积”有正、负之分，一般规定横轴上方的“面积”为正，下方为负，无论该“面积”表示的是矢量还是标量，都应取代数和。用这种图象的
“面积”解决变量问题很有效，分析复杂的运动过程常利用它，请看下面一个简单实例。
例2 列车在恒定功率的机车牵引下，从车站出发行驶5分钟速度达到72千米/小时，那么这段时间内列车行驶的距离。
(A)小于3千米
(B)等于3千米
(C)大于3千米
(D)不能确定
解：72千米/小时＝20米/秒，5分钟＝300秒。列车以恒定功率起动，由p=Fv可知随着v增大F将减小，加速度也减小，画出v-t图象（如图7所示），图象下“面积”等于列车的位移，它大于画阴影的三角形的“面积”，所以应选C。
5.图象的峰值
物理图象若有峰值，表明物理量的变化存在极值。因为质点振动的位移有最大值，交流电电流有最大值，电磁振荡中电容器电量有最大值，受迫振动的振幅在驱动力频率等于固有频率时最大，电源输出功率在外阻等于内阻时最大，所以振动图象、波的图象、交流电图象、电磁振荡图象、共振曲线、电源输出功率图象均存在峰值。
三、弄清图象随运动（过程）变化的情况
振动图象随时间的流逝而延伸，原有部分不变，波的图象随时间的流逝而向波传播方向平移。周期性变化的振动、电流，其图象好象是由相同形状的图线连接起来的，在图象上也表现出周期性重复的特点。有时要将一种图象改画为另一种图象，如定质量气体的V-T、p-T图改画为p-V图象，p-t、V-t图改画为p-T、V-T图等，抓住图象的特点就容易正确改画。
四、弄清图象所代表的物理规律或过程的实质
例3 如图8所示的弹簧振子，将小球拉至A点无初速释放后在光
滑的水平面上振动。取O为坐标原点，水平向右的方向为正方向，小球的位移x、回复力F、加速度a、速度v、动量p、动能E[，k]、系统的机械能E随时间的变化情况分别
可用下列图象表示：
x-t图象是＿＿＿＿，F-t图象是＿＿＿＿，a-t图象是＿＿＿＿，v-t图象是＿＿＿＿，p-t图象是＿＿＿＿，E[，k]-t图象是＿＿＿＿，E-t图象是＿＿＿＿。
解：t=0时质点在A处，位移为正最大，那么回复力F=-kx应负最大，加速度a=-（k/m）x也为负极大，x、F、a都是矢量，变化周期与质点振周期相同，所以x-t图象是D、F-t图象和a-t图象都是E[，0]t=0=0时质点位移最大，其速度为零，v、p、E[，k]均为零，v、p是矢量，开始振动后运动方向向左，取负值且变化周期等于振动周期，所以v-t、p-t图象都是E[，k]是标量，取正值，其变化周期等于振动周期的一半，图象是c，振子振动中机械能守恒，E-t图象是A。
图象在物理学中的应用是十分广泛的，上面着重讨论了有关图象的基础知识。图象能使抽象的问题形象化，图象表示复杂的物理过程，利用图象分析复杂的物理过程十分方便，许多看起来复杂的问题用图象法解可能很简单。