图像的切线向上的方向与t轴的正方向的倾斜角为锐角时,斜率为正;
图像的切线向上的方向与t轴的正方向的倾斜角为钝角时,斜率为负;
图像的切线向上的方向与t轴的正方向的倾斜角为零度的角时,斜率为0;
图像的切线向上的方向与t轴的正方向的倾斜角为直角时,斜率不存在。
应用斜率解决物理问题时,在应用k=tanа时,若忽视限制条件,不考虑物理意义,容易出现数学与物理知识的矛盾,很多同学却往往忽略这一点。
对于斜率,数学上是这样定义的:
“直线倾角为а时,斜率k=tanа,0≤а≤∏”。它是在横纵坐标轴标度相同时方能成立的。
例1:感应电动势E=ΔФ/Δt=tanа=斜率,依据原文中给定的已知条件,我们可以通过两条途径计算电动势的数值。
解法一:由图可见,如果以纵横坐标增量的比值计算电动势:
E= tanа=ΔФ/Δt=(20-5)/(4-1)=5(V)
解法二:若用E=tan45°=1V
上述计算,在角度相同(同是а)的情况下却得到了不同的正切值,亦即两种方法得到电动势的数值是不同的。
由此可见,直线倾角а的大小与它所在的坐标系的横纵坐标单位长度(标度)的取值有关,标度不同就会有不同的а和tanа值。因此,用E= tan45°计算电动势时,横坐标t与纵坐标Ф单位长度必须取值相同时,才能有唯一的角度а和正切值tanа。原题所给图形的横纵坐标标度不一致,所以在这种情况下,就不能用斜率计算电动势的数值。
在物理学中,用斜率tanа表达有关物理量往往比较简洁明了,因此在物理量的表述上应用颇多。但我们一定要注意限制条件:只有横纵坐标标度相同时,才能用斜率tanа计算有关物理量,否则只能用纵横坐标增量比值的计算方法。总之,我们在物理学习中,要把单纯的数学知识运用同物理意义有机结合起来,而不是单纯的套用公式而忽视物理意义,以免出现错误的多值结果。