内容正文:
1.2《时间 位移》讲义及典型例题
一、时刻和时间间隔
(1)时刻是指某一瞬间,在时间轴上用一个点表示。
(2)时间间隔是指某两个时刻之间的间隔,在时间轴上用一条线段表示。
(3)时间轴上的点和线段
二、位置和位移
1.路程:物体运动轨迹的长度。
2.位置:在坐标系中用坐标表示的物体所在的点。
3.位移:由初位置指向末位置的有向线段。
4.矢量:既有大小,又有方向的物理量。
5.标量:只有大小,没有方向的物理量。
三、直线运动的位移
1.一个物体沿直线从A点运动到B点,若A、B两点的位置坐标分别为xA和xB ,则物体的位移为
2. 在一维坐标系中,一个点对应一个位置,用这个点的坐标表示;有向线段对应一段位移,用两个坐标之差表示,即,的绝对值表示位移的大小, 为正表示位移方向与正方向相同, 为负表示位移方向与正方向相反。
四、位移-时间(x -t)图像
1.位移一时间图像:在直角坐标系中选时刻t为横轴,选位置坐标x为纵轴,其上的图线就是位置-时间图像。若将物体运动的初始位置选作位置坐标原点O,则位置坐标与位移大小相等(x=),位置-时间图像就成为位移-时间图像(x-t图像)。
①加速直线运动
②匀速直线运动
③静止
④反向匀速直线运动
⑤减速直线运动
2.图像的意义:从x-t图像可以直观地看出物体在不同时刻的位置和物体在不同时间内的位移。
五、位移和时间的测量
1.频闪照相的方法同时记录物体运动的时刻和位置。
频闪照相,是利用频闪光源(每隔固定时间闪光一次),对运动物体连续拍摄,一张照片上同时记录物体在不同时刻的多个位置。闪光灯两次闪光的时间间隔 T 恒定,相邻两个影像对应的时间相等。
2.用打点计时器来记录时间和位移。
电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,它的工作电压约为8V。当电源频率为50HZ时,它每隔0.02秒打一次点。它的结构如下图所示。
打点计时器和纸带配合,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。学校实验室中常用的打点计时器有电磁打点计时器和电火花打点计时器。
典型例题
例题1.钓鱼岛自古就是我国的领土,它到温州的直线距离为 若某天我国海监船为维护我国对钓鱼岛的主权,早上点分从温州出发去钓鱼岛巡航,航行了,历时时分到达钓鱼岛。下列说法中正确的是( )
A.点分是指时间间隔
B.时分是指时刻
C.该海监船位移大小为,路程为
D.因为海监船比较大,所以任何情况下不可以将它看成质点
【答案】C【详解】A.8点20分出发,是指时刻,而不是时间间隔,A错误;
B.8 时20分是运动所经历的时间,是时间间隔,而不是指时刻,B错误;
C.位移是从初位置指向末位置的有向线段,大小为356km,路程是实际运动的轨迹的长度,为480km,C正确;
D.在研究海监船运动的时间时,其大小可以忽略,可以将它看成质点,D错误。
例题2.根据图中的时间坐标轴,下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是( )
A.是时刻,对应数字1,叫作第1s末,也等于第2s初
B.是时间间隔,叫作前2s内,也可以叫作第2s内
C.是时间间隔,代表第3s内,时长为1s
D.这段间隔叫作内
【答案】AC【详解】A.是时间轴上的一个点,表示时刻,对应数字,叫作第末,也等于第初,故A正确;
B.是时间轴上的一段长度,表示时间间隔,叫作前内,而第内是指这段时间间隔,故B错误;
C.表示两个时刻之间的时间间隔,代表第内,时长为,故C正确;
D.这段时间间隔叫作第内,而内是指这段时间间隔,故D错误。
例题3.如图所示,从高出地面3 m的位置竖直向上抛出一个小球,它上升5 m后回落,最后到达地面。小球从抛出点到落地点的路程和位移大小分别为( )
A.13 m,13 m B.3 m,13 m C.13 m,3 m D.3 m,3 m
【答案】C【详解】小球上升的路程为,从最高点到地面的路程为,故总路程为
抛出点到落地点的直线距离为,所以位移大小为。
例题4.如图为中国的太极图,其中大圆的半径为,圆心在点(图中未画出),和是直径;中央“S”形部分由两个半径均为的半圆组成。某人晨练时自点出发,既可以经、、回到,也可以经、、回到。下列说法中正确的是( )
A.经、、回到,此人经历的路程是
B.经、、回到,此人的位移是
C.经、、回到,此人的位移是
D.经、、回到,此人经历的路程是
【答案】A【详解】A.经B、C、O回到,此人经历的路程是,故A正确;
B.经B、C、O回到,初末位置相同,此人的位移是0,故B错误;
C.经B、C、D回到,初末位置相同,此人的位移是0,故C错误;
D.经B、C、D回到,此人经历的路程是,故D错误。
例题5.如图所示为A、B两人骑自行车在同一直线上运动的位移图像,由图像知( )
A.A、B两人同向行驶
B.A、B两人在第1s末相遇
C.在4s内,A行驶的路程比B行驶的路程多
D.在5s末,A的位移比B的位移大
【答案】D【详解】A.图像表示物体的位置随时间的变化,图像上的任意一点表示该时刻的位置。在0~2s内,A沿着x轴负方向运动,B沿着x轴正方向运动,两人运动方向相反,故A错误;
B.由图像可知A、B两人在第1s末位置不相同,因此两人在该时刻没有相遇,故B错误;
C.在4s内,A从30m位置走到6m处,走的路程为24m;B先从零位置到达25m位置,然后静止2s,即此时B的路程为25m,则在4s内,A的路程小于B的路程,故C错误;
D.在5s内,A从30m位置走到零位置,位移大小为30m;B先从零位置到达25m位置,然后静止2s,再向负方向运动12.5m,则B的位移大小为12.5m。因此在5s末,A的位移比B的位移大,故D正确。
例题6.如图所示,一小球从A点垂直向上抛出,到达最高点B后,返回落至地面C处,AB、AC间距离如图所示。
(1)若以A点为坐标原点,竖直向上为正方向,A、B、C三点位置坐标分别为xA=______m,xB=______m,xC=______m。AB间位移△xAB=______m,BC间位移△xBC=______m,△xAB______△xBC;(填“>”“<”或“=”)
(2)若选地面C为坐标原点,竖直向上为正方向,则A、B、C三点的位置坐标分别为xA'=______m,xB'=______m,xC'=______m。AB间位移△xAB'=______m,BC间位移△xBC'=______m。
【答案】 0 5 -3 5 -8 < 3 8 0 5 -8
【详解】(1)[1][2][3][4][5][6]若以A点为坐标原点,竖直向上为正方向,则A点的坐标为0;B点的坐标为5m;C点的坐标为-3m;AB间的位移5m
BC间的位移-8m
所以
(2)[7][8][9][10][11]若选地面C为坐标原点,竖直向上为正方向,则A点的坐标为3m;B点的坐标为8m;C点的坐标为0m;AB间的位移5m
BC间的位移-8m
例题7.如下图所示,一辆汽车沿着马路由A地出发经B、C两地到达D地。D与A、C两地恰好在一条直线上,汽车行驶的路程是多少?位移又是多少?方向如何?
【答案】2200m;1800m;方向为北偏东53°或东偏北37°
【详解】路程是物体运动实际的轨迹长度,为
位移是初位置指向末位置的有向线段,则位移大小为
设位移方向为北偏东,则
即位移方向为北偏东53°或东偏北37°
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