1.2 时间 位移 课件-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

上节回溯 质点： （1）定义：不考虑物体的大小和形状，把它简化为一个有质量的点，叫作质点。 （2）条件：视作质点对所研究问题的（负面）影响可忽略不计时 （3）理想化的物理模型 1 上节回溯 参考系的四个性质： 标准性 作为参考系的物体不论原来的运动情况如何，都假定不动， 任意性 统一性 差异性 参考系的选取原则上是任意的 比较不同物体的运动应选择同一参考系 对于同一物体选择不同的参考系，结果可能不同 参考系定义： 描述物体运动时用来作为参考的另一个物体（假定静止） 2 §1.2 时间和位移 小华，现在时间是几点啊？ 8点 小明，今天你从家里出发来学校用了多少时间啊？ 30分钟 思考：这两个谈话中都有“时间”的概念，那么这两个时间的含义是一样的吗？ 一、时刻和时间间隔 1．时刻：是指某一瞬时，在表示时间数轴上，用点来表示．（时长为0） 2．时间间隔：是指一段时间，在表示时间数轴上用线段来表示。（时长不为0） 例1　找出表示时刻或时间间隔的词： （1）国安队的比赛今天晚上7:30开赛，踢90分钟。 （2）今天路上花的时间很短，所以来得很早。 时刻：7:30 时间间隔：90分钟 时刻：很早 时间间隔：时间很短 上午8点上课 一节课40分钟 8点40分下课 物理考试90分钟 上午9点20分到操场 从北京到上海需要4个小时 上午11点考试结束 例1.找出时刻和时间间隔： 在时间轴上表示时刻和时间间隔： 第3秒内、前3秒、第3秒初、第2秒末、第3秒末 t/s 0 1 2 3 4 5 计时时刻 前3秒 第3秒内 第3秒末 第3秒初 第2秒末 时间轴 1.请在时间轴上标出：第3s内，前3s内，第3s初，第2s末，2s时刻、4s时刻、前4s内。 2.以上哪些指时刻，哪些指时间间隔？ 0 1 2 3 4 5 t/s 8 练一练 定性与定量 参考系 在参考系上建立坐标系 如何准确描述物体位置？ 二、位置和位移 1.坐标系：一般说来，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。物体的位置由用位置坐标表示。 直线运动只需要建立一维坐标系，规定三要素：原点、正方向、单位长度。 x/m 0 30 -20 西 东 思考：如图，坐标系中哪个方向规定为正方向？说出车辆所在的位置?位置坐标的正负代表什么含义？曲线运动的位置能用一维坐标系表示吗？ ★练一练★ 1.汽车沿X轴做单向直线运动，从A点运动到B点，A点坐标XA=-3m，B点坐标XB=2m，思考汽车向什么方向运动，汽车移动的距离是多少？ 例2-2 （多选）如图1-2-2所示是为了定量研究物体的位置变化 作出的直线坐标系，规定原点（ 点）在一长直公路上某交通亭 中心，公路为南北走向，规定向北为正方向。坐标系上有 、两点，点的位置坐标为， 点的位置坐标为 ，下列说法正确的是( ) 图1-2-2 BC A.点位于交通亭中心南方处 B.点位于交通亭中心北方 处 C.点位于交通亭中心南方处 D.点位于交通亭中心北方 处 二、位移 （1）路程：物体运动轨迹的长度；（标量） 符号：s,单位：m （2）位移：包含大小和方向两个要素。（矢量） 符号：x或Δx,单位：m ①大小：初、末位置间线段的长度 ②方向：初位置指向末位置的方向 讲解位移包含两个要素，可以类比姓名包含姓和名 位移的文字表述： 该物体的位移表述为: 位移大小为 。 0 x y A B 10m 从A运动到B 12m 注意：一定要区分位移大小和路程。 位移方向为 。 斜向右上（由A指向B） 10m 位移的图像表示： 初位置指向末位置的有向线段 0 x y A B 从A运动到B 拓展与讨论 1.如图所示，王丽同学在操场散步，从操场中的A位置向东走了30m的距离到达B位置，又向南走了40m的距离到达C位置，求：王丽同学从操场A位置运动到C位置的位移和路程？　　　　 位移大小： 位移方向：南偏东37度（从A指向C） 路程大小： 位移大小的计算方式和路程大小的计算方式是否一样呢？哪个更大呢？　　　 1．如图所示是一位晨练者每天早晨进行锻炼时的行走路线，从A点出发，沿半径分别为3m和5m的半圆经B点到达C点，则他的位移和路程分别为（　　） 位移的物理意义： ④ ① ② ③ A B 思考：如图，沿①②③④四条不同路径到达B点路程是否相同,位移是否相同? 根据上述两个问题,你可以得到什么样的结论? 结论:路程与物体运动轨迹有关,而位移仅与物体起点与终点的位置有关（即位移表示的是物体位置的变化） 思考:如果出发后又回到原地的位移是多少? 例1.（1）百米赛跑选用跑道的直道部分，运动员跑完全程的路程是多少？位移大小是多少？是否相等。 （2）800m跑比赛中，运动员跑完全程刚好两圈，运动员的路程和位移分别是？ 4.路程和位移的区别 位移 路程 有方向有方向（矢量） 只有大小（标量） 只与初、末位置有关 只与运动路径有关 质点作单向直线运动时，位移的大小等于路程。否则路程总是大于位移的大小。 判断：直线运动中位移大小一定等于路程吗？ 1.以O为原点(参考系)建立的一维坐标系中，某物体从A点沿直线运动到B点，坐标xA为-2m，xB为3m，物体的位移大小为多少？方向如何？　　　　　 x/m o xA xB -2 3 （1）大小：Δx＝xB －xA=3-(-2)=5m （2）方向：沿x轴正方向。 思考：有没有更简单的求位移方法？ 可验证，末位置坐标减去初始位置坐标的结果可表示位移，结果的绝对值代表位移大小，结果的正负代表位移的方向。 三、直线运动（一维坐标系）中的位移表示方法 方法总结：在一维坐标系上，一个做直线运动的物体，它的初位置坐标为x1，末位置坐标为x2，则物体的位移图示为由x1指向x2的红色有向线段，常用Δx表示位移Δx＝x2 －x1，Δx的正负代表位移在坐标轴上的方向，绝对值代表位移的大小。　　　　　　 Δx x１ x２ x Ｏ 练一练 2.某物体从A点运动到B点，坐标xA为3m，xB为-2m， x/m o xA xB -2 3 （1）求物体的位移。 答：物体的位移为Δx＝xB －xA=-2-3=-5m(或位移大小：5m,方向：沿x轴负方向) （2）式子中-2m表示的含义是什么？　　　　 （3）.结果中的“-”号表示什么？-5m和+2m哪个位移大？　　　 （4）位移-2m和+2m哪个大？它们物理意义相同吗，是相同的位移吗？ 注意:两个位移比较大小不看方向，只看位移大小。 5.从高出地面 的位置竖直向上抛出一个小球，它上升 后回落，最后到达地面。以竖直向上为正方向，以抛出点为 原点建立一维坐标系，如图所示，则全过程中小球的位移和路程 分别是( ) B A.， B.， C.， D.， 【解析】位移是由初位置指向末位置的有向线段，故小球的 位移为 ，球上升，又下降，故全过程的路程是 。B正确。 3.矢量和标量 （1）矢量：既有大小又有方向的物理量叫作矢量。如：位移 （2）标量：只有大小没有方向的物理量叫作标量。如：路程。 还有哪些物理量是矢量和标量？ 例1.下列关于矢量和标量的说法正确的是( ) A.取定正方向，甲、乙两物体均做直线运动，甲的位移为，乙的位移为 ，则乙的位移小于甲的 B.甲、乙两物体的位移大小均为 ，这两个物体位移必定相同 C.温度计的度数有正有负，所以温度也是矢量 D.温度计度数的正负号表示温度高低，不表示方向，温度是标量 矢量比较大小不管方向只看大小 只有大小方向都相同，这两个矢量才相同 D 记忆矢量：射箭必须要瞄准方向才能射的准，所以矢量要有方向 conclusion 位移-时间图像 05 四、位移-时间图像 ‌‌ 位移-时间图像（x-t图像）‌是一种描述直线运动的图像。 图像中任意一点的横坐标代表一个时刻,纵坐标代表该时刻下物体在一维坐标系中的位置坐标。 x/m 400 300 200 100 0 5 10 15 20 t/s x-t图象 A 25 30 拓展：图像纵坐标既能代表物体的位置坐标，也能代表从原点到物体位置的位移，因此该图像又称为位移-时间图像。 本身一个图像纵坐标、横坐标代表什么，就叫什么图像。但是这里也能叫位移时间图像 （1）x-t图象中A点坐标是多少？表示什么含义？ 思考： (3)物体运动轨迹是直线还是折线？x-t图象是否反映物体的运动轨迹？ x/m 400 300 200 100 0 5 10 15 20 t/s x-t图象 A 25 30 (2)物体运动出发点在什么位置？哪个时刻离参考系最近？哪个时刻掉头？往和返途中哪个更快？ (4)物体整个过程中的路程和位移分别是多少？ (5)位移时间图像能否描述曲线运动？为什么？ 例3　如图所示是某质点做直线运动的 位移—时间图像，由图可知 （ ） 质点一直处于运动状态 质点第三秒内的位移是 2 m 此图像表示了质点的运动轨迹 该质点前四秒内的位移是 2 m 位移—时间图像 1 O x /m t/s 2 3 4 5 6 2 4 6 8 D 30 6.在平直公路上甲、乙两辆汽车运动的位移—时间图像如图 所示，下列说法正确的是( ) C A.甲、乙两辆汽车的运动方向相同 B. 时刻，甲车的运动方向发生了变化 C. 时刻，甲、乙两辆汽车相遇 D. 时刻，乙车静止 3．如图所示是甲、乙两车在同一条公路上沿同一方向、向同一目的地运动的位移—时间图像，由图像可以看出（ ） A．甲、乙两车是从同一地点出发的 B．甲车比乙车先到达了目的地 C．甲、乙两车在到达目的地前都处于运动状态 D．甲、乙两车的位移是不同的 D 4．甲、乙两地相距10m，A、B两人分别从甲、乙两地相向出发，速度均保持1m/s不变，A比B早走两秒，从A出发开始计时，直到两人相遇为止，试在图中作出此过程中AB两人的位移-时间图像． 设计这个题目的目的：位移时间图像的掌握一定是双向的，一定要能做到从图像分析出运动情况，反过来也能从运动情况作出图像 拓展：标量与矢量的区别 ①矢量有方向，一维坐标系中一般通过正负来表述方向； ②要描述一个矢量，必须有大小、方向两个要素；只有大小、方向都相同时，两个矢量才相同。（例：位移向南10m和向西10m不相同） ③标量加减是代数加减。矢量加减是向量加减，只有在一维坐标系中才可以转化为代数加减。 实验：练习用打点计时器（绘制位移-时间图像） 回顾与思考 通过初中的学习和日常生活中的常识，说一下你都了哪些工具和方法来记录物体的位置和记录时间的？　　　　 五、位移和时间的测量 1.两种打点计时器 五、位移和时间的测量 1.两种打点计时器 2.两种打点计时器的工作电压及应用 （1）工作电压：电磁打点计时器：8v低压交流电 电火花打点计时器：220v交流电 （2）日常应用： ①测时间：电源频率50Hz，每隔0.02s打一个点 ②通过纸带打点记录位置，测量位移并分析物体运动 3.打点计时器使用步骤 （1）了解打点计时器的构造，然后固定好它。 （2）将物体与纸带连接固定，让纸带穿过打点计时器。 （3）先启动电源，再拉纸带，随后立即关电源。 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。 3. 纸带向哪个方向运动，那个方向的点先打出。 纸带分析 （4）取下纸带，利用刻度尺从参考点测量位移数值，设计表格记录数据。 0 5 10 15 区间 0-5 0-10 0-15 0-n x/m t/s （5）利用表格记录数据，合理选取标度做出x-t图像。 （6）整理器材。 x/m 0 t/s 4.注意事项 (1)如果在纸带上数出了n个点，那么，它们的间隔数是(n－1)个，它们的时间间隔为(n－1)×0.02 s. (2)使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带． (3)手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集． (4)使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方，使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面． (5)打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源． (6)测量位移时，未减小测量误差。不要分段测量各段的位移相加，正确的做法测量出各个测量点到起始点O之间的距离．读数时应估读到毫米的下一位． 五、位移和时间的测量 课堂练习 1．电磁打点计时器是一种使用交变电源的常用计时仪器，如图所示。当接通电源后，振针每隔一定时间打一次点，把纸带和运动物体连在一起，纸带上就会留下一系列点痕，我们就可以通过点痕之间的距离来判断物体的运动规律。 （1）图中，____处是永久磁铁，____处是复写纸（用图中符号表示）； g d 课堂练习 （2）最适合电磁打点计时器的工作电压为____； A．约8 V　　B．20 V　　C．110 V　　D．220 V （3）当交变电源的频率是20 Hz时，纸带上相邻两点间的时间间隔为______s。 A 0.05 10.某同学用电磁打点计时器打出一条如图所示的纸带，按照打点 的先后顺序,纸带上的计数点依次用、、、、、 表示，每 两个相邻的计数点之间还有4个计时点没画出来。已知电源频率 为 （1）电磁打点计时器使用_____ 的______（“直流”或“交流”）电源。 约8 交流 【解析】电磁打点计时器使用约为 的交流电源。 （2）由图知，、两点的时间间隔是______,段的位移 大小是_______ 。 【解析】已知电源频率为,故电磁打点计时器打点的时间间隔 为 ，由于每两个相邻的计数点之间还有4个计时点没画出来， 则、 两点的时间间隔,段的位移大小为 ,即 。 例5-6 （多选）关于打点计时器的原理和使用方法，下列说法正确 的是( ) AC A.打点计时器应接交流电源，且所接交流电源的频率通常为 B.如果纸带上从点到点共有6个点，且打点计时器所接电源的频率 为 ,则从打点到打点经历的时间为 C.如果打点计时器在纸带上打下的点先密集后稀疏，则说明纸带 运动得越来越快 D.电磁打点计时器接在的交流电源上，电火花计时器接在 的交流电源上 谢谢观赏 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $$