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![1.2 时间 位移(导学案)-2024-2025学年高一物理同步备课系列(人教版2019必修第一册)02](http://img-preview.51jiaoxi.com/3/6/16079264/0-1724051501775/1.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![1.2 时间 位移(导学案)-2024-2025学年高一物理同步备课系列(人教版2019必修第一册)03](http://img-preview.51jiaoxi.com/3/6/16079264/0-1724051501829/2.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 时间 位移学案
展开【学习目标】
1.知道时刻和时间间隔的区别和联系。
2.知道位移与路程的区别和联系。
3.知道位移和时间的测量方法,并初步理解位移—时间图像。
【学习重难点】
1.理解时间和时刻的概念以及它们之间的区别和联系。(重点)
2.理解位移的概念以及它与路程的区别。(重点)
3.学会位移和时间的测量方法,并初步理解位移—时间图像。(难点)
【知识回顾】
1.质点的定义:在某些情况下,可以忽略物体的大小和形状,把它简化为一个具有质量的点,这样的点叫作质点。
2.一个物体能否看成质点是由所要研究的问题决定的。
3.参考系:描述物体的运动时,选定的作为参考的物体。
4.参考系的选取
(1)在描述一个物体的运动时,参考系可以任意选择。
(2)选择不同的参考系来观察同一物体的运动,其结果会有所不同。
(3)通常情况下,在讨论地面上物体的运动时,都以地面为参考系。
【自主预习】
一、时刻和时间间隔
1.时刻:表示某一时间点,即瞬间,在时间轴上用点来表示。
2.时间间隔:表示某一时间段,在时间轴上用线段来表示。
3.时刻与时间间隔的联系:两个时刻之间的过程即为时间间隔。
二、位置和位移
1.路程:物体运动轨迹的长度。
2.位移:
(1)定义:从初位置到末位置的有向线段。
(2)大小:初、末位置间有向线段的长度。
(3)方向:由初位置指向末位置。
3.矢量:像位移这样既有大小又有方向的物理量。
标量:像温度、路程这种只有大小,没有方向的物理量。
4.直线运动的位移
研究直线运动时,在物体运动的直线上建立x轴,如图所示。
(1)物体的初、末位置:可用位置坐标x1、x2表示。
(2)物体的位移:Δx=x2-x1。
(3)Δx的绝对值表示位移的大小,Δx的正、负表示位移的方向,正值表示与x轴的正方向相同,负值表示与x轴的正方向相反。
三、位移—时间图像
1.x-t图像实质是位置—时间图像,选取物体运动的初始位置为坐标原点,则位置坐标与位移大小相等,位置—时间图像就成为位移—时间图像。
2.物理意义:描述了物体在不同时间内的位移。
3.位移和时间的测量
(1)实验室中常用打点计时器在纸带上打出的点迹分布来记录时间和位移。
(2)电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,工作电压为8 V,当电源频率是50 Hz时,每隔0.02s打一次点。
(3)纸带上各点之间的距离表示相应时间间隔内物体位移的大小。
(4)电火花计时器:计时原理与电磁打点计时器相同,在纸带上打点的是电火花和墨粉。
【课堂探究】
思考与讨论:
1.如果我们要研究汽车在长安街上的位置变化时,汽车是否可以被看做质点?
2.我们说汽车在长安街上是运动的,我们可以用通常选谁做了参考系?
3.结合下图,如果我们要准确的描述一辆行驶在长安街上汽车所处的的位置,你认为从哪些方面加以描述更为合适?
【思考与讨论】
我们的学习场景:
我们常说 “第一节上课时间是8:00”,“一节课的时间是45分钟”。这两句话中时间意思相同吗?
一、时刻和时间间隔
1.时刻:是指某一瞬时,在表示时间数轴上,用点来表示.
2.时间间隔:是指两时刻的间隔,在表示时间数轴上用线段来表示,时间间隔简称时间。
3.时间轴表示时间和时刻:
(1)请在时间轴上表示出第1s、第2s、第3s。
(2)请在时间轴上表示出前1s、前2s、前3s。
(3)请在时间轴上表示出第1s末和第2s初、5s时和第5s末。
【学以致用】
如图所示,分别是火车和飞机订票app软件截图,你能从图中找出哪些是表述的时刻?哪些是表述的是时间间隔吗?
【思考与讨论】
1.如图,如何直观的描述B点相对于A点的位置?
2.如图,如何直观的描述C点相对于A点的位置?
3.如图,如何直观的描述C1点相对于A点的位置?
4.如果一辆汽车沿长安街直线行驶,你如何定量直观的描述物体位置呢?
二、位置和位移
1.坐标系:一般说来,为了定量地描述物体的位置及位置的变化,需要在参考系上建立适当的坐标系。
要定量直观描述物体的位置,可以利用我们已有的数学知识,建立直线坐标系。它的三要素:原点、正方向、单位长度。
【思考与讨论】
1.如图,从北京到重庆,如果汽车经高速公路,我们会有不同的路径可以选择,尽管路径不同,但也有相同点,你能找出来吗?
2.我们应该如何描述沿不同路径的位置变化呢?
3.如果从北京到另外某个地方连接的线段长度与北京到重庆的线段长度相同,这两个位置的变化相同吗?
4.我们应该再如何修改一下,就可以更加准确的描述沿不同路径的位置变化呢?
2.路程与位移
(1)路程:物体运动轨迹的长度;
(2)位移:从物体运动的起点指向运动的终点的有向线段.
①大小:初、末位置间线段的距离
②方向:初位置指向末位置
3.矢量和标量
(1)矢量:既有大小又有方向的物理量叫作矢量。如:位移
(2)标量:只有大小没有方向的物理量叫作标量。如:路程。
(3)注意:
①矢量有方向,一般通过正负来表述方向;
②要描述一个矢量,必须有大小、方向两个方面;
③只有大小、方向都相同时,两个矢量才相同。
4.路程和位移的区别
【思考与讨论】
前面学习了用一维坐标系描述物体的位置,那么,在一维坐标系中位移应该如何表示呢?
三、直线运动的位移
做直线运动的物体,它的初位置为x1,末位置为x2,则物体的位移应该是由x1指向x2的红色有向线段,常用Δx表示位移Δx=x2-x1。
【思考与讨论】
1.某物体从A点运动到B点,坐标xA为-2m,xB为3m,物体的位移大小为多少?方向如何?
2.某物体从A点运动到B点,坐标xA为3m,xB为-2m,物体的位移大小为多少?方向如何?
3.式子中(-2m)中的“-”号表示的含义是什么?
4.结果中的“-”号又表示什么?
5.两个结果绝对值相同说明什么?符号相反说明什么?
【拓展与讨论】
如图所示,王丽同学在操场散步,从操场中的A位置向东走了30m的距离到达B位置,又向南走了40m的距离到达C位置,求:王丽同学从操场A位置到C位置的位移大小和路程?
【思考与讨论】
如果我们知道了某一辆汽车每一个时刻的位置或者某一段时间内的位移,有什么办法可以把汽车的每一个时刻对应的位置直观的表示出来呢?
四、位移-时间图像
1.列表法:
2.图像法:
(1)建立平面直角坐标系,用横轴表示时间t,用纵轴表示位移x.
(2)描点法描出数据
(3)用平滑的曲线尽可能的把绝大部分点连接起来
3.x-t 图像的物理意义:
(1)x-t图象中A点表示的含义?
(2)x-t图象是否反映物体的运动轨迹?
【回顾与思考】
通过初中的学习和日常生活中的常识,说一下你都了哪些工具和方法来记录物体的位置和记录时间的?
五、位移和时间的测量
1.两种打点计时器
2.两种打点计时器的工作电压及应用
(1)工作电压:电磁打点计时器:8v低压交流电;电火花打点计时器:220v交流电。
(2)日常应用:
①测时间:电源频率50Hz,每隔0.02s打一个点
②测位移
③研究纸带——研究物体的运动
3.打点计时器使用步骤
(1)了解打点计时器的构造,然后固定好它。
(2)安装纸带。
(3)先启动电源,再拉纸带,随后立即关电源。
(4)取下纸带,利用刻度尺从参考点测量位移数值,设计表格记录数据。
(5)利用表格记录数据,合理选取标度做出x-t图像。
(6)整理器材。
【科学漫步—全球导航卫星系统】
课堂小结:
【自我测评】
1.仔细观察如图所示的时间轴,下列说法正确的是( )
A.第3s初是指时间轴上的D点
B.第3s内是指时间轴上AD段
C.前4s内是指时间轴上AE段
D.第2s内是指时间轴上的C点
【答案】C
【详解】A.第3s初也是第2s末,是指时间轴上的C点,所以A错误;
B.第3s内是指时间轴上CD段,所以B错误;
C.前4s内是指时间轴上AE段,所以C正确;
D.第2s内是指时间轴上的BC段,所以D错误;故选C。
2.兴泉铁路将于2023年1月全线开通,全长464.16公里,设计时速160公里,全程3小时30分钟左右。由江西省兴国站进入福建省境内,终至泉州站。已知兴国站到泉州站的直线距离约为302公里,下列说法正确的是( )
A.3小时30分钟表示时刻
B.302公里表示兴国站到泉州站的路程
C.464.16公里表示兴国站到泉州站的位移大小
D.研究列车行驶全程的平均速率时可将列车视为质点
【答案】D
【详解】A.3小时30分钟表示时间间隔,A错误;
B.302公里表示兴国站到泉州站的位移大小,B错误;
C.464.16公里表示兴国站到泉州站的路程大小,C错误;
D.研究全程的平均速率时列车的形状和大小的影响可以忽略,所以可将列车视为质点,D正确。故选D。
3.手机导航为生活带来很大的便利,某次导航的具体路径有三种方案,如图所示,其中推荐路径有两个数据,26分钟、29公里,则下列说法中正确的是( )
A.26分钟指的是某个时刻
B.29公里指的是此次行程的位移
C.图中三种方案,汽车的路程相同
D.图中三种方案,汽车的位移相同,路程不同
【答案】D
【详解】A.26分钟指的是时间间隔而不是时刻,故A项错误;
B.29公里指的是此次行程的路程而不是位移,故B项错误;
CD.图中三种位移,汽车的初末位置相同,即位移相同,但汽车的路程不同,故C错误,D正确。故选D。
4.如图为中国的太极图,其中大圆的半径为R,圆心在O点(图中未画出),AC和BD是直径;中央“s”型部分由两个半径均为0 .5R的半圆组成,某人晨练时自A点出发,既可以经B、C、O回到A,也可以经B、C、D回到A。下列说法中正确的是
A.经B,C、O回到A,此人经历的路程是
B.经B、C、 O回到A,此人的位移是2R
C.经B、C、D回到A,,此人的位移是
D.经B、C、D回到A,此人经历的路程是
【答案】A
【详解】A.经B,C、O回到A,此人经历的路程是,选项A正确;
B.经B、C、 O回到A,此人的位移是0,选项B错误;
C.经B、C、D回到A,,此人的位移是0,选项C错误;
D.经B、C、D回到A,此人经历的路程是,选项D错误;故选A。
5.如图所示是一物体的s-t图像,则该物体在6s内的位移是( )
A.0B.4mC.-6mD.12m
【答案】A
【详解】在时刻,物体位置坐标为在时刻,物体的位置坐标为
该物体在6s内的位移是 故选A。
6.(1)电火花计时器工作时使用________(选填“交流”或“直流”)电源,电压为________V,当电源的频率是50Hz时,每隔________s打一次点。
(2)有关电火花计时器的使用基本步骤如下:
A.纸带完全通过电火花计时器后,及时关闭电火花计时器
B.将电火花计时器插头插入相应的电源插座
C.将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器
D.接通开关,听到放电声,立即拖动纸带运动
上述步骤正确的顺序是________(按顺序填写步骤编号)
【答案】 交流 220 0.02 CBDA
【详解】(1)[1][2][3]电火花计时器使用220V交流电源,当电源的频率是50Hz时,周期为
每隔0.02s打一次点。
(2)[4]实验中先安装电火花计时器、穿纸带,接交流电源、接通开关拖动纸带,实验结束后关闭电火花计时器,所以正确的顺序是CBDA。
【学后反思】
本节课学习中,你有哪些收获,还有哪些问题?位移
路程
有方向、矢量
没有方向、标量
只与初、末位置有关
只与运动路径有关
质点作单向直线运动时,位移的大小等于路程。否则路程总是大于位移的大小。
时间t/s
0
5.0
10.0
15.0
20.0
位移x/m
0
100
200
300
400
区间
0-5
0-10
0-15
0-n
x/m
t/s
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