2.时间　位移（表格式教学设计）物理人教版2019必修第一册

第2节 时间 位移（教学设计） 年级 高一年级 学科 物理 教师 课题 第2节 时间 位移 教学 目标 物理观念 知道时刻与时间间隔的含义及其在数轴上的表示方法。理解位置、位移等概念的含义。了解矢量、标量的含义，理解位移的矢量性。 科学思维 严密的数学思维方法，能用坐标系来理解时间和时刻，位置和位移，学会用图像描述运动，掌握位移时间图像。 科学探究 知道时间和位移的意义，掌握时间和位移的思想和方法。 科学态度 与责任 通过时间位移的学习，要让学生了解生活和物理的关系，同时学会用科学的思维看待事实，养成良好的思考表述习惯和科学的价值观。 教学 重难点 1.知道时刻和时间间隔的含义和区别；知道位移与路程的含义与区别,会区分矢量和标量；(重点)。 2.知道x-t图像的物理意义，并能根据x-t图像描述物体的位置和位移。(重点)。 3.会用打上点的纸带计算物体运动的位移和时间；两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用。(难点)。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 教师：播放“天问一号”的视频，并提问:视频中出现的时间有哪些?有哪些与过程对应?有哪些与瞬间对应? 教师：生活中，我们经常提到时间，那么，我们的表达准确吗?如何将生活语言转换成物理语言，以便更精确地描述时间呢?今天我们就来学习一下。 观看视频并回答。 新课讲授 一、时刻和时间间隔 教师：同学们日常交流时有这样的话语: (1)现在几点了? (2)什么时间放学? (3)你从食堂到班级用了多长时间? (4)一节课多长时间? 请大家想一想，这里提到的几个“时间”有什么本质上的区别? 这里有些时间是指时间点，有些时间是指时间段。 教生：总结时刻和时间间隔的区别和联系。 教师：在我们平时上课的时候，例如:9时20分上课、10时下课，这里的“9时20分”“10时”是指这节课开始和结束的时间点，我们把它称为时刻，在表示时间的数轴上﹐时刻用“点”来表示；这两个时刻之间的40 min，则是这两个时刻之间的时间间隔，在表示时间的数轴上，时间间隔用“线段”来表示。 教师：请同学们在数轴上标出时间:第1 s初，第1 s末，第2 s初，第2 s末，第2 s内，前2 s内，然后说一说，哪些指时刻，哪些指时间间隔? 例1　如图所示的时间轴，下列时间间隔的说法正确的是(　　) A.t2表示时刻，称为第2 s末或第3 s初，也可以称为2 s内 B.tn-1~tn表示时间间隔，称为第n s内 C.t0~t2表示时间间隔，称为最初2 s或第2 s内 D.tn-1表示时刻，称为第(n-1) s 答案　B 解析　t2表示时刻，可以称为第2 s末或第3 s初，不可以称为2 s内，2 s内表示时间间隔，故A错误；tn-1~tn表示时间间隔，称为第n s内，故B正确；t0~t2表示时间间隔，称为最初2 s或前2 s内，不是第2 s内，故C错误；tn-1表示时刻，称为第n s初或第(n-1) s末，故D错误。 学生讨论并回答问题 新课讲授 二、位置和位移 1.坐标系 教师：我们可以通过参考系来定性地描述物体的位置，如果要定量地描述物体的位置，我们就要在参考系上建立坐标系。 教师：描述下列三种运动，需要建立怎样的坐标系呢? (1)描述百米运动员在运动中的位置。 (2)描述滑冰场上花样滑冰运动员的位置。 (3)描述翱翔在蓝天上的飞机的位置。 学生：如果物体沿直线运动，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立一维直线坐标系。 教师：如果要定量地描述―辆汽车在长安街上的位置，我们可以怎样建立坐标系? 学生：可以沿东西方向建立一维坐标系，x轴的正方向指向东，选取路上的某交通岗亭作为坐标原点O，就可以准确地描述汽车的位置。 如果汽车的坐标是30 m，表示它在岗亭以东30 m处；如果汽车的坐标是-20 m，表示它在岗亭以西20 m处。 教师：这里的“+”“-”是否表示大小? 学生：这里的“+”“-”不表示大小，仅表示物体在原点的哪一侧。“+”表示在原点的正方向一侧“-”表示在原点的负方向一侧。 2.位移 教师：我们知道了如何描述物体的位置，那么，物体位置的变化该怎样描述呢? 教师：大家都知道路程是物体运动轨迹的长度。根据教材中的图片我们可以知道，人从北京到重庆，既可以乘火车，也可以乘飞机，还可以先乘火车到武汉﹐然后乘轮船沿长江而上，这些不同的路径所走的路程也不同。请同学们思考一下；就位置的变动来说相同吗? 学生：我们发现，出发的起点和到达的终点相同，无论使用什么交通工具，走过了怎样的路径，总是从北京到达了西南方向、直线距离约1 300 km的重庆，即位置的变化是相同的。 师生：总结:在物理学中，只要物体的初，末位置确定，这个有向线段就是确定的，不因路径的不同而改变，我们称之为位移。 学生：上述从北京到达重庆，位置的变化是相同的，即位移是相同的，大小约为1 300 km，方向从北京指向重庆。 3.矢量与标量 教师：物理学中，把像位移这样，既有大小又有方向的物理量叫作矢量；把像路程这样，只有大小没有方向的物理量叫作标量。 教师：请同学们举出其他矢量和标量的例子。 师生：总结位移和路程的区别与联系。 学生分组思考，讨论。 新课讲授 三、直线运动的位移 教师：做直线运动的物体，从初位置A处运动到B处，又运动到C处。 (1)在图中用有向线段画出物体从A到B的位移，并求坐标变化量。 (2)在图中用有向线段画出从A到C的位移，并求坐标变化量。 学生：(1) Δx1=xB-xA=5 m-2 m=3 m。 (2) Δx2=xC-xA=-1 m-2 m=-3 m。 例1　下列关于位移和路程的说法中正确的是(　　) A.位移描述物体相对位置的变化，路程描述通过路径的长短 B.因为位移大小和路程不一定相等，所以位移不等于路程 C.位移的大小等于路程，方向由起点指向终点 D.位移描述直线运动，路程描述曲线运动 答案　A 解析　位移是矢量，大小等于初、末位置间的距离；路程是标量，大小等于运动轨迹的长度，所以位移描述物体相对位置的变化，路程描述物体运动路径的长短，故A正确；位移是矢量，路程是标量，任何时候位移和路程都不相等，故B错误；位移的大小等于初、末位置间的距离，路程等于运动轨迹的长度，两者不一定相等，故C错误；位移和路程都可以描述直线运动和曲线运动，故D错误。 例2　(多选)关于矢量和标量，下列说法正确的是(　　) A.甲、乙两运动物体的位移大小均为50 m，这两个物体的位移必定相同 B.描述矢量既要说明大小，又要指明方向 C.做直线运动的甲、乙两物体位移分别为x甲=3 m，x乙=-5 m，则甲的位移大于乙的位移 D.温度计读数的正、负号表示温度高低，不表示方向，温度是标量 答案　BD 解析　因为位移是矢量，所以甲、乙两运动物体的位移大小均为50 m，但方向未知，则这两个物体的位移不一定相同，故A错误；描述矢量既要说明大小，又要指明方向，故B正确；位移是矢量，正、负号代表方向，所以-5 m比3 m的位移大，故C错误；温度计读数的正、负号表示温度高低，不表示方向，温度是标量，故D正确。 学生分组讨论。 新课讲授 四、位移－时间图像 教师：a、b两物体沿x轴正方向还是x轴负方向运动？两图线的交点表示什么? 学生：(1)随着时间的推移，a的位置坐标在增大，说明a正沿x轴正方向运动，b的位置坐标在减小，说明b正沿x轴负方向运动。(2)两图线的交点表示的位置相同，即两物体相遇。 师生：1.位置—时间图像:在直角坐标系中选时刻t为横轴，选位置x为纵轴，其上的图线就是位置—时间图像，是反映物体在任意时刻的位置的图像。 2.位移—时间图像(x-t图像):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。 3.x-t图像的物理意义:x-t图像反映了物体的位移随时间的变化关系，图像上的某一点表示物体在某时刻所处的位置。 4.由x-t图像可求: (1)任一时刻所对应的位置; (2)任意一段时间内的位移; (3)发生一段位移所用的时间。 5.x-t图像只能描述直线运动，不能描述曲线运动。 例1　一质点沿直线运动，其运动的x－t图像如图所示，则： (1)质点在 时间内离出发点越来越远；质点在 时间内离出发点越来越近；质点在 时间内没有运动． A．0～20 s B．20～30 s C．30～40 s D．40～50 s (2)质点离出发点的最远距离是 m. (3)质点在10 s时距离出发点 m，质点在 s时回到出发点． 答案　(1)AC　D　B　(2)50　(3)10　50 解析　(1)质点在0～20 s时间内和30～40 s时间内离出发点的位移越来越大，离出发点越来越远；质点在40～50 s时间内离出发点的位移越来越小，离出发点越来越近；质点在20～30 s时间内位移没有变化，故处于静止状态． (2)由题图知，t＝40 s时，质点离出发点的距离最远，最远距离为50 m。 (3)从题图上读出质点在10 s时距离出发点10 m；质点在50 s 时位移为0，即回到出发点。 例2　(多选)某物体的位移—时间图像如图所示，物体从t=0时刻开始运动;x-t图像是抛物线，则下列叙述正确的是 (　　) A.物体运动的轨迹是曲线 B.物体经8 s回到初始位置 C.物体运动的最大位移为80 m D.在0~8 s内物体做往返运动 答案　BCD 解析　x-t图像描述的是做直线运动物体的位移随时间的变化关系，虽然图像是抛物线，但运动轨迹是直线，A错误;从x-t图像可以看出，物体在0~8 s内的最大位移为80 m，8 s时回到初始位置，B、C正确;物体先远离出发点，后回到出发点，故物体做往返运动，D正确。 学生思考并回答问题。 新课讲授 五、位移和时间的测量 教师：我们在前面已经学习了位移和时间的相关概念，那么，我们该如何记录一个物体在一段时间内的位移呢? 学生：测量时间的工具有停表和沙漏;测量位移的工具有直尺。频闪照相机既可以测量时间，也可以测量位移。 教师：请大家同桌之间，一位同学手拿一支彩色画笔，另一位同学牵动一条长纸带，使纸带在笔下沿着直线缓慢向前移动，拿笔同学按照一定的时间间隔点击纸带(比如每秒1次)。我们可以从纸带上记录的点中得到什么信息? 学生：我们可以知道每两点间的时间间隔和两点间的位移。 教师：如果将上述实验中的人工打点自动化，就能制成一个打点计时器。在高中阶段，我们可以利用电磁打点计时器和电火花计时器来测量时间和位移。 师生：学生了解打点计时器的相关知识，师生共同总结。 (1)电磁打点计时器 使用交变电源的计时仪器；工作电压约为8 V，当电源频率是50 Hz时，每隔0.02 s打一次点． (2)电火花计时器 使用220 V交变电源，当电源频率是50 Hz时打点周期是0.02 s. 教师：请大家阅读一下教材中的“实验一练习使用打点计时器”，了解打点计时器的使用方法。 学生：实验操作 (1)把打点计时器固定在桌子上． (2)安装纸带． (3)把打点计时器的两个接线柱接到交变电源上． (4)启动电源，用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点．随后立即关闭电源． 2．注意事项 (1)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． (2)打点计时器不能连续工作太长时间，打完点之后应立即关闭电源． (3)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕，即统一测量出各个计数点与起始点之间的距离． (4)为减小实验误差，1、2、3、4…不一定是连续的计时点，可以每5个点(中间隔4个点)取一个计数点，此时两计数点间的时间间隔T＝0.1 s. 教师：请大家阅读一下教材中的“科学漫步——全球卫星导航系统”，说说你有什么收获。 例1　(1)打点计时器是记录做直线运动物体的 和 的仪器．电火花计时器是其中的一种，其工作电压是 ，电火花计时器靠电火花和墨粉打点，当交变电源的频率为50 Hz时，它每隔 s打一次点． (2)以下是练习使用电火花计时器的部分实验步骤，其中错误的操作是 ． A．把打点计时器固定在桌子上，把墨粉纸盘套在纸盘轴上，让纸带穿过限位孔 B．把打点计时器与8 V低压交变电源相连 C．用手水平拉动纸带，然后启动电源 D．关闭电源，取下纸带，用刻度尺测量某计数点与计时起点的距离x0，并算出时间t 答案　(1)时间　位移　220 V　0.02　(2)BC 例2　(1)电磁打点计时器使用的电源是 (填“交变8 V”或“交变220 V”)电源，电源频率为50 Hz时，如果每相邻的计数点间还有4个点未标出，则相邻两个计数点的时间间隔为 . (2)在“练习使用打点计时器”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A、B、C…五个点进行研究，这五个点和刻度尺标度对应的位置如图所示． 可求出A、C间的距离为 cm，C、E间的距离为 cm. 答案　(1)交变8 V　0.1 s　(2)3.15　6.15 学生动手操作 学生阅读并总结，然后利用教师准备的器材动手操作。 学生阅读并总结 课 堂 练 习 1.《墨经》中对时间概念下了正确的定义:“久，弥异时也”。下列关于时间和时刻的说法正确的是 (　　) A.上午8:30上第一节课，上午8:30表示的是时间间隔 B.时钟指针所指的某一位置表示的是时刻 C.3 s内与第3 s内指的是同一段时间 D.第2 s指的是从第2 s末到第3 s初 答案　B 解析　上午8:30指的是一个时间点，是时刻，A错误；时钟上指针所指的某一位置表示的是时刻，B正确；3 s内的时间间隔为3 s，第3 s内的时间间隔为1 s，它们不是同一段时间，C错误；第2 s指的是从第2 s初到第3 s初，D错误。 2.下列关于民间俗语中所说的时间，理解正确的是 (　　) A.用“做一天和尚，撞一天钟”表示做事得过且过，“一天”指时间间隔 B.用“三分钟热度”形容做事没有持久性，“三分钟”指时刻 C.用“冰冻三尺非一日之寒”形容做事情不能一蹴而就，“一日”指时刻 D.用“宁停三分，不抢一秒”进行交通安全教育，“三分”和“一秒”均指时刻 答案　A 解析　“一天”表示一个过程，是持续的量，为时间间隔，A正确；“三分钟”对应一个过程，是持续的量，为时间间隔，B错误；“一日”表示寒冷持续的过程，是持续的量，为时间间隔，C错误；“三分”对应一个过程，“一秒”对应一个过程，均是持续的量，均为时间间隔，D错误。 3.仔细观察如图所示的时间轴，下列说法正确的是 (　　) A.第2 s内是指时间轴上的C点 B.第3 s内是指时间轴上AD段 C.前4 s内是指时间轴上DE段 D.第3 s初是指时间轴上的C点 答案　D 解析　第2 s内是指时间轴上的BC段，故A错误；第3 s内是指时间轴上的CD段，故B错误；前4 s内是指时间轴上的AE段，故C错误；第3 s初是指时间轴上的C点，故D正确。 4.(多选)如图所示是一辆汽车做直线运动的x-t图像，关于线段OA、AB、BC、CD所表示的运动，下列说法正确的是(　　) A.这辆汽车最远距离出发点30 km B.AB段汽车静止 C.CD段表示汽车的运动方向与初始运动方向相同 D.0~4 h内，汽车的位移大小为30 km 答案　AB 解析　由题图可知，这辆汽车从O位置开始出发，最远距离出发点30 km，故A对;AB段图线平行于时间轴，表示位移不随时间变化，汽车处于静止状态，故B对;OA段表示汽车沿正方向运动，CD段表示汽车沿负方向运动，所以CD段汽车的运动方向与OA段汽车的运动方向相反，故C错;由题图可知0~4 h内，汽车的位移大小为0，故D错。 5.(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(　　) (　　) A.打点计时器应接交变电源，且所接交变电源的频率通常为50 Hz B.如果纸带上从A点到B点共有6个点，且打点计时器所接电源的频率为50 Hz，则从打A点到打B点经历的时间为0.12 s 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220 V的交变电源上，电火花计时器接在8 V的交变电源上 答案　AC 解析　电磁打点计时器使用8 V的低压交变电源，电火花计时器使用220 V的交变电源，且二者所接交变电源的频率通常为50 Hz，A正确，D错误;由于打点计时器每隔0.02 s打一个点，所以打下相邻计时点的时间间隔为0.02 s，从A点到B点共有6个点，中间有5个时间间隔，则从打A点到打B点经历的时间为5×0.02 s=0.1 s，B错误;点迹由密集变稀疏，说明相等时间内纸带的位移变大，即纸带运动变快，C正确。 课 堂 小 结 物理中矢量的正负不表示大小，只表示方向，当规定了正方向后，正值表示与正方向同向，负值表示与正方向反向。反之亦然。 板 书 设 计 2　时间　位移 一、时刻和时间间隔 1.时刻:指某一瞬间，它在表示时间的数轴上用点表示。 2.时间间隔:指某两个时刻之间的时间间隔，表示一段时间，在时间数轴上用线段表示。 二、位置和位移 1.坐标系:为了定量地描述物体的位置，需要在参考系上建立适当的坐标系。 坐标系构成要素: 原点、正方向、单位长度。 2.路程:物体运动轨迹的长度。 3.位移 (1)定义:由从初位置指向末位置的有向线段。 (2)物理意义:描述物体(质点)位置变化的物理量。 (3)大小:初、末位置间线段的长度。 (4)方向:初位置指向末位置。 4.矢量:在物理学中，像位移这样的物理量叫作矢量，它既有大小又有方向。 标量:在物理学中，像温度、路程这样的物理量叫作标量，它们只有大小，没有方向。 三、直线运动的位移 1.在一维坐标系中，做直线运动的物体的初位置为x1，末位置为x2，则物体的位移Δx=x2-x1。(如图) 2.坐标系中位移正负的意义:位移为正，表示位移的方向与规定的坐标轴正方向相同，位移为负，表示位移的方向与规定的坐标轴正方向相反。 四、位移－时间图像 (1)任一时刻所对应的位置 (2)任意一段时间内的位移 (3)发生一段位移所用的时间。 五、位移和时间的测量 (1)电磁打点计时器 使用交变电源的计时仪器；工作电压约为8 V，当电源频率是50 Hz时，每隔0.02 s打一次点。 (2)电火花计时器 使用220 V交变电源，当电源频率是50 Hz时打点周期是0.02 s。 作业 布置 1. 完成教材课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教学反思 本节课的教学中，要求学生了解时刻和时间间隔，并能以生活中熟悉的各种实例来阐释时刻和时间间隔，同时，要求学生明确路程和位移，也能以生活中常见的里程问题来说明问题。在引入了位移的概念之后，就可以在用数轴来表示时刻和时间间隔的基础上，用数轴(一维直线坐标系)来表示直线运动中物体的位置和位移。教学过程要与学生的实际接受能力相适应﹐符合学生对问题的认知规律。教师应围绕教材中的基本概念创设更接近学生生活实际的物理情境，由此提出问题，引导学生展开讨论，在充分交流的基础上，激发学生探究问题的兴趣。打点计时器的原理是本节课的一个难点，可以让学生分组合作探究其计时方法，为其原理的理解奠定基础，同时也能够加深学生对位移和时间的理解。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $