内容正文:
为了理解现象,首要条件是引入适当的概念,我们才能真正知道观察到了什么。
——物理学家海森堡
第二节 时间 位移
必修一
第一章 运动的描述
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学习目标
理解位移和路程的概念
知道时刻与时间的区别
了解位移-时间图像
终极目标:如何科学的描述一个物体的运动
能够区分标量与矢量
新课引入
1.MP5
2.无信号的手机
3.GPS 导航仪
4.普通墨镜
5.空水壶
被困沙漠,仅能选一样物品脱困,你会选择哪样?
时间与时刻
请问以下对“时间”的说法有什么不同?
1.时刻:是指某一瞬间,是状态量。
2.时间间隔:是指两时刻的间隔,是过程量。
高一(1)班的一名同学,17:30下课,17:45从学校校门出发,经过27分钟车程,18:12准时到达重庆市图书馆。他花了20分钟找到了想要借阅的图书,于18:32出发回家。
在物理学中,常用时间轴上的一个点表示时刻,用时间轴上的一段距离表示时间。
t
A
t2
B
t1
时刻
时刻
时间
第2s末
第3s初
第3s末
第3s内
前3s内
时间与时刻
请说明第2s末、第3s初、第3s末、第3s内与前3s内的区别,并在时间轴上标出来
坐标系——确认质点位置的方法
为标定物体位置,在参考系上建立坐标系。注意要规定原点,正方向和单位长度
1.直线运动——直线坐标系
A
2.平面运动——平面直角坐标系
3.空间运动——空间直角坐标系
B(x,y)
x
O
x/m
y/m
y
x/m
y/m
z/m
O
C(x,y,z)
x
y
z
位移——位置的改变
有了坐标系我们就可以确定物体的位置,那么当物体运动后,我们该如何描述物体的位置变化?
可见,采用路程不足以描述物体的位置变化。为此,物理学中,用位移来描述物体的位置变化。
思考:图中导航规划的三条路径有什么不同?又有什么相同?
位移——位置的改变
1.路程 s:质点运动轨迹的实际长度。
2.位移 x
(1)物理意义:描述物体位置变化的物理量。
(2)表示:从初位置指向末位置的有向线段。
A
B
(3)位移的方向:初位置指向末位置;
位移的大小:有向线段的长度。
矢量
直线运动的位移
思考:如图所示的甲虫从位置x1 = −4 cm爬到位置x2 = 3 cm处的过程中,位移是多少?那如果又从x2爬到x1呢?
∆x = x2 - x1 = 3 cm −(−4 cm)= 7 cm
∆x = x1- x2 = −4cm −3 cm= −7 cm
“−”表示什么?
(位移=末位置坐标-初位置坐标)
-1
5
0
4
3
2
1
-5
-4
-3
-2
x/cm
o
x1=-4cm
x2=3cm
x1
x2
Δx= x2 -x1
思考: Δx1和Δx2谁大?
注意:位移大小的比较只看绝对值。位移正负表示方向,不参与大小的比较
矢量与标量
标量相加——遵从算术运算的法则
矢量相加——遵从平行四边形定则
(标量与矢量区别的根本依据)
标量:只有大小,没有方向
例:路程、时间、质量、温度、长度、距离等
矢量:既有大小,又有方向
例:位移、速度、力等
思考:电流是矢量还是标量?
路程和位移
位移:
描述物体位置变化
路程:
质点运动轨迹的长度
标
矢
有
无
≤
路程和位移
1.某人站在楼房顶层从D点竖直向上抛出一个小球,上升的最大高度为20m,然后落回到抛出点D下方25 m处的B点,则小球在这一运动过程中通过的路程和位移分别为?位移大小为10m的位置有几个?
路程和位移
2.半径为R的圆在地面上不打滑的滚了半圈,求圆上A点的位移
A
A
2R
πR
θ
位移—时间图像(位置—时间图像)
一辆汽车在平直的高速公路上做匀速直线运动
x-t 图像的建立
(1)建系:横坐标-t,纵坐标-x
(2)描点:
(3)连线:用平滑的线连接各点
时间t/s 0 5.0 10.0 15.0 20.0
位置x/m 100 200 300 400 500
x/m
400
300
200
100
0
5
10
15
20
t/s
位移—时间图像(位置—时间图像)
x-t 图像意义:反映质点位移(或位置)随时间的变化规律
位移—时间可获取的信息:
(1)物体在某一时刻及所处的位置;
(2)物体在某段时间发生的位移;
(3)物体运动情况(运动方向、运动快慢);
位移—时间图像(位置—时间图像)
思考1:x-t 图像表示的是物体运动轨迹吗?
思考2:x-t 图像可以反映曲线运动吗?
x-t图像不是运动的轨迹!!!!
x-t图像仅能反映直线运动!!!
位移—时间图像(位置—时间图像)
1.根据x-t图像描述各质点的运动情况
P
交点P:三个质点t=1s时,在x=20m处相遇
t/s
x/m
2
20
40
0
-10
-20
a
b
c
d
10
30
1
3
4
a:质点静止在x=20m处
b:t=0时质点在x=0位置,沿正方向做匀速直线运动
c:t=0时质点在x=10m位置,沿正方向做匀速直线运动
d:t=2s时质点在x=0位置,沿正方向做匀速直线运动
位移—时间图像(位置—时间图像)
2.根据 x —t图像,A、B两物体哪个运动得快呢?
x2
x1
t1
α
t/s
x/m
A
B
0
β
斜率k:直线的倾斜程度
=v
C
斜率k
大小:v大小
正负:v方向
位移—时间图像(位置—时间图像)
练习3:如图,直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位置一时间(x-t)图线。
①汽车a是不是一直比汽车b运动得快?
②汽车a沿正方向做匀速直线运动;汽车b先沿正方向做减速运动,再沿负方向做加速运动。
结论: 若x-t 图像是一条曲线,某点切线的斜率表示物体在该点的速度。
位移和时间的测量——打点计时器
1.计时器结构
2.工作电压:8V或以下的交流电
3.打点时间:若交流电频率为50Hz,
打点时间间隔为T=0.02s
电磁打点计时器是一种使用交变电源的计时仪器,正常工作能够按照相同的时间间隔,在纸带上连续打点。
电磁打点计时器
位移和时间的测量——打点计时器
电火花打点计时器,它的计时原理与电磁打点计时器相同,不过,在纸带上打点的不是振针和复写纸,而是电火花和墨粉。
1.计时器结构
2.工作电压:220V交流电
3.打点时间:若交流电频率为50Hz,
打点时间间隔为T=0.02s
电火花打点计时器
位移和时间的测量——打点计时器
位移和时间的测量——打点计时器
位移和时间的测量——打点计时器
电磁打点计时器 电火花计时器
原理
电源
打点周期
优缺点
电磁作用下振针振动打点
脉冲电流经放电针、
墨粉纸盘放电打点。
约8V交流电源
220V交流电源
0.02s(频率:50HZ)
振针和纸带间的摩擦以及限位孔和
纸带间的摩擦,系统误差较大
阻力极小,
系统误差较小
位置 位移
坐标系
位移
位置和位移
定义:从初位置指向末位置的有向线段
一维直线坐标系、平面直角坐标系、三维立体空间坐标系
路程:质点运动轨迹的长度
物理意义:表示位置变化的物理量
大小:初、末位置间线段的长度
方向:初位置指向末位置
矢量和标量
x-t图像
反映物体在任意时刻的位置的图像
谢谢大家
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