1.2.2 位移—时间图像　位移和时间的测量 课件 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件聚焦位移—时间图像的物理意义及应用，结合打点计时器的使用与位移时间测量，通过汽车位置信息表格引导学生描点作图，搭建从数据到图像的学习支架，衔接位置与位移的概念关联。 其亮点在于以情境引领和典例精研深化科学思维，如通过龟兔赛跑x-t图像辨析相遇点，结合实验操作培养科学探究，明确打点计时器使用步骤与注意事项。助力学生构建运动观念，教师可依托系统内容提升教学效率。

第2课时　 位移—时间图像 位移和时间的测量 【学习目标】 1.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。 2.了解两种打点计时器的结构和工作原理,并学会安装和使用。 3.会用打上点的纸带计算物体运动的位移和时间。 【情境引领】 一辆汽车沿平直公路行驶,如表是汽车在各时刻的位置信息。 时刻t/s 0 4.9 10.0 15.1 19.9 位置x/m 0 100 200 300 400 问题1:你能否结合表中汽车在各时刻的位置信息在x-t坐标系中用图像表示出来? 提示:如图,时刻t为横轴,位置x为纵轴,建立直角坐标系,结合表中汽车在各时刻的位置信息在坐标系中描点,并用平滑的线连接起来。 问题2:汽车的x-t图像是否表示汽车的运动轨迹? 提示:汽车的x-t图像表示的是汽车位置随时间的变化情况,并不能表示汽车实际运动的轨迹。 【新知导学】 1.位置—时间图像:在直角坐标系中选______为横轴,选______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_________选作位置坐标原点O, 则位置与_________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_____。 时刻t 位置x 初始位置 位移大小 位置 4.由x-t图像能获得的信息 (1)直观地看出物体在不同时间内的位移和发生某段位移所用的时间。 (2)判断质点的运动情况。若图线与t轴平行,表示质点静止;若图线是一条倾斜的直线,表示质点在相等时间内位移相等,质点做匀速直线运动。 (3)图像不过原点,说明开始计时时质点的位置不为零,或经过一段时间才开始运动。 (4)两图线相交,表示两质点在这一时刻位于同一位置(即相遇)。 (5)x-t图像只能描述直线运动,不能描述曲线运动。 【思考】如图所示为甲、乙两物体的位移随时间变化的图像。 (1)甲、乙两物体是不是同时出发?是不是从同一位置出发? (2)甲、乙两个物体在0~10 s内位移各为多少? (3)两图线的交点表示什么? 提示:(1)不是同时出发,甲在t甲=0时刻出发,乙在t乙=5 s时刻出发;不是从同一位置出发,甲从x=15 m处出发,乙从坐标原点处出发。 (2)在0~10 s内甲的位移大小Δx甲=20 m-15 m=5 m,在0~10 s内乙的位移大小Δx乙=20 m。 (3)t=10 s时刻,甲、乙的位置相同,即两物体相遇。 【辨析明理】 (1)位置—时间图像就是位移—时间图像。(　　) (2)x-t图像中的图线表示质点运动的轨迹。(　　) (3)x-t图像只能描述直线运动,不能描述曲线运动。(　　) 提示:(1)×　(2)×　(3)√ 【典例精研】 [典例1](教材P34T1改编)龟兔赛跑的故事告诉我们做人不能骄傲,做事要坚持不懈。设乌龟与兔子在同一直线上运动,且兔子在比赛途中睡了一觉,作出它们的位移(x)—时间(t)图像如图所示,则下列说法正确的是(　　) A.图线甲表示的是乌龟的运动 B.兔子先跑到终点 C.两图线的交点表示乌龟与兔子相遇 D.乌龟一直在追兔子 √ 【解析】选C。由题意可知,图线甲表示的是兔子的运动,故A错误;由题可知,乌龟先跑到终点,故B错误;x-t图像的交点表示在同一位置,所以两图线的交点表示乌龟与兔子相遇,故C正确;由题图可知,乌龟先追兔子,在某时刻后,兔子追乌龟,故D错误。 [典例2]一辆汽车沿着平直道路行驶,在t=0到t=40 s的时间内,汽车的x-t图像如图所示,则这40 s内汽车 (　　) A.在前10 s内向负方向运动 B.在10~20 s内没有运动 C.离出发点最远距离为750 m D.在20~40 s内驶离出发点 √ 【解析】选B。 【复盘升华】 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 【新知导学】 1.两种打点计时器 电磁打点计时器和电火花计时器都是使用_____电源的计时仪器,工作电压 分别为________和______,当电源频率为50 Hz时,打点周期为______。  交流 8 V左右 220 V 0.02 s 2.时间的测量 从能够看清的某个点开始(起始点),往后数出若干个点,数出时间间隔 个数n,则这段时间为t=______ s。 3.位移的测量 用_______测量纸带上两个点之间的距离,即为相应时间间隔内物体的 位移大小。 0.02n 刻度尺 4.实验操作 (1)了解打点计时器的构造,把打点计时器固定在桌子上并将纸带穿过打点计时器的两个限位孔。 (2)把打点计时器的两个接线柱接到交流电源上。 (3)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。 (4)取下纸带从能够看清的某个点开始(起始点),往后数出若干个点。如数出n个点,算出纸带从起始点到第n个点的运动时间t。 (5)用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。 5.注意事项 (1)打点时,应先_________,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_____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到起始点之间的距离。 (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=____ s。 (电源频率为50 Hz) 接通电源 关闭 0.1 【思考】电磁打点计时器与电火花计时器的工作原理是否相同? 提示:不同,电磁打点计时器在纸带上打点的是振针和复写纸,电火花计时器在纸带上打点的是电火花和墨粉。 【辨析明理】 (1)电火花计时器的工作电压为220 V的直流电。(　　) (2)打点计时器打点完毕,应立即关闭电源。(　　) (3)若电源频率为50 Hz,每隔4个点取一个计数点,则相邻计数点间时间间隔为0.08 s。(　　) 提示:(1)×　(2)√　(3)× 【典例精研】 角度1　打点计时器的使用 [典例3]打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材,请你完成下列有关问题: (1)如图A、B是两种打点计时器的图片,其中A是__________计时器。  (2)电磁打点计时器使用的电源为_______。  (3)练习使用打点计时器,基本步骤如下: A.当纸带完全通过计时器后,及时关闭开关 B.将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器 C.用手拖动纸带运动 D.接通打点计时器开关 上述步骤正确的顺序是________(按顺序填写编号)。  【解析】(1)由图可知B是电磁打点计时器,A是电火花计时器。 (2)电磁打点计时器使用8 V左右的交流电源。 (3)练习使用打点计时器,将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器,先接通打点计时器开关,然后用手拖动纸带运动,当纸带完全通过计时器后,及时关闭开关。故上述步骤正确的顺序是BDCA。 答案:(1)电火花　(2)8 V左右的交流电源　(3)BDCA 角度2　位移和时间的测量 [典例4]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、D、E五个计数点进行研究,这五个点和刻度尺标度对应的位置如图所示。 (1)打点计时器使用的电源是我国民用电(频率为50 Hz),如果每相邻的计数点间还有4个点未标出,则A、C两个计数点间的时间间隔为_________。  (2)A、C两个计数点间的距离为__________cm,C、E两个计数点间的距离为__________cm。  【解析】(1)如果打点计时器使用频率为50 Hz的交流电源,每相邻的计数点间还有4个点未标出,则相邻两个计数点间的时间间隔为5×0.02 s=0.1 s,所以A、C两个计数点间的时间间隔为2×0.1 s=0.2 s; (2)刻度尺的分度值是1 mm,读数时应估读到毫米的下一位,即A、C两个计数点间的距离xAC=(3.15-0) cm=3.15 cm,C、E两个计数点间的距离为xCE=(9.30-3.15) cm=6.15 cm。 答案:(1)0.2 s　(2)3.15　6.15 课堂检测 1.如图所示是某物体做直线运动的x-t图像,在A→B→C→D→E过程中,下列描述正确的是 (　　) A.A→B过程,物体运动了5 m B.B→C过程,物体静止在5 m的位置 C.A→D过程,物体运动的位移与路程都为3 m D.A→E过程,物体的位移为8 m √ 【解析】选B。由题图可知A→B过程,物体运动了2 m,A错误;B→C过程, 物体位置未发生改变,可知物体静止在5 m的位置,B正确;A→D过程,物体 的位移为-3 m,路程为(2+5)m=7 m,C错误;A→E过程,物体的位移为(-5-3) m =-8 m,D错误。 2.(多选)如图所示为甲、乙在同一直线上运动时的x-t图像,以甲的出发点为原点,出发时间为计时的起点,则下列说法中正确的是 (　　) A.甲、乙同时出发 B.0~t3这段时间内,甲、乙位移相同 C.甲开始运动时,乙在甲的前面x0处 D.甲在途中停止运动了一段时间,而乙没有停止 √ √ √ 【解析】选A、C、D。由题图知,甲、乙计时起点都是零,同时出发,故A正确;0~t3这段时间内,甲、乙位移不相等,因为它们的初始位置不同,而末位置相同,故B错误;由初始位置坐标可知x甲=0,x乙=x0,故C正确;在t1~t2时间内甲位置坐标没发生变化,即此段时间甲停止运动,乙没有停止,故D正确。 3.如图所示是某同学练习使用电火花计时器时得到的纸带。若所用电源 的频率为50 Hz,从打下A点到打下B点共历时______s。由图中的刻度尺 可读得,从A点到B点的位移大小是_______cm。  【解析】所用电源的频率为50 Hz,则每隔0.02 s打一个点,从打下A点到打下B点共14个点迹,共13个打点间隔,所以历时t=13×0.02 s=0.26 s。由图可读得,从A点到B点的位移大小是10.10 cm。 答案:0.26　10.10 $