数学天才分享的物理题,让人意难平的参考答案
近日,数学天才陈分享了一道物理题,如下:
我们交流的第四个问题是寻找阻力。看标题中给出的图表,编辑并没有马上发现它的规律。虽然可能会有这样的函数图,但是超出了初中生的范围。对于曲线,初中生的接触是二次函数和反比函数。而对于第四个问题的处理,似乎可以找到图像的解析公式,会有很大的帮助。
这是问题中的二次函数吗?首先,这很像抛物线的一部分,但绝对不是二次函数。似乎二次函数的图像被旋转了。因此,小编假设它是电压U和电流I的二次函数,但求解的解析公式不能对应所有点。会不会是反比例函数?小编假设是经过平移的反比例函数,但是可以得到的解析公式不能对应所有点。
中学范围内的两个解析公式不好吗?会不会是编辑的思路和切入点不对?据说这是老师发给所有学生的通病,编辑用了这么久才搞定!看电源电压和接在电路上的滑动变阻器的阻值,电流不能超过一定范围,
这个范围内的图像会规则吗?因此,此时的思路调整为:结合问题设置和图像,找到需要确定的电阻范围;如果该范围内的图像有更明显的规律,求其解析公式;最后通过解析公式建立方程,求出图像对应电阻的点,求出电阻。
首先,电流不能超过0.45A,
如图所示,当灯泡电流I=0.4A时,
灯泡两端的电压为 UL=1.25V,
此时滑动变阻器两端的电压为
Ur=U-UL=4.5-1.25=3.25V,
所以此时接入电路的滑动变阻器的阻值为:
当灯泡电流I=0.25A时,
灯泡两端的电压为 UL=0.5V,
此时滑动变阻器两端的电压为
Ur=U-UL=4.5-.5=4V,
此时接入电路的滑动变阻器的阻值为:
由于题集要求与电路相连的滑动变阻器的阻值为10Ω,所以可以认为满足题意的点应该在上述两个电流范围之间,即0.25之间A 和 0.4A。
观察图像范围内的几个点在网格上,几乎变成一条直线。因此,小编假设这部分图像近似为线性函数,解析公式为:I=kU+b,
将(.5, 0.25)和(1.25, 0.4)代入易得的解析公式:I=0.2U+0.15,
假设满足问题时电压表示数为U,
此时电流为:I=0.2U+0.15,
而 I(RL+Rr)=U,
即IRL+IRr=U,
I=0.2U+0.15,U=IRL,Rr=10,U=4.5,
所以 U+10 (0.2U+0.15)=4.5,
求解 U=1,
这时候如果有图片或者解析公式,不难得到I=0.25,
不难得到灯的电阻值约为2.86Ω。
因为之前的处理是“近似”,我查了一下求解值,正好符合题意。虽然我查到了具体的值,但这可能是一个常见的问题很麻烦。小编也上网查了一下,有没有什么我没想到的“套路”,不过来自帮派的回答实在是太混乱了。 !
一眼就能如此“自然”、如此“神奇”的电流,正合题意!为什么当前不是其他值?或者这是经过多次尝试?总之,这很难接受!另外,有同事建议做图中滑动变阻器阻值为10Ω时的IU图,找出特殊值,即U=1v时,满足题意,虽然这个特殊的值不是像某个群体那样直接推导出来的。但是,它把问题变成了一个电阻值已知的电阻图像,这可能比原始图像更直接。
所以,小编认为既然画了图,就干脆做了滑动变阻器的图。因为灯和滑动变阻器是串联的,它们的电流是一样的,电源电压是伏特,所以滑动变阻器的形象和题中的一样。电灯的图像是关于U=2.25左右对称的,如下:(图太小了,小编的画功水平有限,就这样做了) 这时候还没有办法直接找到满足问题的点,但是我们可以把上面两张图结合起来。两幅图像的交集就是问题满足时滑动变阻器的电压和电流。从这一点上很容易得出想要的结论。 以上两种方法可以称为近似法和图像法。如果您觉得本文有道理,请点击“我在看”转发给更多朋友。
文章来源:《应用数学学报》 网址: http://www.yysxxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0724/1076.html