高中物理人教版 (2019)必修 第一册第一章 运动的描述2 时间 位移第一课时教案

第二节    时间和位移

第一课时    时刻  时间间隔  坐标系 位置 位移 路程

【教学目标】

1．知道时间间隔和时刻的概念以及它们之间的区别和联系。

2．理解位移的概念以及它与路程的区别。

3．认识一维直线坐标系，掌握坐标系的简单应用。

【重点难点】

重点：对位移概念的理解，知道时间与时刻、位移和路程的区别。

如何用教学上的坐标轴与实际的物理情景结合起来建立坐标系。

难点：某段时间在时间轴上的表示；位移的概念及其理解。

【核心素养发展】

核心知识

1、能够区分时刻和时间间隔

2、掌握位移的概念，知道位移和路程不同

3、体会用坐标方法描述物体位置的优越性，可用不同方法设计实验并体会比较，增强学生发现问题并力求解决问题的意识和能力。

4、知道直线运动的路程和位移的关系

核心能力

1、围绕问题进行充分的讨论与交流，联系实际引出时间、时刻、位移、路程等，要使学生学会抽象问题形象化的处理方法

2、培养学生对时间的认识由感性到理性的知识升华

科学品质

通过时间、位移的学习，让学生了解生活与物理的关系，学会用科学的思维看待事实。

教学方法

教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。

教具

多媒体设备（微机，软件）

【教学过程】

一、时刻和时间间隔

 1．时间轴上的一点表示某一时刻，

    时间轴上的一段表示一段时间。

物体的运动总是伴随着时间和空间而进行.

在表示时间的数轴上，时刻表示一个点，而两个点之间（即两个时刻之间）对应的线段表示时间间隔, 简称时间.

上面的时间轴表示上午前两节课开始和结束的时刻及两节课和课间休息持续的时间间隔.

例1：在时间轴上标出下列时刻或时间：

  ①第1s末、第2s初

②第1s、第2s

③前3s、后2s

 2．国际单位：秒（s），其它单位：小时（h）、分钟（min）

 3．实验室中常用秒表、打点计时器、频闪照相的方法测量时间。

二、坐标系

研究物体运动的过程中，我们经常需要准确描述物体所在的位置，地理上用纬度和经度来确定，而在生活中，军事上，大地测量等领域，常采用全球卫星定位系统（GPS）来确定方位。

要准确的描述物体的位置及位置的变化，需要建立坐标系。在高一物理里研究的主要是物体在一维空间里的运动，即沿一条直线运动，只需要建立直线坐标系就能确定物体的位置。

今后我们还将涉及到二维和三维的问题，现在我们重点来认识直线坐标系。

如果物体在一直线上运动（即在一维空间运动），则需建立直线坐标系，（例如汽车在平直的公路上行驶）；〖画图说明〗

如果物体在一平面内运动（即在二维空间运动），则需建立平面直角坐标系，（例如溜冰运动员在冰面上滑行）；

如果物体在三维空间内运动，则需建立三维直角坐标系，（飞行表演中的飞机）。

例2：某物体沿直线运动，（如图所示）为了定量描述物体的位置变化，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，建立直线坐标系。然后我们可以这么描述，若某一物体运动到A点，此时它的位置坐标xA=3m,若它运动到B点，则此刻它的坐标xB=-2m。

三、位置、位移和路程

 1．位置：运动物体在某时刻处在空间的某个点。坐标轴上的某一点即表示位置。

 2．位移：表示物体（质点）位置变化的物理量，用从初位置指向末位置的有向线段来表示。

⑴位移大小等于初末位置之间的距离，方向是由初位置指向末位置。

⑵位移由物体的初末位置决定，与物体的运动轨迹无关。

 3．路程：物体运动轨迹的长度

 4．位移和路程的关系

位移的大小一般小于路程，只有在单向直线运动中两者相等。

要点点拨:位移和路程的区别

1、质点的实际运动路径长度，叫路程，路程只有大小，单位是长度的单位。

2、位移是有向线段，线段的长度表示位移的大小，有向线段箭头的指向表示位移的方向，位移的单位是长度的单位。

3、路程是与质点的运动轨迹有关的，位移的大小则取决于物体初末时刻的位置变化。

例3．下列关于位移和路程的说法中，正确的是（   ）

A位移大小和路程不一定相等，所以位移才不等于路程

B位移的大小等于路程，方向由起点指向终点

C位移描述物体相对位置的变化，路程描述路径的长短

D位移描述直线运动，路程描述曲线运动

答案：C

解析：A选项表述的因果关系没有意义，故A错．位移的方向可以用从初位置指末位置的有向线段来表示，但位移的大小并不等于路程，往往是位移的大小小于等于路程，故选项B错．位移和路程是两个不同的物理量，位移描述物体位置的变化，路程描述物体运动路径的长短，所以选项C正确．位移的大小和路程不一定相等，只有当物体做单向直线运动时，位移的大小才等于路程．无论是位移还是路程都既可以描述直线运动，也可以描述曲线运动，故选项D也是错误的．

四、直线运动的位置和位移

 质点做直线运动，我们可以先建立一个直线坐标系，物体

（质点）的位置和位移可以在坐标系中表示出来。

（画图说明）

1．位置：xA＝－2m，  xB＝3m。

2．位移：

 A→B：＝5m

 B→A：＝－5m

 位移Δx的“＋”“－”含义：矢量Δx的“＋”“－”表示方向，不表示大小。

“＋”表示矢量的方向与所选的正方向相同；“－”表示与所选的正方向相反。

例4：质点由西向东运动，从A点出发到达C点再返回B点后静止。如图1－1－4所示，AC＝100 m，BC＝20 m，若以B点为原点，向东为正方向建立直线坐标系，则出发点的位置为________，B点位置为________，C点位置为________。

图1－1－4

解析：出发点距离原点B处80 m，并且在原点的左侧即负方向处，所以出发点的位置为－80 m；C点距离原点处20 m，并且处于原点的右侧即正方向处，所以C点位置坐标为20 m，B点在原点处，所以位置坐标为0。

答案：－80 m　0　20 m

五、板书设计

六、布置作业

教材22页 问题与练习1、2、3、4、6

七、教后记：

本节学习的位移、路程等概念是运动学的最基本、最重要的概念。深刻理解这些概念的确切含义，弄清它们之间的区别和联系，是进一步学习运动学知识的基础。

初步掌握位移的画法及简单的一维运算，教师要引导学生在阅读教材的基础上，结合具体实例，积极进行讨论、加以区别。

八、视野拓展

美研制出世界最精确的时钟

美国国家标准和技术研究院称，他们已研制出一种新的时钟，每秒钟能够可靠地振荡1000万亿次，因此有望成为世界上精确度最高的时钟。

在目前使用的计量单位中，时间计量是宇宙间测量精度最高的物理量。现在国际上使用最多的原子钟的振荡频率通常是数纳秒（一纳秒＝10亿分之一秒），它是通过调整超高频激光，使之和钯原子发射的光波频率相匹配而实现的。一般，全球定位系统卫星上都携带有原子钟，其精确度足以满足设计要求，可对地球进行精确的三点定位。

但是，物理学家希望能有振荡频率更快的时钟，用于科学前沿问题的研究，例如弄清决定电磁相互作用强度的所谓精细结构是否真的稳定等问题。科学家认为，这种新型时钟应当易于制造，且振荡频率应比相对较低的微波频率快1000倍。存在的问题是，没有一种装置能够如此快的计数。

为解决这一问题，美国国家标准和技术研究院时间及频率分部的计量科学家成立了一个研究小组，研制出“光学传动装置”。该装置可将激光光波的高速振动转化成振荡系数正好慢100万倍的激光强度的波动，并利用标准检波器来显示激光强度在1秒内所振荡的次数，然后将得到的数值乘上100万。