反比例函数在物理上的应用
- 周宜华
- 教师日记
- 2022-05-29 19:46:09
新课程标准指出:使学生学会用数学的思维方式去观察、分析现实社会,去解决其他学科中的问题,这充分体现了数学在各科中的“工具性”的作用,符合新课程改革的理念,课改实验区的命题在考查“反比例函数”的知识点时就大量的融合了“物理”学科的相关问题,本文采楫几例加以剖析,与读者共赏.
例1、一定质量的氧气,它的密度ρ(kg/m3)是它的体积V (m3)的反比例函数,当V=10 m3时,ρ=1.43 kg/m3.
(1)求ρ、V之间的函数关系式;
(2)求当V=2 m3时氧气的密度ρ.
分析: 根据物理学上密度与质量及体积之间的关系,可知当质量一定时,密度与体积成反比,因而可设出密度与质量的反比例关系式,然后将V=10,ρ=1.43代入即可求出反比例系数.
解:(1)设ρ=,将V=10 m3,ρ=1.43 kg/m3代入ρ=
中,得1.43=
,所以k=14.3,所以ρ与V的函数关系式为ρ=
.
(2)当V=2 m3时ρ==7.15(kg/m3).
评注 在解决跨学科问题时,首先应弄清问题中的数量在所涉及学科中的意义,然后将这些数量关系转化成数学知识,建立数学模型来解决.本题考查待定系数法,求反比例函数的解析式,及函数值的求法.
例2 、某气球内充满了一定质量的气体,当温度不变时,气球内气体的气压p(kpa)是气体体积V(m3)的反比例函数,其图象如图1所示.当气球内气压大于140kPa时,气球将爆炸,为了安全起见,气球体积应为( )
A、不大于
B、不小于
C、不大于 D、不小于
分析:根据函数的图象过点A(0,8,120),结合待定系数法容易求出气球内气体的气压p(kpa)与气体体积V(m3)之间反比例函数关系为p=,因为气球内气压大于140kPa时,气球将爆炸,为了安全起见,必须使气压不高于140kPa,即
,所以
,故选B.
例3、近视镜的度数y (度)与镜片焦距x (m)成反比例.已知400度近视镜镜片的焦距为0.25m,求y与x的函数表达式.
分析:眼睛是心灵的窗户,保护视力是每个同学不容忽视的大问题,本题巧妙地将介绍近视镜的相关知识与反比例知识、物理知识融合在一起,既考察了知识技能,又有人情关怀,令人拍案叫绝.设设y与x的函数关系式为y =(k≠0),将x=0.25,y=400代入得k=100,所以设y与x的函数关系式为y =
.
例4蓄电池的电压为定值,使用此电源时,电流I(A)与电阻R(Ω)之间的函数关系式(如图2),(1)蓄电池的电压是多少?你能写出这个函数的表达式吗?
(2)完成下表,并回答:如果以此蓄电池为电源的用电器限制电流不得超过12A,那么用电器的可变电阻应控制在什么范围内?
分析 根据蓄电池的电压为定值,可知电流与电阻成反比,观察图象又知电流与电阻的一对对应值,因而可用待定系数法求解.
解:(1)设蓄电池的电压为U,由电学公式得U=IR,观察图象,当R=8时,I=6, 因而U=6×8= 48.故函数的表达式为:I=
(2)表格由读者完成.根据电流与电阻成反比的关系,当用电器限制电流不得超过12A(即I≤12A)时,则用电器的可变电阻应不少于= 4(Ω)(即R≥4Ω).
评注 本题创设了一个图象信息与表格融合在一起的且跨学科问题情景,既要掌握电压与电流、电阻的关系,又要学会观察图象提取有效信息——将图象上点的坐标转化为I与R的一对对应值,从而为待定系数法解决问题提供了已知条件.特别是(2)中数学用语“不超过”转化为数学符号应会准确表示,这样求电阻的范围才不至于搞翻.