1.2时间 位移 课件-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

1.2 时间 位移 第一章 运动的描述 2021.09.05 学习目标 1、知道时刻与时间间隔的含义及在数轴上的表示方法，会在具体问题中辨析、识别。 2、理解位置、位移等概念的含义，会在实际问题中正确分析。 3、了解矢量、标量的含义，理解位移的矢量性。会在一维坐标系中表示物体做直线运动的位置、位移等物理量。 4、理解位移——时间图像的物理意义，能根据图像分析物体在一段时间内的位移。 5、了解打点计时器的基本结构和工作原理，会使用打点计时器记录物体运动的位移和时间。 【新课导入】 要讨论物体的位置随时间的变化，就要涉及位置、时间等概念。关于时间，不得不说一说时刻和时间间隔的联系和区别： 1.你今天什么时间离开宿舍的？ 2. 什么时间到教室的？ 3.在路上用了多长时间？ 4.找个时间我们聊一下这个问题。 这里的时间一样么？ 1．时刻：表示某一瞬间，在时间的数轴上用点表示． 2．时间间隔：是指两个时刻之间的间隔，在时间的数轴上用线段表示． 单位相同：时、分、秒，即h、min、s 一、时刻和时间间隔 时刻 8:00 时间间隔 45min 8 9 10 t/h 时刻 8:45 完成练习与应用1 时刻只能显示运动的一瞬间，好比一张照片, 时间间隔能展示运动的一个过程，好比一段录像. 第4秒初 第4秒末 ( 4秒内) 第4秒内 (第4秒) 前4秒 (第3秒末) 二、位置和位移 学 科 网 创原家独 为了定量的描述物体的位置，需要在参考系上建立值当的坐标系。 例如：若想说明地面上某人所处的位置，可用平面直角坐标系来描述；如果物体做直线运动，可以采用一维坐标系来描述。 区分：定性与定量 　笛卡儿发明坐标系 1、如何描述物体的位置 为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。 坐标系 例如：要确定一辆行驶在北京长安街（东西向）上某辆汽车的位置，可以沿东西方向建立一维坐标系，x轴正方向指东，选取路上的交通岗亭作为坐标原点O，再选取一定的长度作为单位长度，汽车的位置就可以用它的坐标准确的描述出来。 X O 5m 全球导航卫星系统（GNSS） ( 授时与测距导航系统----全球定位系统navigation system timing and ranging—global positioning system )。 在地图上看到的经纬线，实际上就是在地球表面建立的坐标系 科学漫步 2、如何描述物体位置的变化 北京 → 重庆 （1）坐飞机 （2）坐火车 （3）先坐火车，再乘船 思考：三种不同路径的相同点和不同点？ 二、位置和位移 2.位移 1.路程：物体运动轨迹的长度。符号：s （2）物理意义：表示物体位置的变化 （3）大小： 线段的长度 （4）方向：初位置 → 末位置 符号： △ x ，单位：m 注：位置通常用符号x 表示 （1）定义：质点由初位置指向末位置的有向线段。 二、位置和位移 3.矢量与标量： 矢量 :既有大小，又有方向；标量：只有大小，没有方向。 物体从A运动到B,不管沿着什么轨迹，它的位移都是一样的。这个位移可以用一条有方向的（箭头）线段AB表示 y O x A B 路程：⑴ 相同吗？ ⑵能说明运动方向吗？ 路程的局限性： （1）不能反映运动的某些本质（共同点） （2） 描述不够精确（方向） 思考：物体从B 运动到A, 位移与刚才是一样的吗？ ４０ｍ ３０ｍ 两次行走总路程： ７０ｍ 两次行走总位移： ５０ｍ ５０ｍ 方向:向上偏右37° 37° 1/4圈 45° 半径R 路程= 位移= 1/2πR R 方向:向下偏右45° 　物理量 比较项目 位移 路程 区 别 物理 意义 描述质点的位置变化，是从初位置指向末位置的有向线段 描述质点实际运动轨迹的长度 矢标性 是矢量，有大小和方向 是标量，只有大小，没有方向 制约 因素 由质点的初、末位置决定，与质点的运动轨迹无关 与运动路径有关 联系 (1)都是描述质点运动的空间特征 (2)都是过程量，对应于一段时间间隔 (3)位移的大小小于或等于相应的路程，只有质点做单向直线运动时，位移的大小才等于路程 位移与路程的区别 例题2：（多选）关于位移和路程，下列说法中正确的是（ ） A. 在某一段时间内质点运动的位移为零，该质点一定是静止的 B. 在某一段时间内质点运动的路程为零，该质点一定是静止的 C. 在直线运动中，质点位移的大小一定等于其路程 D. 在曲线运动中，质点位移的大小一定小于其路程 BD 时刻和时间间隔，位置和位移小结 1、时刻：表示某一瞬间，在时间的数轴上用点表示． 2、时间间隔：是指两个时刻之间的间隔，在时间的数轴上用线段表示． 3、坐标系：为了定量的描述物体的位置，需要在参考系上建立值当的坐标系。 4、路程：物体运动轨迹的长度。 5、位移：质点由初位置指向末位置的有向线段。 大小： 线段的长度；方向：初位置 → 末位置；符号： △ x 6、路程与位移的区别： 矢标性不同；大小不同：位移的大小≤路程 完成练习与应用2、3 如质点从A运动到B，△ x ＝———; 如质点从B运动到A，△ x ＝——— 三、直线运动的位移 前面学习了用一维坐标系描述物体的位置，那么，在一维坐标系中位移应该如何表示呢？ 　　任一段时间位移△x可用运动质点末位置减初位置 如图，质点在A、B的坐标分别为_______和_________． XA=3m XB=-2m -5m 5m 　差值的大小（绝对值）表示位移的大小，差值的正负表示位移的方向。 Δx=x2-x1（即：x末-x初） 例题3 ：一个皮球从5m高的地方落下，如果碰到地面后又反弹起1m高，则(1)皮球通过的路程是多少？(2)位移又如何？ X/m O 4 5 (1)6m (2)位移为4m，方向为竖直向下 完成练习与应用6 结论：选取不同的坐标原点，位置坐标不同，但位移相同。 物体在每一时刻的位置或每一时间间隔的位移可以用图象直观地表示。 在直角坐标第中选时刻t为横轴，选位置x为纵轴，其上的图线就是位置-时间图象，通过它能直观地看了物体在任意时刻的位置 如果将物体运动的初始位置选作位置坐标原点O，则位置与位移大小相等（x=Δx），位置-时间图像就成为位移-时间图像，以称x-t图像。从x-t图像可以直观地看出物体在不同时间内的位移 四、位移-时间（x-t）图像 四、位移-时间（x-t）图像 1、物理意义：描述物体位移随时间的变化 2、横坐标（t）：表示时刻 纵坐标（x）：表示物体的位置 （或相对于坐标原点的位移） 3、图像上的任意一点： 表示物体在某一时刻所处的位置 4、横截距：表示开始运动的时刻 纵截距：表示初始时刻所处的位置 5、运动的快慢： Va>Vb 图像越陡，运动越快。 思考： （1）x-t图像可以描述平面上物体的运动吗？ 例：从北京坐火车去往重庆 （2）图像描绘的是运动的轨迹吗？ 四、位移-时间（x-t）图像 注：x-t图像只能描述物体的直线运动，图像并不是物体的运动轨迹。 0 t / s x / m a b c t1 X1 两图象的交点代表两物体相遇 b.图线水平代表物体静止 a.图线向上走代表物体向正方向运动 c.图线向下走代表物体向负方向运动。 位移——时间图像 完成练习与应用5 五、位移和时间的测量 （练习使用打点计时器） 生活中，人们可以用多种方法记录某一时刻物体运动的位置，从而推断出它在一段时间内的位移，例如：用照相的方法记录物体的位置，用钟表记录物体运动的时刻，也可以用频闪照相的方法同时记录运动的时刻和位置，学校实验室中，常用打点计时器来记录时间和位移。 两种打点计时器 电磁打点计时器 电火花计时器 1、电磁打点计时器 1）构造：线圈，振片，振针，永磁铁，限位孔，复写纸，纸带 2）原理：线圈中通过周期性的电流，带动振片和振针在永磁铁的作用下周期性振动，通过复写纸，在纸带上打下一系列点迹。 3）电源：电压约为8V；频率：50Hz；打点周期：0.02s 4）作用：计时工具 直流？ 交流？ 1、电火花计时器： 工作电压：220V交流电；频率：50Hz；打点周期：0.02s 振针和复写纸 ⇒ 电火花和磨粉盘 电磁打点计时器 电火花计时器 电源 性质 6~8V交流电源 220V交流电源 打点 频率 打点时间间隔0.02s，频率50Hz 打点时间间隔0.02s，频率50Hz 打点 方式 振针通过复写纸在纸带上打点 电火花放电使墨粉在纸带上成点 阻力 来源 纸带与限位孔、限位盘的摩擦；振针与纸带打点接触时的摩擦 纸带与限位孔摩擦 电火花计时器比电磁打点计时器更精确 练习使用打点计时器 操作步骤 （1）固定计时器 （2）穿纸带 （3）先启动电源，再拉纸带，打点结束立即关电源 判断物体的运动规律 通过研究纸带，间接的反映物体运动情况： 1. 打出的点越密，则运动越慢； 2. 若打出的点间距相等，则物体做匀速直线运动。 小结 1、时刻与时间间隔： 时刻：表示某一瞬间，在时间的数轴上用点表示． 时间间隔：是指两个时刻之间的间隔，在时间的数轴上用线段表示． 2、位置和位移： 为了定量的描述物体的位置，需要在参考系上建立值当的坐标系。 路程：物体运动轨迹的长度。位移：质点由初位置指向末位置的有向线段。 位移的大小： 线段的长度；位移的方向：初位置 → 末位置；符号： △ x 路程与位移的区别：矢标性不同；大小不同：位移的大小≤路程 3、直线运动的位移（※）： Δx=x2-x1（即：x末-x初），差值的大小（绝对值）表示位移的大小，差值的正负表示位移的方向。 4、位移-时间（x-t）图像（※） ： 物理意义、横纵坐标含义、点的含义、横纵截距的含义、速度大小和方向的比较 5、位移和时间的测量: 打点计时器的结构、参数特点、基本原理、使用基本步骤 $$