第1章 第2节 第2课时 位移—时间图像 位移和时间的测量（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第一册（人教版2019，河南河北专用）

第2课时 位移—时间图像　位移和时间的测量(赋能课—精细培优科学思维) 课标要求 层级达标 理解位移 学考层级 1.理解位移—时间图像的物理意义。 2.了解打点计时器的基本结构和工作原理。 选考层级 1.能根据位移—时间图像了解物体在一段时间内的运动情况。 2.会使用打点计时器记录物体运动的位移和时间。知道如实记录原始数据的重要性。 一、直线运动的位移和位移—时间图像 1．直线运动的位移 (1)物体的初、末位置：在一维坐标系中可用位置坐标x1、x2表示。 (2)物体的位移等于两个位置的坐标变化量，即：Δx＝x2－x1。 2．位移—时间图像(x-t图像) (1)建立坐标轴：用横轴表示时刻t，纵轴表示物体的位置x，坐标原点为物体运动的初始位置。 (2)图像的意义：通过x-t图像可以直观地看出物体在任意时刻的位置或物体在不同时间内的位移。 1．位置坐标表示物体在某时刻的位置，而位置坐标的变化量表示物体在某一段时间内的位移。 2．位移—时间图像只能描述直线运动，其图像不表示物体的运动轨迹。 二、位移和时间的测量——打点计时器 1．打点计时器的分类 (1)电磁打点计时器。 (2)电火花计时器。 2．打点计时器的工作原理 打点计时器是一种使用交变电源的计时仪器，能够按照相同的时间间隔，在纸带上连续打点。当电源频率是50 Hz时，每隔0.02_s_打一次点。如果把纸带和运动的物体连在一起，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移大小。, [微情境·大道理] 中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内实时、全天候和全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并且具备短报文通信能力。 思考：借助北斗导航系统用什么表达方式能准确描述物体位置随时间变化的规律？ 提示：运用直角坐标系，选时间t为横轴，选位置x为纵轴，建立x-t图像。通过它能直观地看出物体在任意时刻的位置。 强化点(一)　位移—时间图像(x-t图像) 任务驱动　 如图所示，在直线运动位移—时间图像中，图线a与纵轴的交点和图线a、b交点的含义是什么？ 提示：图线a与纵轴的交点表示在开始计时的时刻物体相对坐标原点的距离；图线a、b的交点表示t1时刻两物体位于同一位置，即相遇。 [要点释解明] 1．坐标轴的物理意义 通常以横坐标表示时间，以纵坐标表示位移。 2．坐标轴的正方向就是位移的正方向 如图中甲在0～t3时间内位移为正，t3以后位移为负。而乙在整个运动过程中位移始终为正。位移的正、负表示方向，位移为正时方向与正方向相同，位移为负时方向与正方向相反。 特别提醒：位移—时间图像反映运动物体的位移随时间变化的规律，而不是物体运动的轨迹，图中甲、乙均做直线运动。 3．对位移—时间图像的四点说明 纵轴截距 表示初始时刻离坐标原点的距离 横轴截距 表示物体位移为零的时刻 图像的交点 两图线的交点表示两物体同时处在同一位置(即相遇) 图像的斜率 斜率的大小表示物体运动的快慢，斜率越大，运动得越快；斜率越小，运动得越慢。斜率的正负，表示物体运动的方向，斜率为正，表示物体向正方向运动；斜率为负，表示物体向负方向运动 [典例]　(多选)如图为根据龟兔赛跑故事画出的位移—时间图像，下列说法正确的是(　 ) A．乌龟和兔子赛跑不是从同一地点出发的 B．乌龟和兔子赛跑不是同时出发的 C．乌龟中途落后，但最终比兔子先到达终点 D．在0～t1时间内，乌龟和兔子的位移不同，但该时间内相遇过一次 [解析]　由图像可知，乌龟和兔子是从同一地点出发的，但不是同时出发，兔子比乌龟出发得晚，A错误，B正确；从图像中看出，在t1时刻兔子的位移大于乌龟的位移，但是最后乌龟到达终点时，兔子还没有到达，C正确；由图像可知，0～t1时间内，兔子的位移比乌龟的位移大；图像的交点表示相遇，根据图像可知，在0～t1时间内，兔子和乌龟相遇过一次，D正确。 [答案]　BCD /方法技巧/ (1)x-t图像表示物体位移随时间变化的情况，不是运动轨迹。 (2)x-t图像只能表示位移的两个方向，即正方向或负方向，所以x-t图像一定表示直线运动。 [题点全练清] 1．一辆汽车做匀速直线运动从甲地到乙地，在乙地停留了一段时间后，又从乙地匀速返回到甲地。如图所示中，描述汽车在整个运动过程中的位移—时间图像正确的是(　 ) 解析：选D　一个时刻只能对应一个位移，A、B图中出现一个时刻对应两个不同的位移，A、B错误；C图表示汽车先朝正方向运动然后又反向运动，中间没有停留，故C错误；D图中表示汽车先沿正方向做匀速直线运动，接着静止一段时间，然后再沿负方向匀速返回，符合题意，故D正确。 2.(多选)a、b两车在同一平直公路上