高一物理人教版必修1學(xué)案第一章2-時間位移

2．時間位移一、時刻和時間間隔1．時刻：表示某一瞬間，在時間軸上用點表示。2．時間間隔：對應(yīng)某一過程，在時間軸上用線段表示。3．時刻與時間間隔的聯(lián)系：兩個時刻之間的間隔為時間間隔。如圖是關(guān)于時間的直線坐標系，圖中顯示了上課8時，一節(jié)課45分鐘，課間休息10分鐘。以上描述的哪些是時間間隔？哪些是時刻？提示：8時是時刻，45分鐘和10分鐘是時間間隔。二、位置和位移1．坐標系：(1)建立坐標系的物理意義：為了定量地描述物體的位置。(2)平面直角坐標系：描述物體在某平面內(nèi)的具體位置及運動。(3)一維坐標系：描述做直線運動的物體的位置及運動。2．路程：物體運動軌跡的長度。3．位移：(1)物理意義：描述物體位置變化的物理量。(2)定義：由初位置指向末位置的有向線段。(3)大小：初、末位置間有向線段的長度。(4)方向：由初位置指向末位置。4．矢量和標量：(1)矢量：既有大小又有方向的物理量。(2)標量：只有大小沒有方向的物理量。如圖所示，從北京到上海我們可以選擇不同的路線到達，這些路線所表示的路程相同嗎，位移相同嗎？提示：路程不同，位移相同。三、直線運動的位移研究直線運動時，在物體運動的直線上建立x軸，如圖所示。1．物體的初、末位置，可用位置坐標x1、x2表示。2．物體的位移：Δx＝x2－x1。3．方向：(1)Δx為正表示與x軸正方向相同，(2)Δx為負表示與x軸正方向相反。四、位移—時間圖像1．物理意義：描述物體在某一時刻的位置或某一段時間間隔的位移。2．作圖：在直角坐標系中選擇時刻t為橫軸，選擇位置x為縱軸，描出物體在各個時刻的位置，用平滑的曲線連接各點，就得到位置—時間圖像，通過它能直觀地看出物體在任意時刻的位置。如果將物體運動的初始位置選作位置坐標原點O，則位置與位移大小相等(x＝Δx)，位置—時間圖像就成為位移—時間圖像，又稱x-t圖像。3.可以得到的物理量：(1)某時刻的位置。(2)物體運動位移Δx＝x2－x1。五、位移和時間的測量名稱電磁打點計時器電火花打點計時器構(gòu)造工作電壓8__V交流電220__V交流電電源頻率50Hz50Hz學(xué)習(xí)時間間隔和時刻的概念后，我們分析判斷下列說法哪些屬于時刻？①前3s。②第3s內(nèi)。③第3s末。④第2s初。⑤下課時間9點半。⑥中間休息15分鐘。⑦3點準時出發(fā)。以上說法屬于時刻的有③④⑤⑦。1．2020年10月9日23時，在我國火星探測任務(wù)飛行控制團隊控制下，“思考：上文中哪個指的是時刻，哪個指的是時間間隔？提示：“2020年10月9日232．以電梯底端為坐標原點，沿電梯向上為正方向建立直角坐標系，思考以下問題：(1)在上面建立坐標系的基礎(chǔ)上，如何表示電梯內(nèi)乘客的位移？(2)電梯內(nèi)正在上行的乘客的位移是正值還是負值？下行的乘客呢？乘客運動的路程可以是負值嗎？提示：(1)電梯的位置坐標即表示電梯內(nèi)乘客的位移。(2)電梯內(nèi)乘客在上行和下行過程中均在x軸正半軸，位移均為正值，路程不可能為負值。P16【位移和時間的測量】實驗室中有兩種打點計時器，電磁打點計時器和電火花打點計時器，比較兩種計時器哪個實驗誤差較小，為什么？提示：電火花打點計時器，因為電火花打擊墨粉紙盤造成的阻力較小。一、時刻和時間間隔(物理觀念——物質(zhì)觀念)2020年11月24日4時提示：2020年11月1．時刻只能顯示運動的一瞬間，好比一張照片。常用來表示時刻的關(guān)鍵詞有：初、末、時等。如圖所示，E點表示第4s末，亦即第5s初。2．時間間隔能顯示運動的一個過程，好比一段錄像。常用來表示時間間隔的關(guān)鍵詞有：內(nèi)、經(jīng)歷、歷時等。如圖所示，前2s內(nèi)、第2s內(nèi)指的是時間間隔。時刻強調(diào)的是個點，而時間間隔強調(diào)的是個段。【典例】(多選)根據(jù)如圖所示的時間坐標軸，下列有關(guān)時刻與時間間隔的敘述正確的是()A.t2表示時刻，稱為第2s末或第3s內(nèi)，也可以稱為2s時B．0～t2表示時間間隔，稱為最初2s內(nèi)或第2s內(nèi)C．t2～t3表示時間間隔，稱為第3s內(nèi)D．tn－1～tn表示時間間隔，稱為第ns內(nèi)【解題指南】(1)時刻反映的是一瞬間,在時間的直線坐標系上表示的是一個點。(2)時間間隔反映的是一個過程,在時間的直線坐標系上表示的是一個線段?！窘馕觥窟xC、D。t2表示時刻，稱為第2s末或第3s初，故A錯誤；0～t2表示時間間隔，稱為前2s內(nèi)或最初2s內(nèi)，第2s內(nèi)表示1s末到2s末這1s的時間間隔，故B錯誤；t2～t3表示時間間隔，稱為第3s內(nèi)，故C正確；tn－1～tn表示時間間隔，稱為第ns內(nèi)，故D正確。判斷時刻與時間間隔的兩種方法(1)根據(jù)上下文判斷：分析題干，根據(jù)題意去體會和判斷。時刻對應(yīng)的是某一狀態(tài)，時間間隔對應(yīng)的是某一過程。(2)利用時間軸判斷：畫出時間軸，把所給的時刻和時間間隔表示出來，對應(yīng)一個點的是時刻，對應(yīng)一段線段的是時間間隔。1．(2021·杭州高一檢測)下列說法中指時刻的有()A．第5秒內(nèi) B．考試11：30結(jié)束C．學(xué)校每節(jié)課40分鐘 D．課間休息10分鐘【解析】選B。第5s內(nèi)是從第5s初到第5s末1s的時間，故A錯誤；考試在11：30結(jié)束，對應(yīng)時間軸上的點，是時刻，故B正確；學(xué)校每節(jié)課40分鐘，40分鐘是指時間間隔，故C錯誤；課間10分鐘對應(yīng)一段時間間隔，故D錯誤。2．(多選)2020年1月18日傍晚5點多鐘，84歲高齡的鐘南山買了一張無座車票乘G1022從1000多千米外的廣州用時5個小時來到武漢，指導(dǎo)武漢人民抗戰(zhàn)疫情，19日晚A．2020年1月B．5個小時是指時刻C．19日晚10點多鐘是指時間間隔D．5個小時是指時間間隔【解析】選A、D。“2020年1月18日傍晚5點多鐘”是時間軸上的點，是時刻，故A正確；“5個小時”是鐘南山院士從廣州到武漢所用的時間，是時間間隔，故B錯誤，D正確；“19二、路程和位移(物理觀念——運動觀念)2020年初，面對新型冠狀病毒疫情，寧波醫(yī)療救援隊先后兩批出征前往武漢，假設(shè)兩批醫(yī)療援助人員從寧波的同一個醫(yī)院出發(fā)分別采用導(dǎo)航中的推薦方案1和2至武漢的同一家醫(yī)院，兩批醫(yī)療人員到達武漢的路程一樣嗎？位移一樣嗎？提示：路程不同，位移一樣。位移路程區(qū)別物理意義描述物體的位置變化描述物體實際運動軌跡的長度定義從初位置指向末位置的有向線段物體運動軌跡的長度標矢性是矢量,有大小和方向是標量,只有大小,沒有方向大小初、末位置之間的距離,由初、末位置決定,與路徑無關(guān)運動軌跡的長度,與路徑有關(guān)聯(lián)系(1)都是描述物體運動的物理量(2)都是過程量(3)位移的大小一般小于路程,只有在物體做單向直線運動時,位移的大小才等于路程(4)單位相同,在國際單位制中,都是“米”【典例】某同學(xué)晨跑時，從A出發(fā)，其運動軌跡如圖所示，其中BC為一半圓。當(dāng)其到達C點時，其運動的路程和位移大小分別為(π取3.14)()A．500m500mB．500C．500m314m D．614【解析】選D。位移是指從初位置指向末位置的有向線段，大小為線段AC的長度，即為500m，路程為線段AB和弧BC的長度之和，為614m，所以D正確，A、B、確定物體位移和路程的方法(1)確定研究對象和研究過程。(2)找出該過程中物體的初位置和末位置，則由初位置指向末位置的有向線段就是位移。線段的長度表示位移的大小，方向表示位移的方向。(3)建立位置坐標系，畫出物體的實際運動軌跡示意圖，軌跡的長度就是路程。1．(多選)下列關(guān)于位移和路程的說法正確的是()A．位移的大小和路程總是相等的，只不過位移是矢量，而路程是標量B．位移是描述物體的直線運動，路程是描述物體的曲線運動C．位移取決于初、末位置，路程取決于實際運動的軌跡D．運動物體的路程總大于或等于位移的大小【解析】選C、D。路程總是大于或等于位移的大小，A錯誤，D正確；位移取決于初、末位置，路程取決于實際運動的軌跡，與物體做直線運動、曲線運動無關(guān)，B錯誤，C正確。2.(2021·溫州高一檢測)如圖所示，某物體沿兩個半徑為R的圓弧由A經(jīng)B到C。下列結(jié)論正確的是()A．物體的位移等于4R，方向向東B．物體的位移等于2πRC．物體的路程等于4R，方向向東D．物體的路程等于4πR【解析】選A。物體沿兩個半徑為R的圓弧由A經(jīng)B到C，初位置是A點，末位置是C點，則位移大小等于4R，方向向東，故A正確，B錯誤。物體的路程等于物體運動路線的長度，由圖看出路程等于2πR，沒有方向。故C、D錯誤。【拔高題組】1．(多選)某一運動質(zhì)點沿一直線做往返運動，如圖所示，OA＝AB＝OC＝CD＝1m，O點為x軸上的原點，且質(zhì)點由A點出發(fā)向x軸的正方向運動至B點再返回沿x軸的負方向運動，以下說法正確的是(A.質(zhì)點在從A→B→C的過程中發(fā)生的位移為2m，路程為B．質(zhì)點在從B→D的過程中發(fā)生的位移為－4m，路程為C．當(dāng)質(zhì)點到達D點時，其位置可用D點的坐標－2mD．當(dāng)質(zhì)點到達D點時，相對于A點的位移為－5【解析】選B、C。質(zhì)點在從A→B→C的過程中，位移大小為從A點指向C點的線段的長度，為2m，方向為A到C，所以位移為－2m，路程為4m，選項A錯誤；質(zhì)點在從B→D的過程中，經(jīng)過的路程為4m，位移方向由B指向D，所以位移為－4m，選項B正確；當(dāng)質(zhì)點到達D點時，位置在原點的左側(cè)，坐標為－2m，在A點左側(cè)3m處，相對于A2．一支長150m的隊伍勻速前進，通信兵從隊尾前進了300m后趕到隊首，傳達命令后立即返回，當(dāng)通信兵回到隊尾時，隊伍已前進了200【解析】設(shè)隊伍長度用線段AB表示，通信兵的運動情況如圖所示，通信兵的初位置和末位置都是隊尾，所以位移大小為200m，通信兵由隊首返回隊尾時，由圖可知，他的路程為100m，所以總路程為答案：200m三、位移—時間圖像(科學(xué)思維——模型建構(gòu))龜、兔在一平直道路上賽跑。開始，它們站在同一起點，兔讓龜先出發(fā)一段時間；結(jié)果，兔跑到終點后在終點處睡了一覺，兔醒來時發(fā)現(xiàn)龜剛好到達終點。設(shè)龜、兔運動時均做勻速直線運動，試畫出題述過程中龜、兔的x-t圖像。(從龜出發(fā)時開始計時，以起點為位置坐標的原點)提示：根據(jù)位移圖像的斜率表示速度分析兔子和烏龜?shù)倪\動情況。當(dāng)兩個動物的位移相等時，說明到達同一位置。根據(jù)題意知，龜、兔運動時均做勻速直線運動，龜先出發(fā)，兔的速度比龜?shù)拇?，畫出題述過程中龜、兔的x-t圖像如圖所示。位移—時間圖像特點直觀地表示物體在每一時刻的位置及每一時間間隔內(nèi)的位移特例當(dāng)選擇初始位置作為坐標原點時,位置坐標值與位移大小相等位移—時間圖像反映的是物體做直線運動時位移隨時間的變化關(guān)系，不是運動軌跡?！镜淅?多選)如圖所示為A、B兩個物體從O點開始運動的位移—時間圖像的一部分。從A、B兩物體的位移—時間圖像可知，下列說法中正確的是()A.A、B兩物體的運動方向相同B．A物體4s內(nèi)發(fā)生的位移是10C．B物體發(fā)生10m位移的時間是4D．A、B兩物體同時開始運動【解題探究】(1)從x-t圖像能得出物體A和B運動的方向相同嗎？提示：相同(2)能從圖像中得到某一時刻物體的位置嗎？提示：可以。(3)A和B兩物體是同時出發(fā)的嗎？提示：同時出發(fā)。【解析】選A、C、D。A、B兩物體的運動圖線相對時間軸的傾斜方向相同，即A、B兩物體的運動方向相同，選項A正確；由題圖可知，B物體在4s內(nèi)的位移是10m，A物體在4s內(nèi)的位移為20m，選項B錯誤，C正確；A、B兩物體都是從0時刻開始運動，選項1．一輛汽車做勻速直線運動從甲地到乙地，在乙地停留了一段時間后，又從乙地勻速返回到甲地。如圖所示中，描述汽車在整個運動過程中的位移—時間圖像正確的是()【解析】選D。一個時刻只能對應(yīng)一個位移，A、B圖中出現(xiàn)一個時刻對應(yīng)兩個不同的位移，A、B錯誤；C圖表示汽車先朝正方向運動然后又反向運動，故C錯誤；D圖中表示汽車先沿正方向做勻速直線運動，接著靜止一段時間，然后再沿負方向勻速返回，符合題意，故D正確。2．一輛汽車在教練場上沿著平直道路行駛，在t＝0到t＝40s的時間內(nèi)的x-t圖像如圖所示，則這40s內(nèi)汽車()A.在前10s內(nèi)向負方向運動B．在10～20s內(nèi)沒有行駛C．離出發(fā)點最遠距離為750D．在20～40s內(nèi)駛離出發(fā)點【解析】選B。由圖可知，0～10s，位移逐漸增大，故A錯誤；在10～20s內(nèi)汽車停在x＝30m處，汽車沒有行駛，故B正確；汽車在20～40s內(nèi)勻速駛向出發(fā)點，離出發(fā)點最遠距離為30m，故C、【拓展要點】練習(xí)使用打點計時器實驗方案及結(jié)論1.實驗步驟:(1)了解打點計時器的構(gòu)造,然后把它固定好。(2)安裝紙帶。(3)啟動電源,用手水平拉動紙帶,紙帶上就打出一行小點。隨后關(guān)閉電源。(4)取下紙帶,從能夠看清的某個點開始(起始點),往后數(shù)出若干個點。例如數(shù)出n個點,算出紙帶從起始點到第n個點的運動時間t。(5)用刻度尺測量出從起始點到第n個點的位移x。2.實驗結(jié)論:打點計時器可以計時和計算位移。【典例】電磁打點計時器工作時使用(選填“交流”或“直流”)電源,當(dāng)電源的頻率是50Hz時,每隔s打一次點。其工作時的基本步驟如下:

A.當(dāng)紙帶完全通過計時器后,及時關(guān)閉電源B.將電磁打點計時器接上相應(yīng)的電源C.將紙帶穿過兩個限位孔并從復(fù)寫紙下面通過D.接通開關(guān),立即拖動紙帶運動上述步驟正確的順序是。(按順序填寫步驟編號)

【解析】電磁打點計時器使用低壓交流電源,工作電壓為8V,當(dāng)電源的頻率是50Hz時,每隔0.02s打一次點。工作時,先安裝紙帶,將紙帶穿過兩個限位孔并從復(fù)寫紙下面通過,然后將電磁打點計時器接上相應(yīng)的電源,接通開關(guān),立即拖動紙帶運動,當(dāng)紙帶完全通過計時器后,及時關(guān)閉電源,所以上述步驟正確的順序是CBDA。答案:交流0.02CBDA1.打點計時器振針打點的周期，取決于()A.交流電壓的高低 B.交流電的頻率C.永久磁鐵的磁性強弱 D.振針與復(fù)寫紙的距離【解析】選B。當(dāng)電流變化一個周期時，振片在豎直方向上振動一個周期，所以打一次點，即在交流電的一個周期內(nèi)打點一次，即每兩個點間的時間間隔等于交流電的周期，而交流電的周期又等于電源的頻率的倒數(shù)，故選B。2.用打點計時器研究物體運動時，接通電源和讓紙帶隨物體開始運動，這兩個操作的時間關(guān)系應(yīng)當(dāng)是()A.先接通電源，后釋放紙帶B.先釋放紙帶，后接通電源C．釋放紙帶的同時接通電源D．先釋放紙帶或先接通電源都可以【解析】選A。開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后釋放紙帶讓紙帶(隨物體)開始運動，如果先放開紙帶開始運動，再接通打點計時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差；先打點再釋放紙帶，可以使打點穩(wěn)定，提高紙帶利用率，可以使紙帶上打更多的點，故A正確，B、C、D錯誤?！就卣估}】考查內(nèi)容：位移的方向【典例】在物理學(xué)中，有一類物理量只用大小就能描述，如物體的質(zhì)量等；另有一類物理量，不僅要用大小還要指明方向才能描述，如位移等。為了區(qū)別這兩類物理量，人們把像質(zhì)量這樣只用大小就能描述的物理量稱為標量(scalar)，把像位移這樣既有大小又有方向的物理量稱為矢量(vector)。在很多情況下，矢量的方向很重要，例如，僅知道從起點到目的地的位移大小而不知道位移的方向，那還不能完全確定目的地的位置(如圖)。在一望無際的沙漠里，正當(dāng)你饑渴難耐時，有人告訴你在離你500m的地方有一水源，你能快速地找到它嗎？如果告訴你在離你500【解析】只告訴水源在離你500m的地方，那水源可能在離你500答案：見解析GPS導(dǎo)航系統(tǒng)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)是以全球24顆定位人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)，向全球各地全天候地提供三維位置、三維速度等信息的一種無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。它由三部分構(gòu)成，一是地面控制部分，由主控站、地面天線、監(jiān)測站及通訊輔助系統(tǒng)組成。二是空間部分，由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個軌道平面。三是用戶裝置部分，由GPS接收機和衛(wèi)星天線組成。民用的定位精度可達10米探究：GPS在生活中有哪些應(yīng)用？提示：汽車、航空、船舶的導(dǎo)航，位置確定等應(yīng)用。1．(水平1)某質(zhì)點做直線運動的x-t圖像如圖所示，那么該質(zhì)點在3s內(nèi)通過的位移為()A．1mB．2mC．3m【解析】選A。由圖可知在t＝0時，質(zhì)點的位置在x＝1m處，t＝3s時，質(zhì)點位置在x＝2m處，故3s內(nèi)的位移為1m，故A正確，B、C2．(水平1)下列描述時間間隔的是()A．百米賽跑的運動員11秒末到達終點B．第8個1秒末物體速度為零C．百米賽跑運動員的成績是11秒D．3秒初物體開始運動【解析】選C。運動員11秒末到達終點，11秒末是指一個時間點，所以是時刻，所以A錯誤；第8個1秒末物體速度為零，第8個1秒末是指一個時間點，所以是時刻，所以B錯誤；運動員的成績是11秒，其中11秒是時間的長度，所以是時間間隔，所以C正確；3秒初物體開始運動，其中3秒初是指一個時間點，所以是時刻，所