高中物理人教版 (2019)必修 第一册第一章 运动的描述2 时间 位移背景图ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册第一章 运动的描述2 时间 位移背景图ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了素养·目标定位，课前·基础认知，课堂·重难突破，知识概览，时刻和时间间隔，一时间间隔与时刻，重难归纳，答案CD，二位置与位移，答案BD等内容，欢迎下载使用。
随 堂 训 练
目 标 素 养1.知道时间间隔和时刻的区别与联系。2.掌握路程和位移的概念,明确位移的矢量性。3.知道标量与矢量的定义及二者的区别。4.会用一维坐标表示时刻和时间、位置和位移。5.理解位移—时间图像,理解图像的物理意义。6.认识打点计时器,会用打点计时器测量时间和位移。
微思考1老张起床后外出进行晨练,在公园里碰见朋友老李。“早来了,老李,练了多长时间了?”“十分钟左右吧,现在是什么时间?”老李说。“大约六点。”老张回答。对话中的两个“时间”是时间间隔还是时刻?提示:第一个“时间”为时间间隔,第二个“时间”为时刻。
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。 (1)坐标系的要素:坐标原点、　正方向　、单位长度、物理量和物理量的单位。 (2)坐标系的应用:描述物体的位置和位置的变化。2.路程。物体运动　轨迹　的长度。 
3.位移。(1)概念:由初位置指向末位置的有向线段。(2)大小:有向线段的　长度　。 (3)方向:从初位置指向末位置,即有向线段的　方向　。 4.矢量和标量。(1)矢量:像位移这样的物理量叫作矢量,它既有大小又有　方向　。 (2)标量: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　。 
微思考2中考结束后,爸爸准备带小明去参观清华、北大等学校,并让小明设计出行路线,路线起点为济南,终点为北京。他有三种方式可供选择:一是乘长途汽车;二是坐高铁;三是乘飞机。三种出行方式的路程是否相同?位置的变化是否相同?如何描述位置的变化?提示:三种方式路程不同,但结果是一样的,即都是从济南到北京,初位置一样,末位置一样,即位置的变化一样。可以用一条从济南到北京的有向线段,即位移来描述位置的变化。
三、直线运动的位移1.直线运动的位移。如图,做直线运动的物体,它的初位置为x1,末位置为x2,则物体的位移大小等于末位移与初位置坐标之差,即Δx=　x2-x1 。
2.Δx的正负。(1)Δx为正,则位移的方向指向x轴的　正方向　(选填“正方向”或“负方向”)。 (2)Δx为负,则位移的方向指向x轴的　负方向　(选填“正方向”或“负方向”)。 
微训练质点由西向东运动,从A点出发到达C点再返回B点后静止。如图所示,lAC=100 m,lBC=20 m,若以B点为原点,向东为正方向建立一维坐标系,则出发点的位置为　　　,B点位置为　　　　,C点位置为　　　　。 
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
四、位移—时间图像1.位置—时间图像。如图,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。 
2.x-t图像。如果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,又称x-t图像。 
五、位移和时间的测量1.打点计时器的比较。
2.测量位移和时间的方法。(1)测位移:照相法或频闪照相法、打点计时器法。(2)测时间:可用钟表、打点计时器。
微判断(1)电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,当频率是60 Hz时,打点计时器每隔0.02 s打一个点。(　　)(2)根据打点计时器打出的纸带,我们只可以从纸带上直接得到两点间位移。(　　)(3)如图所示,用电源频率为50 Hz的电磁打点计时器在纸带上连续打下了六个点,则a至f之间的时间为0.12 s。(　　)
1.时刻与时间间隔的比较
2.时刻、时间间隔在时间轴上的表示
两点注意:(1)第n s内与n s的意义不同:前者指时间间隔为1 s,后者指时间间隔为n s。(2)第n s末与第(n+1) s初是同一时刻。
火车站广播:从北京驶往广州的××次列车将于11时20分到达本站1号站台,停车12分钟,请旅客们做好登车准备。这里的“12分钟”是指时间间隔还是时刻?火车正点驶离本站的时刻是多少?提示:“12分钟”是指停车的时间间隔,火车正点驶离本站的时刻是11时32分。
特别提醒生活中有时使用的物理概念不是十分严谨,所以判断生活中的物理概念要注意结合具体的生活情景。
典例剖析【例1】(多选)根据如图所示的时间坐标轴,下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是(　　) A.t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s内,也可以称为2 s时B.0~t2表示时间间隔,称为最初2 s内或第2 s内C.t2~t3表示时间间隔,称为第3 s内D.tn-1~tn表示时间间隔,称为第n s内
解析:t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s初,故选项A错误;0~t2表示时间间隔,称为最初2 s内或前2 s内,第2 s内表示1 s末到2 s末这1 s的时间间隔,故选项B错误;t2~t3表示时间间隔,称为第3 s内,故选项C正确;tn-1~tn表示时间间隔,称为第n s内,故选项D正确。
规律总结时间间隔对应着某个事件所经历的某个过程,时刻对应着某个事件开始、结束或进行到某一状态时所对应的瞬间。解答本题时可以通过画时间轴的方法来区分时刻与时间间隔,时刻对应时间轴上的一个点,而时间间隔则对应时间轴上的一条线段。
学以致用1.(多选)以下计时数据表示时间间隔的有(　　)A.中央电视台的《新闻联播》节目每天19:00开始B.扬州电视台一生活类节目每次播出大约30 minC.某校运动会女子100 m赛跑的最好成绩是13 sD.某校作息时间表上写有起床6:00,第一节课7:30答案:BC
解析:中央电视台的《新闻联播》节目每天19:00开始, “19:00”是一个时间点,是时刻,选项A错误;扬州电视台一生活类节目每次播出大约30 min,“30 min”是一段时间,是时间间隔,选项B正确;某校运动会女子100 m赛跑的最好成绩是13 s,“13 s”是一段时间,是时间间隔,选项C正确;某校作息时间表上写有起床6:00,第一节课7:30,“6:00”“7:30”是两个时间点,是时刻,选项D错误。
重难归纳1.位移与路程。
2. 对坐标系的理解。(1)建立坐标系的意义:可以定量地描述物体的位置及位置变化。(2)坐标系相对于参考系是静止的。(3)坐标系的三要素:原点、正方向、单位长度。(4)物体在坐标系中的坐标值有正有负,这里的正负不表示大小,仅表示方向。
1.在图中,A处的两个同学分别沿图中直线走到B(图书馆)、C(操场)两个不同位置,经测量知,路程是相同的,他们的位移相同吗?为什么?
提示:位移不同,原因是方向不同。
2.右图是正在踢球的运动员,如果要描述踢球运动员的位置,你认为应该怎样建立坐标系?提示:可以以足球场中央为坐标原点,向东为x轴正方向,向北为y轴正方向,建立水平面内的平面直角坐标系,来准确地描述足球运动员的位置。
典例剖析【例2】如图所示坐标纸上为相同边长的正方形,甲、乙两只蚂蚁分别同时从水平桌面上的P、M点出发,它们的爬行轨迹如图中实线所示,10 s后它们分别到达图中的Q、N点。若lPQ=lMN,下列说法正确的是(　　)A.它们的路程相同B.甲、乙的位移相同C.乙的位移较大D.它们的位移方向相互垂直答案:D
解析:因为lPQ=lMN,所以甲、乙两只蚂蚁的位移大小相等,但由题图可知方向并不相同,故选项B、C错误;由题图可知,甲的路程大于乙的路程,选项A错误;甲的位移方向由P指向Q,乙的位移方向由M指向N,相互垂直,故选项D正确。
特别提醒位移与路程的“可能”与“不可能” (1)位移与路程永远不可能相同。因为位移是矢量,既有大小又有方向;而路程是标量,它只有大小没有方向。 (2)位移的大小与路程有可能相等。例如,物体做单向直线运动时,位移的大小等于路程。
学以致用2.(多选)物体做直线运动时可以用坐标轴上的坐标表示物体的位置,用坐标的变化量Δx表示物体的位移。如图所示,一个物体从A运动到C,它的位移Δx1=-4 m-5 m=-9 m;从C运动到B,它的位移Δx2=1 m-(-4 m)=5 m。下列说法正确的是(　　)A.C到B的位移大于A到C的位移,因为正数大于负数B.A到C的位移大于C到B的位移,因为“+”“-”表示位移的方向,不表示大小C.因为位移是矢量,所以这两个矢量的大小无法比较D.物体由A到B的位移Δx=Δx1+Δx2
解析:位移是矢量,“+”“-”表示位移的方向而不表示位移的大小,A到C的位移大于C到B的位移,选项A、C错误,B正确;A到B的位移Δx=1 m-5 m=-4 m,即Δx=Δx1+Δx2,选项D正确。
重难归纳从x-t图像上能够获取的信息。1.任一时刻质点的位移。2.质点发生某段位移所用的时间。3.图线:表示质点在这个运动过程中位移随时间变化的关系,图线上的每一个点表示质点某时刻所在的位置。
4.交点:两图线的交点表示两质点在这一时刻相遇,如图中P点所示。5.截距:图像不过原点时,若从纵轴开始,则表示开始计时时,位移不为零(如图中甲所示)。若从横轴开始,则表示计时一段时间后,质点才开始运动(如图中乙所示)。
有一天,兔子和乌龟赛跑,兔子认为赢乌龟太轻松了,决定先打个盹,再追上乌龟。乌龟一刻不停地努力向前爬,当兔子醒来的时候,乌龟已经远远超过了兔子。下图是“龟兔赛跑”的x-t图像。
(1)哪一条图线表示乌龟的运动?哪一条图线表示兔子的运动?兔子从什么时候、什么位置开始睡觉?在什么时候乌龟悄悄地爬过兔子身旁?(2)兔子睡了多长时间?兔子醒来时乌龟在什么地方?谁先到达终点?提前多长时间到达?
提示:(1)由题意可知,图线OBCE表示乌龟的运动,图线OABDF表示兔子的运动。兔子从t1时刻开始睡觉,位置是距出发点x1的位置。在t2时刻乌龟悄悄地爬过兔子身旁。(2)兔子睡觉的时间是从t1到t3,时间长度为t3-t1。当兔子醒来时乌龟在离原点x2的地方。乌龟先到达终点,兔子后到达终点,提前到达的时间间隔为t5-t4。
典例剖析【例3】(多选)物体甲、乙的x-t图像如图所示,由图可知(　　)A.从第10 s起,两物体运动方向相同B.两物体由同一位置开始运动C.乙比甲迟10 s开始运动D.25 s末甲、乙相遇答案:ACD
解析:从第10 s起,两物体都向正方向运动,选项A正确;甲物体从距原点20 m处开始运动,乙从原点开始运动,选项B错误;甲从开始计时起运动,乙从10 s末开始运动,选项C正确;25 s末甲、乙都位于距原点30 m处,选项D正确。
规律方法图像问题的分析方法 (1)识别图像:看清两坐标轴代表的物理意义,弄清图像反映的物理量间函数关系。 (2)根据图像的点、线、斜率、截距等的物理意义,结合问题分析。
学以致用3.(多选)一辆汽车在教练场上沿着平直道路行驶,以x表示它相对于出发点的位移。下图为汽车的x-t图像,则下列说法正确的是(　　)A.汽车离出发点最远距离为30 mB.汽车一直沿正方向运动C.汽车在10 s至20 s内做匀速直线运动D.第40 s末汽车返回到出发点答案:AD
解析:从图像来看0~10 s汽车沿正方向运动了30 m;10~20 s汽车静止;20~40 s汽车沿负方向运动,第40 s末回到出发点,综上所述选项A、D正确,B、C错误。
四 实验:位移和时间的测量
重难归纳【实验目的】1.了解两种打点计时器的构造和原理。2.练习使用打点计时器。【实验原理】打点计时器是一种使用交变电源的计时仪器,当电源频率为50 Hz时,它每隔0.02 s打一次点。打点计时器和纸带配合,可以记录物体运动的时间及在一段时间内的位移。
【实验器材】电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源、复写纸、导线、刻度尺、纸带。【实验步骤】1.把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带。2.把打点计时器的两个接线柱接到交变电源上(电磁打点计时器接8 V低压交变电源,电火花计时器接220 V交变电源)。
3.先接通电源开关,再用手水平拉动纸带,纸带上就打下一行小点,随后立即关闭电源。4.取下纸带,从能看得清的某个点开始,往后数出若干个点,如果共有n个点,那么n个点的间隔数为n-1个,则纸带的运动时间Δt=(n-1)×0.02 s。5.用刻度尺测量出从开始计数的点到第n个点的距离x。6.测量之前,自己先设计一个表格,用来记录时间及位移。
【数据处理】选取点迹清晰的纸带,将刻度尺的零刻度线跟开始计数点“0”点对齐,如图甲所示,然后依次读出点1,2,3,…到0点的距离。
【误差分析】刻度尺测量长度产生误差。【注意事项】1.打点前应把手停在靠近打点计时器的位置。2.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。3.打点后应立即关闭电源。4.读数时应估读到分度值的下一位。
典例剖析【例4】用打点计时器可测纸带运动的时间和位移。下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤,按照你对实验的理解。在各步骤空白处填上适当的内容,然后按实际操作的合理顺序,将各步骤的字母代号按顺序写在空白处。A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线,导线的另一端分别接在低压　　　　(选填“交变”或“直流”)电源的两个接线柱上。 
B.把电磁打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过　　　　,并压在　　　　下面。 C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离x。D.切断电源,取下纸带,如果共有n个清晰的点,则这段纸带记录的时间t=　　　　　　。 E.打开电源开关,再用手水平地拉动纸带,纸带上打下一系列小点。实验步骤的合理顺序是　　　　　　。 答案: 交变　限位孔　复写纸　(n-1)×0.02 s　BAEDC
解析:电磁打点计时器使用8 V低压交变电源,纸带应穿过限位孔并且压在复写纸的下面,n个清晰点记录的时间为(n-1)个间隔的时间,为(n-1)×0.02 s,实验步骤合理的顺序为BAEDC 。
学以致用4.打点计时器所用电源的频率为50 Hz,某次实验中得到的一条纸带,用毫米刻度尺测量,如图所示。纸带在A、C间的距离为　　　　 m,时间间隔为　　　　 s;在A、D间的距离为　　　　 m,时间间隔为　　　　 s。 
答案:0.014 0　0.04　0.025 0　0.06
解析:由题意知,相邻两点间的时间间隔为0.02 s。A、C间的距离为14.0 mm=0.014 0 m,A、C间的时间间隔为0.04 s。A、D间的距离为25.0 mm=0.025 0 m,A、D间的时间间隔为0.06 s。
1.(多选)如图所示,时间轴上标注的线段和点分别指下列哪些时间或时刻(　　)A.1 s、5 sB.1 s、第5 s末C.第3 s、第6 s初D.第3 s、第5 s末答案:CD解析:题图中的线段表示第3 s,时刻为第5 s末或第6 s初,故选项C、D正确。
2.关于矢量和标量,下列说法错误的是(　　)A.矢量是既有大小又有方向的物理量B.标量是只有大小没有方向的物理量C.位移-10 m比5 m小D.-10 ℃比5 ℃的温度低答案:C解析:由矢量和标量的定义可知,选项A、B正确;-10 m的位移比5 m的位移大,负号不表示大小,仅表示位移方向与正方向相反,选项C错误;温度是标量,-10 ℃比5 ℃的温度低,负号表示该温度比0 ℃低,正号表示该温度比0 ℃高,选项D正确。
3.(多选)关于打点计时器及其操作,下列说法正确的是(　　)A.打点计时器是一种计时仪器,若使用电源的频率为50 Hz,则每隔0.02 s打一次点B.电磁打点计时器使用的是约8 V的交变电源或直流电源,而电火花计时器使用的是220 V的交变电源C.实验操作时,先接通打点计时器,然后让物体带动纸带运动D.实验操作时,让物体带动纸带运动的同时接通打点计时器答案:AC
解析:打点计时器是一种计时仪器,若使用电源的频率为50 Hz,则每隔0.02 s打一次点,选项A正确;电磁打点计时器的工作电源是约8 V的交变电源,选项B错误;实验操作时,应先接通打点计时器,等打点计时器工作稳定后让物体带动纸带运动,选项C正确,D错误。
4.(多选)下图为某学校田径运动场跑道的示意图,其中A点是所有跑步项目的终点,也是400 m、800 m 赛跑的起跑点,B点是 100 m 赛跑的起跑点。在一次学校运动会中,甲、乙、丙三位同学分别参加了100 m、400 m 和800 m赛跑,则从开始比赛到比赛结束时(　　)A.甲的位移大小最大B.丙的位移大小最大C.乙、丙的路程相等D.丙的路程最大答案:AD
解析:甲同学的初、末位置直线距离为100 m,位移大小为100 m,路程也是100 m;乙同学路程为400 m,但初、末位置重合,位移大小为零;丙同学路程为800 m,初、末位置重合,位移大小为零,所以甲的位移大小最大,丙的路程最大,选项A、D正确。
5.甲、乙两物体做直线运动的位移—时间图像如图所示,则下列说法正确的是(　　)A.甲开始运动的时刻比乙晚t1B.t=t2时刻,两物体相距最近C.t=t2时刻,两物体相距最远D.甲、乙两物体的运动方向相同答案:B
解析:甲从t=0时刻开始运动,乙开始运动的时刻比甲晚t1,选项A错误;当t=t2时两图线相交,两物体相遇,此时相距最近,选项B正确,C错误;图线甲的斜率为负,图线乙的斜率为正,则两物体的运动方向相反,选项D错误。
6.如图所示,一辆汽车从超市出发,向东行驶了300 m到达电影院,继续行驶了150 m到达度假村,又向西行驶了950 m到达博物馆,最后回到超市。以超市所在的位置为原点,以向东的方向为正方向,用1个单位长度表示100 m,建立直线坐标系。 (1)在直线坐标系上标出超市、电影院、度假村和博物馆的位置。(2)汽车从电影院经度假村到博物馆的位移与路程分别为多少?
答案:(1)见解析图 (2)800 m,方向向西　1 100 m