高中物理 12時間和位移精品課件 新人教版必修1.ppt

第二節(jié)時間和位移 知識與技能1 能夠區(qū)分時刻和時間間隔 知道實驗室中測量時間的方法 2 掌握位移的概念和矢量性 知道位移和路程的不同 3 知道矢量和標量的定義及二者計算方法的不同 4 知道直線運動物體的位置及位移 并能利用直線坐標系的坐標和坐標變化來表示 學習目標 過程與方法結(jié)合生活實踐 體會時刻和時間間隔 路程和位移 標量和矢量的區(qū)別 情感 態(tài)度與價值觀1 培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力 2 初步體驗矢量三角形法則 1 在某標準運動場上進行1500米賽跑 上午9時20分50秒發(fā)令槍響 某運動員從跑道上最內(nèi)圈的起跑點出發(fā) 繞運動場跑了3圈多 9時25分28秒到達終點 如下圖所示 知識點解析 思考起點到終點所用的時間是多少 起跑和到達的時刻分別是多少 2 如下圖所示為某一市區(qū)的部分交通圖 某人由a地去f地 請問可以選擇哪些路線 這些路線中哪一條最短 選擇不同的路線后 此人最終的位置變動是否相同 1 時刻時刻指的是某一瞬間 在時間坐標軸上用一個點表示 如 3秒末 第4秒初 2 時間時間間隔是兩個時刻的間隔 也是時間坐標軸上兩個不同的點之差 在時間坐標軸上用一段線段表示 物理學中簡稱時間 3 時間和時刻的關(guān)系 1 如果用一條坐標軸來表示時間軸 如圖所示 時間軸上的點表示時刻 某一段線段則表示時間間隔 與時刻對應(yīng)的物理量是狀態(tài)量 與時間間隔對應(yīng)的物理量是過程量 關(guān)于狀態(tài)量 過程量的概念以后會學到 2 時刻與物體在運動過程中的某一個位置相對應(yīng) 而時間與物體在運動過程中的某一段路程 或位移 相對應(yīng) 4 時間的單位時間的單位有秒 分鐘 小時 符號分別是s min h 其中秒為國際單位制中的單位 辨析比較 時刻和時間的區(qū)別 特別提醒 1 關(guān)于時間的測量 生活中一般用各種鐘表來計時 在實驗室里和運動場上常用停表計時 2 關(guān)鍵字詞的使用 如初 末 時一般表示時刻 如內(nèi) 用 經(jīng)過 歷時一般表示時間間隔 1 位置位置是質(zhì)點在空間所對應(yīng)的點 可由坐標確定 如右圖所示 a b為質(zhì)點在不同時刻的位置 2 路程路程是物體運動軌跡的長度 它是一個標量 關(guān)于標量的定義見下一個探究點 物體運動的軌跡可能是直線 可能是曲線 也可能是折線 路程就是直線 曲線或折線的總長度 3 位移位移 是由運動物體初位置指向末位置的有向線段 是矢量 位移是表示物體位置變化大小的物理量 1 位移方向 由質(zhì)點運動的起始位置指向運動的終止位置 位移的大小 是起始位置與終止位置兩點間的線段距離 2 位移可以用一根有向線段來表示 有向線段的箭頭方向代表位移方向 有向線段的長短按一定的比例 標度 代表位移的大小 4 位移和路程的區(qū)別和聯(lián)系 1 位移方向是由質(zhì)點運動的起始位置指向運動的終止位置 位移的大小是起始位置與終止位置兩點間的距離 2 位移可以用一條有向線段來表示 有向線段的箭頭方向表示位移方向 有向線段的長短按一定的比例 標度 表示位移的大小 3 如果質(zhì)點從某一位置開始運動 經(jīng)過一定時間后又回到了出發(fā)點 那么該質(zhì)點在這段時間內(nèi)的位移為零 但質(zhì)點運動的路程不為零 質(zhì)點從起始位置到終止位置 可以有各種各樣的運動軌跡 沿不同軌跡運動 路程各不相同 但位移矢量相同 可見 位移與路程是兩個不同的物理量 4 只有沿直線始終朝一個方向運動的質(zhì)點 其位移大小才與路程相等 即使在這種情況中 仍然不可以說質(zhì)點的位移與路程相同 因為位移是矢量 路程是標量 它們是兩類不同的物理量 特別提醒 路程與質(zhì)點的運動軌跡有關(guān) 而位移只取決于初 末位置 因此路程與位移的大小不一定相等 1 矢量 既有大小又有方向的物理量 如位移等 2 標量 只有大小沒有方向的物理量 如質(zhì)量 溫度等 3 矢量和標量的區(qū)別 矢量是有方向的 如在描述一個物體的位置時 只是說明該物體離我們所在處的遠近 而不指明方向 就無法確定物體究竟在何處 標量沒有方向 如說一個物體的質(zhì)量時 只需知道質(zhì)量是多大就行了 無方向可言 標量相加時 只需按算術(shù)加法的法則運算就行了 矢量則不然 不能直接相加減 特別提醒 矢量的 號不表示矢量的大小 只表示矢量的方向 1 位置 用坐標軸上的一個點來表示 如下圖所示 圖中的x1 x2就是表示a b兩位置的坐標 2 位移 用坐標軸上的一段有向線段來表示 如上圖中從a位置到b位置的位移可用有向線段 x表示 且 x x2 x1 物體的位置與位移是不同的 位置與坐標軸上的點對應(yīng) 位移與坐標軸上的有向線段相對應(yīng) 要嚴格加以區(qū)分 特別提醒 用坐標軸上的一個點來表示物體在某時刻所處的位置 也是研究問題的一種十分重要的方法 例12005年10月17日凌晨 神州無眠 萬眾翹首 繞地球飛行5天共77圈的 神舟 六號飛船 載著我們巡天歸來的英雄費俊龍 聶海勝 在凌晨4時33分平安降落在內(nèi)蒙古四子王旗阿木古朗草原 以下是有關(guān) 神舟 六號降落時的一組數(shù)據(jù) 其中指時刻的是 指時間的是 典型例題解析 飛船在太空飛行近109個小時 費俊龍 聶海勝向北京航天飛行控制中心報告 神舟 六號開始進行返回準備 17日3時43分 遠望 三號向飛船發(fā)出指令 飛船第一次調(diào)姿開始 17日3時44分 飛船軌道艙與返回艙分離 17日3時45分 第二次調(diào)姿制動 17日4時07分 返回艙與推進艙分離 17日4時13分 返回艙進入黑障區(qū) 3分后 在距地球約40公里處 黑障 現(xiàn)象消失 著陸場測控設(shè)備發(fā)現(xiàn)飛船 17日4時19分 飛船主傘艙蓋打開 答案 解析 本題考查了時刻和時間的區(qū)別 時刻在時間軸上對應(yīng)的是點 時間對應(yīng)的是線段 規(guī)律總結(jié) 解題時可以畫出一個時間軸 它可以很快地幫助同學們區(qū)分時間和時刻 變式訓練1關(guān)于時間間隔和時刻 下列說法中正確的是 a 時刻表示的時間較短 時間間隔表示的時間較長b 時刻對應(yīng)位置 時間間隔對應(yīng)位移c 作息時間表上的數(shù)字表示時刻d 1分鐘內(nèi)有60個時刻答案 bc 分析 時間間隔與時刻是兩個不同的物理量 時刻無長短之分 是一個狀態(tài)量 描述運動過程時 時刻與位置相對應(yīng) 時間間隔是過程量 描述物體運動時與位移和路程相對應(yīng) 一段時間可以有無數(shù)個時刻 因而1分鐘內(nèi)不僅僅有60個時刻 解析 本題考查時刻與時間間隔的區(qū)別 從兩個量有無長短之分 是狀態(tài)量還是過程量等方面進行考查 解答此類題時要抓住兩個概念的本質(zhì) 時間間隔與時刻有區(qū)別也有聯(lián)系 時間間隔是時刻的集合 時刻展現(xiàn)的是一個狀態(tài) 好比一張照片 而時間間隔展現(xiàn)的是一個過程 好比一段錄像 例2一個小孩從a點出發(fā) 沿半徑分別為3m和5m的半圓到達b點 如圖所示 他的位移和路程分別是 a 16m 方向從a向b 16m 方向從a向bb 16m 16mc 8 m 方向從a向b 8 m 方向從a向bd 16m 方向從a向b 8 m答案 d解析 路程是標量 無方向 位移是矢量 有方向 路程是物體運動軌跡的長度 而位移是從初位置到末位置的有向線段的長度 故a b c錯誤 d正確 規(guī)律總結(jié) 確定位移和路程的基本方法為 1 明確研究對象及研究過程 2 找出研究過程的初始位置和末位置 3 由初始位置指向末位置的有向線段是位移 而由初始位置到末位置質(zhì)點的實際運動軌跡的長度是路程 變式訓練2閱讀下面的對話 甲 請問到市圖書館怎么走 乙 從你所在的市中心向南走400m到一個十字路口 再向東走300m就到了 甲 謝謝 乙 不客氣 請你在下圖把甲要經(jīng)過的路程及位移表示出來 答案 路程與位移表示如下圖所示 甲圖乙圖 例3下列關(guān)于矢量和標量的說法正確的是 a 取定正方向 做直線運動的甲 乙兩物體的位移x甲 3m x乙 5m 因為甲的位移為正 乙的位移為負 所以x甲 x乙b 甲 乙兩運動物體的位移大小均為50m 這兩個物體的位移必定相同c 溫度計讀數(shù)有正 有負 所以溫度也是矢量d 溫度計讀數(shù)的正 負號表示溫度高低 不表示方向 溫度是標量答案 d 解析 直線運動位移的正 負號表示方向 不表示大小 故選項a錯誤 兩個矢量大小相等 方向相同 它們才相同 故選項b錯誤 溫度是標量 溫度的正 負號表示溫度的高低 故選項c錯誤 規(guī)律總結(jié) 矢量既有大小又有方向 而標量只有大小沒有方向 變式訓練3以下物理量是矢量的有 a 質(zhì)量b 速度c 密度d 位移答案 bd解析 速度和位移是既有大小又有方向的物理量 因此b d是矢量 質(zhì)量和密度是只有大小沒有方向的物理量 因此是標量 例4如下圖所示 一個物體從a運動到b 初位置的坐標是xa 3m 末位置的坐標是xb 2m 它的坐標變化量 x 位移是多少 答案 5m 5m解析 x xb xa 2 m 3m 5m x為坐標變化 也就是物體的位移 其大小為5m 位移是負值 表示位移的方向沿ox軸的負方向 規(guī)律總結(jié) 1 依據(jù)題意 確定坐標原點和正方向 對直線運動 正方向可以和物體運動方向相同或相反 建立一維坐標系 2 選擇研究對象和研究過程 確定初末位置的坐標x1 x2 3 在坐標系上標記出x1和x2 則 x x2 x1表示了物體在該過程的位移 變式訓練4一個質(zhì)點在x軸上運動 各個時刻的位置如下表 質(zhì)點在每一秒內(nèi)都做單向直線運動 1 幾秒內(nèi)位移最大 a 1s內(nèi)b 2s內(nèi)c 3s內(nèi)d 4s內(nèi) 2 第幾秒內(nèi)位移最大 a 第1s內(nèi)b 第2s內(nèi)c 第3s內(nèi)d 第4s內(nèi) 3 幾秒內(nèi)的路程最大 a 1s內(nèi)b 2s內(nèi)c 3s內(nèi)d 4s內(nèi) 4 第幾秒內(nèi)的路程最大 a 第1s內(nèi)b 第2s內(nèi)c 第3s內(nèi)d 第4s內(nèi)答案 1 d 2 b 3 d 4 b 解析 1 幾秒內(nèi)指的是從計時開始的零時刻到幾秒末的一段時間 位移的大小是從初始位置到末位置的有向線段的長度 本題中 質(zhì)點在1s內(nèi) 2s內(nèi) 3s內(nèi) 4s內(nèi)的位移大小分別是 5m 4m 1m和7m 故該題選d 2 第幾秒內(nèi)指的是第幾個1s的時間內(nèi) 即第幾秒初到第幾秒末的1s時間內(nèi) 本題中物體在第1s內(nèi) 第2s內(nèi) 第3s內(nèi)和第4s內(nèi)的位移大小分別為5m 9m 3m和6m 故該題選b 3 路程指的是物體運動軌跡的長度 本題中物體運動的時間越長 運動的軌跡越長 故該題選d 4 由以上分析可知 物體在第1s內(nèi) 第2s內(nèi) 第3s內(nèi) 第4s內(nèi)的路程大小分別為5m 9m 3m和6m 故該題選b 一 時間間隔和時刻1 時間間隔 用時間坐標軸上的 來表示 2 時刻 用時間坐標軸上的 來表示 課時訓練 默讀記憶 二 位移和路程3 一般說來 當物體從某一點a運動到另一點b時 盡管可以沿不同的軌跡 走過不同的 但位置的變動是相同的 在物理學中用位移來表示物體 質(zhì)點 的 我們從物體的 到 作一條有向線段 用這條有向線段表示位移 位移既有 又有 是矢量 4 1934年10月 中共中央和中央紅軍八萬余人 從江西瑞金進行戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移 開始長征 歷時2年 于1936年10月 紅軍三大主力在甘肅會寧地區(qū)會師 宣告紅軍二萬五千里長征勝利結(jié)束 這里的二萬五千里指的是 路程是物體沿 經(jīng)過的實際長度 路程只有 沒有 是標量 5 當物體運動的軌跡是一條直線且運動方向不變時 路程與位移的大小 其他情況下路程的數(shù)值都 位移的數(shù)值 三 矢量和標量6 矢量是既有 又有 的物理量 標量是只有 沒有 的物理量 矢量相加與標量相加遵從不同的 兩個標量相加遵從 的法則 兩個矢量相加遵從 定則 自主校對 一 1 一段距離2 點二 3 路程位置變化初位置末位置大小方向4 路程運動軌跡大小方向5 相等大于三 6 大小方向大小方向法則算術(shù)加法平行四邊形 1 以下的計時數(shù)據(jù)指時間間隔的是 a 中央電視臺新聞聯(lián)播節(jié)目19 00開播b 北京奧運會百米飛人大戰(zhàn)中金牌得主博爾特的成績是9秒69 破世界紀錄 c 為落實省規(guī)范辦學 學校規(guī)定早上起床的時間是6 30d 天津開往德州的4403次列車于15時47分從天津西站發(fā)車答案 b 解析 時刻與時間間隔的區(qū)別在于 時刻在時間軸上表示的是一點 而時間間隔在時間軸上表示的是一段 也可以這樣去區(qū)別 看描述的數(shù)據(jù)是否有始末之分 如b項中博爾特用9秒69跑完百米 自然有起點和終點 計時自然也有始末之分 所以b項中指的是時間間隔 2 關(guān)于位移和路程 下列說法正確的是 a 位移和路程大小總是相等 位移是矢量 有方向 而路程是標量 無方向b 位移用來描述直線運動 路程用來描述曲線運動c 位移取決于物體的初末位置 路程取決于物體實際運動的路徑d 物體做直線運動時 位移的大小等于路程答案 c 解析 由定義知 位移是由初位置指向末位置的有向線段 是矢量 而路程是物體由初位置到末位置所經(jīng)過的路徑的長度 是標量 位移與路程無關(guān) 當物體做單向直線運動時 位移的大小才等于路程 故a b d均錯誤 c正確 3 關(guān)于矢量和標量 下列論述中正確的是 a 有方向的物理量一定是矢量b 矢量一定具有方向c 只有大小而沒有方向的物理量一定是標量d 標量一定只有大小而沒有方向答案 bc 解析 矢量不僅要有方向 而且在運算中要遵循平行四邊形定則 有些具有大小和方向的物理卻不是矢量 如電流等 可見a項錯 b項對 同樣 判斷某物理量是否是標量也不能只看有無方向 還要看運算是否滿足算術(shù)法則 如上面提到的電流就是一個具有方向的標量 當然無方向的物理量必然是標量了 故c項對 d項錯 4 某物體沿半徑為r的圓周做勻速運動 轉(zhuǎn)了3圈回到原位置 運動過程中位移的最大值和路程的最大值分別是 a 2 r 2 rb 2r 2rc 2r 6 rd 2 r 2r答案 c 解析 注意題中指運動過程中 并不是指3圈后 故位移最大時是與起點共直徑時 途中共出現(xiàn)了3次 而只要物體在運動 其路程就會增加 故路程最大是運動3圈再回到起點時 時間的基本單位時間是與人類生活有著密切關(guān)系的物理量 其基本單位的定義一直在發(fā)展 這反映了人們對時間概念的實際理解和科學技術(shù)的進步 直線運動中用到時間的國際單位為秒 但到底多長時間為1秒 理想的單位時間必須要尋找一個不受外界條件干擾的事件所經(jīng)歷的過程來作為單位時間的定義 課外閱讀 1 生物時晝夜的更迭 月亮的盈虧 寒暑的交替為定量測量時間提供了自然的單位 日 月 年 但這些單位都是很長的時間段 為測量更短暫的現(xiàn)象 需要更小的時間單位 比如 老中醫(yī)以自己一次呼吸長短來感覺病人脈搏的快慢 在先進的測量工具出現(xiàn)之前 人們靠心臟搏動間隔 一次