第2節(jié) 第2課時(shí) 位移-時(shí)間圖像 位移和時(shí)間的測量

位移—時(shí)間圖像位移和時(shí)間的測量第2課時(shí)(賦能課—精細(xì)培優(yōu)科學(xué)思維)課標(biāo)要求層級(jí)達(dá)標(biāo)理解位移學(xué)考層級(jí)1.理解位移—時(shí)間圖像的物理意義。2.了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。選考層級(jí)1.能根據(jù)位移—時(shí)間圖像了解物體在一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況。2.會(huì)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄物體運(yùn)動(dòng)的位移和時(shí)間。知道如實(shí)記錄原始數(shù)據(jù)的重要性。0102目錄課前預(yù)知教材落實(shí)主干基礎(chǔ)課堂精析重難深度發(fā)掘知能課前預(yù)知教材落實(shí)主干基礎(chǔ)一、直線運(yùn)動(dòng)的位移和位移—時(shí)間圖像1．直線運(yùn)動(dòng)的位移(1)物體的初、末位置：在一維坐標(biāo)系中可用位置坐標(biāo)x1、x2表示。(2)物體的位移等于兩個(gè)位置的____________，即：Δx＝________。坐標(biāo)變化量x2－x12．位移—時(shí)間圖像(x-t圖像)(1)建立坐標(biāo)軸：用橫軸表示______，縱軸表示物體的______，坐標(biāo)原點(diǎn)為物體運(yùn)動(dòng)的_________。(2)圖像的意義：通過x-t圖像可以直觀地看出物體在任意時(shí)刻的_____或物體在不同時(shí)間內(nèi)的______。時(shí)刻t位置x初始位置位置位移1．位置坐標(biāo)表示物體在某時(shí)刻的位置，而位置坐標(biāo)的變化量表示物體在某一段時(shí)間內(nèi)的位移。2．位移—時(shí)間圖像只能描述直線運(yùn)動(dòng)，其圖像不表示物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。二、位移和時(shí)間的測量——打點(diǎn)計(jì)時(shí)器1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的分類(1)______

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。(2)_______

計(jì)時(shí)器。電磁電火花2．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交變電源的計(jì)時(shí)儀器，能夠按照相同的時(shí)間間隔，在紙帶上連續(xù)打點(diǎn)。當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí)，每隔________打一次點(diǎn)。如果把紙帶和運(yùn)動(dòng)的物體連在一起，紙帶上各點(diǎn)之間的距離就表示相應(yīng)時(shí)間間隔中物體的_________。0.02

s

位移大小中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)、全天候和全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并且具備短報(bào)文通信能力。[微情境·大道理]思考：借助北斗導(dǎo)航系統(tǒng)用什么表達(dá)方式能準(zhǔn)確描述物體位置隨時(shí)間變化的規(guī)律？提示：運(yùn)用直角坐標(biāo)系，選時(shí)間t為橫軸，選位置x為縱軸，建立x-t圖像。通過它能直觀地看出物體在任意時(shí)刻的位置。強(qiáng)化點(diǎn)(一)位移—時(shí)間圖像(x-t圖像)任務(wù)驅(qū)動(dòng)

如圖所示，在直線運(yùn)動(dòng)位移—時(shí)間圖像中，圖線a與縱軸的交點(diǎn)和圖線a、b交點(diǎn)的含義是什么？提示：圖線a與縱軸的交點(diǎn)表示在開始計(jì)時(shí)的時(shí)刻物體相對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)的距離；圖線a、b的交點(diǎn)表示t1時(shí)刻兩物體位于同一位置，即相遇。課堂精析重難深度發(fā)掘知能1．坐標(biāo)軸的物理意義通常以橫坐標(biāo)表示時(shí)間，以縱坐標(biāo)表示位移。2．坐標(biāo)軸的正方向就是位移的正方向如圖中甲在0～t3時(shí)間內(nèi)位移為正，t3以后位移為負(fù)。而乙在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中位移始終為正。位移的正、負(fù)表示方向，位移為正時(shí)方向與正方向相同，位移為負(fù)時(shí)方向與正方向相反。[要點(diǎn)釋解明]特別提醒：位移—時(shí)間圖像反映運(yùn)動(dòng)物體的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，而不是物體運(yùn)動(dòng)的軌跡，圖中甲、乙均做直線運(yùn)動(dòng)?？v軸截距表示初始時(shí)刻離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離橫軸截距表示物體位移為零的時(shí)刻圖像的交點(diǎn)兩圖線的交點(diǎn)表示兩物體同時(shí)處在同一位置(即相遇)圖像的斜率斜率的大小表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢，斜率越大，運(yùn)動(dòng)得越快；斜率越小，運(yùn)動(dòng)得越慢。斜率的正負(fù)，表示物體運(yùn)動(dòng)的方向，斜率為正，表示物體向正方向運(yùn)動(dòng)；斜率為負(fù)，表示物體向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)3．對(duì)位移—時(shí)間圖像的四點(diǎn)說明[典例]

如圖為根據(jù)龜兔賽跑故事畫出的位移—時(shí)間圖像，下列說法正確的是

(

)

A．烏龜和兔子賽跑不是從同一地點(diǎn)出發(fā)的B．烏龜和兔子賽跑是同時(shí)出發(fā)的C．烏龜中途落后，但最終比兔子先到達(dá)終點(diǎn)D．在0～t1時(shí)間內(nèi)，烏龜和兔子的位移不同，但該時(shí)間內(nèi)相遇過兩次[答案]

C[解析]

由圖像可知，烏龜和兔子是從同一地點(diǎn)出發(fā)的，但不是同時(shí)出發(fā)，兔子比烏龜出發(fā)得晚，A、B錯(cuò)誤；從圖像中看出，在t1時(shí)刻兔子的位移大于烏龜?shù)奈灰?，但是最后烏龜?shù)竭_(dá)終點(diǎn)時(shí)，兔子還沒有到達(dá)，C正確；由圖像可知，0～t1時(shí)間內(nèi)，兔子的位移比烏龜?shù)奈灰拼?；圖像的交點(diǎn)表示相遇，根據(jù)圖像可知，在0～t1時(shí)間內(nèi)，兔子和烏龜相遇過一次，D錯(cuò)誤。/方法技巧/(1)x-t圖像表示物體位移隨時(shí)間變化的情況，不是運(yùn)動(dòng)軌跡。(2)x-t圖像只能表示位移的兩個(gè)方向，即正方向或負(fù)方向，所以x-t圖像一定表示直線運(yùn)動(dòng)。1．一輛汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)從甲地到乙地，在乙地停留了一段時(shí)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(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的位移—時(shí)間圖像正確的是

(

)

[題點(diǎn)全練清]答案：D解析：一個(gè)時(shí)刻只能對(duì)應(yīng)一個(gè)位移，A、B圖中出現(xiàn)一個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的位移，A、B錯(cuò)誤；C圖表示汽車先朝正方向運(yùn)動(dòng)然后又反向運(yùn)動(dòng)，中間沒有停留，故C錯(cuò)誤；D圖中表示汽車先沿正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，接著靜止一段時(shí)間，然后再沿負(fù)方向勻速返回，符合題意，故D正確。2.

a、b兩車在同一平直公路上行駛，兩車的位移x隨時(shí)間t的變化如圖所示。下列說法正確的是

(

)A．b車運(yùn)動(dòng)方向始終不變B．a(chǎn)、b兩車相遇一次C．t1到t2時(shí)間內(nèi)，a車和b車的位移相等D．t1到t2時(shí)間內(nèi)，a車和b車的位移都在均勻增大答案：C

解析：由圖像可知，b車的位移先增大后減小，因此b車的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了變化，故A錯(cuò)誤；圖像a與b有兩個(gè)交點(diǎn)，說明兩車相遇兩次，故B錯(cuò)誤；t1到t2時(shí)間內(nèi)，兩車的位移和時(shí)間均相同，故C正確；由圖像可知，a車的位移均勻增大，b車位移不是均勻增大的，故D錯(cuò)誤。強(qiáng)化點(diǎn)(二)位移和時(shí)間的測量[要點(diǎn)釋解明]1．兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的比較項(xiàng)目電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu)示意圖打點(diǎn)原理電磁作用下振針上下周期性振動(dòng)打點(diǎn)脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸放電打點(diǎn)工作電壓約為8V交流電源220V交流電源打點(diǎn)周期0.02s0.02s阻力來源紙帶與限位孔、復(fù)寫紙的摩擦，紙帶與振針的摩擦紙帶與限位孔、墨粉紙盤的摩擦，比前者小功能功能相同，都是計(jì)時(shí)儀器續(xù)表2．用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量位移和時(shí)間的步驟(1)安裝、固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔。(2)接通電源待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定工作后，用手水平拉動(dòng)紙帶，紙帶上就打出一行小點(diǎn)。隨后關(guān)閉電源。(3)取下紙帶從便于測量的位置開始(起始點(diǎn))，往后數(shù)出若干個(gè)點(diǎn)。如數(shù)出n個(gè)點(diǎn)，算出紙帶從起始點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t。(4)用刻度尺測量出從起始點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的位移x。[典例]電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作時(shí)使用________(選填“交流”或“直流”)電源，當(dāng)電源的頻率是50Hz時(shí)，每隔__________s打一次點(diǎn)。其工作時(shí)的基本步驟如下：A．當(dāng)紙帶完全通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后，及時(shí)關(guān)閉電源B．將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接上相應(yīng)的電源C．將紙帶穿過兩個(gè)限位孔并從復(fù)寫紙下面通過D．接通開關(guān)，立即拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)上述步驟正確的順序是__________。(按順序填寫步驟編號(hào))[解析]電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓交流電源，工作電壓約為8V，當(dāng)電源的頻率是50Hz時(shí)，每隔0.02s打一次點(diǎn)。工作時(shí)，先安裝紙帶，將紙帶穿過兩個(gè)限位孔并從復(fù)寫紙下面通過，然后將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接上相應(yīng)的電源，接通開關(guān)，立即拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)，當(dāng)紙帶完全通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后，及時(shí)關(guān)閉電源，所以上述步驟正確的順序是CBDA。[答案]交流0.02

CBDA[題點(diǎn)全練清]1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種常用的實(shí)驗(yàn)儀器，它使用的電源及其直接測量的物理量分別是

(

)A．直流電、測量位移

B．直流電、測量時(shí)間C．交流電、測量位移

D．交流電、測量時(shí)間答案：D

解析：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)儀器，其電源頻率為50Hz，常用的電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器使用的是交流電，它們是每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，則它直接測量的物理量是時(shí)間，故D正確。2．小張同學(xué)以同一個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在固定頻率下，測量小車?yán)瓌?dòng)紙帶甲、乙、丙、丁的運(yùn)動(dòng)快慢，每次小車都是自右向左運(yùn)動(dòng)，四段紙帶的長度都相同，如圖所示。則下列敘述正確的是

(

)A．紙帶甲打點(diǎn)均勻，表示小車的運(yùn)動(dòng)是勻速的B．紙帶乙顯示的平均速度與紙帶甲相同C．紙帶丙表示的小車的運(yùn)動(dòng)是先快后慢D．紙帶丁表示的小車的運(yùn)動(dòng)是先慢后快答案：A

解析：紙