新人教版高中物理必修第二冊學案：1.2時間　位移

新人教版高中物理必修第一冊PAGEPAGE1第2節(jié)時間位移核心素養(yǎng)物理觀念科學思維科學探究1.知道時刻與時間間隔的區(qū)別和聯(lián)系，能在具體情況下識別時刻和時間間隔。2.理解位置、位移和路程的概念，知道位移是矢量。1.能用一維坐標系描述直線運動的位置和位移。2.能用位移—時間圖像描述物體在不同時間內的位移。認識并會使用打點計時器測物體的運動時間和位移。知識點一時刻和時間間隔[觀圖助學]“五點鐘”“半個小時”“10分鐘”“8點”請把它們分類，它們的含義相同嗎？1.時刻：表示某一瞬間，在時間軸上用點來表示。2.時間間隔：表示某一段時間，在時間軸上用線段來表示。[思考判斷]（1）2018年1月11日早晨7時36分，天安門廣場上五星紅旗冉冉升起，7時36分指時刻。（√）（2）小明同學每天早上6∶00起床，上學路上需要10分鐘，6∶00和10分鐘都是指時間間隔。（×）,在時間軸上，時刻對應一個點，時間間隔對應一段線段。時間間隔通常說時間，要注意區(qū)分現實中的一些說法與物理概念的區(qū)別。如學校中的“時間表”中顯示數字均為時刻，列車售票廳內顯示的是時刻表。知識點二位置和位移[觀圖助學]（1）兩圖中人走過的路徑與位置的變化各有什么不同？（2）位置變化相同，而路徑可以不同，如何描述位置的變化？1.路程：物體運動軌跡的長度。2.位移（1）物理意義：描述物體（質點）位置變化的物理量。（2）定義：從初位置到末位置的一條有向線段。（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。3.矢量：既有大小又有方向的物理量。標量：只有大小，沒有方向的物理量。4.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）Δx的正、負表示位移的方向，正值表示與x軸的正方向相同，負值表示與x軸的正方向相反。5.位移和時間的測量（1）實驗室中常用打點計時器來記錄時間和位移，電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，工作電壓為4～6V。（2）當電源頻率是50Hz時，每隔0.02s打一次點，打點計時器是根據打點的數目來進行計時的。（3）紙帶上各點之間的距離表示相應時間間隔內物體位移的大小。（4）電火花打點計時器：計時原理與電磁打點計時器相同，在紙帶上打點的是電火花和墨粉。[思考判斷]（1）汽車里程表記錄的是汽車的位移。（×）（2）200m短跑比賽中運動員的位移是200m。（×）（3）電磁打點計時器使用的是10V以下的直流電源。（×）（4）兩種打點計時器都是每隔0.02s打一次點。（√）,上圖中三者位移相同，路程s3＞s2＞s1。路程大于或等于位移的大小。x坐標軸上的點表示位置，線段長度表示位移的大小。電磁打點計時器知識點三位移—時間圖像[觀圖助學]把一跑步者在各時刻所對應的位置，在位置—時間的關系坐標中描出，作最佳擬合線。此圖線顯示了在不同的時間里，跑步者的位移。1.x－t圖像實質是位置—時間圖像，選取物體運動的初始位置為坐標原點，則位置坐標與位移大小相等，位置—時間圖像就成為位移—時間圖像。2.物理意義：描述了物體在不同時間內的位移。,位移—時間圖像描述物體的位移隨時間變化規(guī)律，不是物體運動的軌跡。圖線A表示物體的位移隨時間均勻減小，圖線B表示物體的位移隨時間均勻增加。核心要點時刻和時間間隔[要點歸納]1.時刻和時間間隔的比較時刻時間間隔區(qū)別在時間軸上用點表示，時刻與物體的位置相對應，表示某一瞬時在時間軸上用線段表示，時間間隔與物體的位移相對應，表示某一段時間聯(lián)系兩個時刻的間隔即為時間間隔，即Δt＝t2－t12.時刻和時間間隔在時間軸上的表示（1）時刻（如圖所示）（2）時間間隔（如圖所示）溫馨提示區(qū)分時刻和時間間隔的方法常用來表示時刻的關鍵詞是“初”“末”“時”等；常用來表示時間間隔的關鍵詞是“內”“經歷”“歷時”等，并且要在具體情景中區(qū)分。例如：小明休息的時間為21∶00，睡醒的時間為6∶30，睡眠時間為9.5小時，其中21∶00和6∶30為時刻，9.5小時為時間間隔。[試題案例][例1]（多選）關于時間間隔和時刻，下列說法正確的是（）A.物體在5s時指的是物體在5s末時，指的是時刻B.物體在5s內指的是物體在4s末到5s末這1s的時間間隔C.物體在第5s內指的是物體在4s末到5s末這1s的時間間隔D.第4s末就是第5s初，指的是時刻解析畫出時間軸從坐標軸上分析，選項A、C、D正確。答案ACD[針對訓練1]下列各選項中的計時數據，其中指時刻的有（）A.學校運動會上，小明用14s跑完了100mB.跳傘運動員從飛機上跳下，第5s內下降的高度為40mC.從深圳開往合肥的某次列車每天早上5點30分到達南昌站D.某人騎自行車，在30min內行駛了6km解析時刻指的是某一瞬時，是時間軸上的一點，對應于位置這一狀態(tài)量，故選項C中的計時數據是指時刻。時間間隔是兩個時刻間的間隔，是時間軸上的一段，對應于位移、路程等過程量，故選項A、B、D中的計時數據均指時間間隔。答案C

核心要點位置、位移和路程[觀察探究]中考結束后，小明準備從天津去上海參觀復旦、交大等名校。他有三種方式可供選擇：乘輪船、坐高鐵和乘飛機。（1）三種出行方式的路程是否相同？位移是否相同？（2）位移的大小等于路程嗎？什么情況下相等？答案（1）路程不相同位移相同（2）不相等在單向的直線運動中位移的大小等于路程[探究歸納]位移和路程的區(qū)別與聯(lián)系物理量比較項目位移路程區(qū)別物理意義描述質點的位置變化，是從初位置指向末位置的有向線段描述質點實際運動軌跡的長度矢標性是矢量，有大小和方向是標量，只有大小，沒有方向制約因素由質點的初、末位置決定，與質點的運動軌跡無關與運動路徑有關聯(lián)系（1）都是描述質點運動的空間特征；（2）都是過程量；（3）位移的大小不大于相應的路程，只有質點做單向直線運動時，位移的大小才等于路程溫馨提示（1）路程由物體的運動軌跡決定。（2）位移大小由物體的初、末位置決定，即Δx＝x2－x1。[試題案例][例2]如圖所示，一輛汽車在馬路上行駛，t＝0時，汽車在十字路口中心的左側20m處；過了2s，汽車正好到達十字路口的中心；再過3s，汽車行駛到了十字路口中心右側30m處。如果把這條馬路抽象為一條坐標軸x，十字路口中心定為坐標軸的原點，向右為x軸的正方向。（1）試將汽車在這三個觀測時刻的位置的坐標填入表格內。觀測時刻t＝0時過2s再過3s位置坐標x1＝x2＝x3＝（2）求前2s內、后3s內汽車的位移分別是多少？這5s內的位移又是多少？答案（1）－20m030m（2）20m，方向向右30m，方向向右50m，方向向右[針對訓練2]（多選）如圖所示，一個物體從A運動到C，位移Δx1＝－4m－5m＝－9m；從C運動到B，位移Δx2＝1m－（－4m）＝5m。下列說法中正確的是（）A.C到B的位移大于A到C的位移，因為正數大于負數B.A到C的位移大于C到B的位移，因為正負號表示位移的方向，不表示大小C.因為位移是矢量，所以這兩個矢量的大小無法比較D.物體由A到B的位移為Δx＝Δx1＋Δx2解析位移是矢量，比較位移的大小時，只需比較絕對值，不需要帶正負號，選項A、C錯誤，選項B正確；因為Δx1＝xC－xA，Δx2＝xB－xC，所以物體由A到B的位移為Δx＝xB－xA＝Δx1＋Δx2，選項D正確。答案BD[針對訓練3]如圖所示為某學校田徑運動場跑道的示意圖，其中A點是所有跑步項目的終點，也是400m、800m賽跑的起跑點，B點是100m賽跑的起跑點。在一次校運動會中，甲、乙、丙三位同學分別參加了100m、400m和800m賽跑，則從開始比賽到比賽結束（）A.甲的位移最大 B.乙的位移最大C.丙的位移最大 D.乙、丙的路程相等解析由題意可知，400m、800m賽跑的比賽中，起點和終點相同，所以在400m、800m賽跑的比賽中位移的大小是零，而在100m賽跑的比賽中，位移的大小是100m，所以甲的位移最大，乙和丙的位移是零，所以選項A正確，選項B、C錯誤；路程是指物體運動軌跡的長度，所以路程最大的是丙，所以選項D錯誤。答案A核心要點打點計時器[要點歸納]1.電磁打點計時器與電火花打點計時器的比較電火花打點計時器電磁打點計時器結構圖示工作電壓220V交流電源4～6V交流電源打點方式周期性產生電火花振針周期性上下振動阻力來源紙帶與限位孔、墨粉紙盤的摩擦，摩擦力較小紙帶與限位孔、復寫紙的摩擦，紙帶與振針的摩擦，摩擦力較大打點周期0.02s0.02s記錄信息位置、時刻或位移、時間2.練習使用電磁打點計時器（1）把電磁打點計時器固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把復寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并且壓在紙帶上面。（2）把電磁打點計時器的兩個接線柱接到6V的低壓交流電源上。（3）先接通電源開關，開始打點再用手水平拉動紙帶，使它在水平方向上運動，紙帶上就打下一系列點，隨后立即關閉電源。（4）取下紙帶，從能看得清的某個點開始，往后數出若干個點，如果共有n個點，那么n個點的間隔數為n－1個，則紙帶的運動時間t＝（n－1）×0.02s。（5）用刻度尺測量出從開始計數的點到最后的點間的距離，即位移x。[試題案例][例3]（1）電磁打點計時器是一種使用電源的計時儀器，它的工作電壓為，當電源頻率為50Hz時，它每隔s打一次點。使用電磁打點計時器時，應將紙帶穿過，復寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并要放在紙帶的面。（2）打點計時器所用電源頻率是50Hz，如圖所示，紙帶上的A點先通過計時器，A、B間歷時s，位移為m。解析（1）電磁打點計時器使用的是低壓交流電源，當交流電頻率為50Hz時，計時器一秒鐘打50個點，因此每兩個點之間的時間間隔是0.02s，為了防止紙帶不穩(wěn)定，紙帶應穿過限位孔放在復寫紙下面。（2）由電源的頻率是50Hz，知打點計時器打點的時間間隔是0.02s，則A、B間用時tAB＝2T＝0.04s，位移xAB＝（1.20＋1.60）×10－2m＝0.0280m。答案（1）交流4～6V0.02限位孔上（2）0.040.0280溫馨提示（1）打點前應把手停在靠近打點計時器的位置。（2）打點時，應先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再拉動紙帶。（3）打點完后應立即關閉電源。（4）如果各點之間距離太近，我們可以選擇連續(xù)幾個計時點為計數點進行測量。[針對訓練4]（多選）關于電磁打點計時器和電火花打點計時器的有關說法正確的是（）A.電磁打點計時器和電火花打點計時器都使用交流電B.兩種打點計時器的打點頻率與交流電源的頻率一樣C.電火花打點計時器在紙帶上打點是靠振針和復寫紙D.電磁打點計時器在紙帶上打點是靠放電針和墨粉紙盤解析電磁打點計時器使用6V以下的交流電，電火花打點計時器使用220V的交流電，A正確；兩種打點計時器的打點頻率都由交流電源的頻率決定，B正確；電火花打點計時器在紙帶上打點是靠放電針和墨粉紙盤，C錯誤；電磁打點計時器在紙帶上打點是靠振針和復寫紙，D錯誤。答案AB

核心要點對x－t圖像的認識[觀察探究]做直線運動的物體在某段時間內的位移—時間圖像如圖所示。試分析物體在t＝0到t＝6s內的運動情況。答案0～2s內物體的位移隨時間均勻增加，做勻速直線運動。2～4s內物體的位移沒有變化，物體靜止。4～6s內物體的位移先隨時間均勻減小，后反向均勻增加，所以物體反向做勻速直線運動。[探究歸納]1.x－t圖像的物理意義：x－t圖像反映了物體的位移隨時間的變化關系，圖像上的某一點表示運動物體在某時刻所處的位置或相對于規(guī)定位置的位移。2.x－t圖像的應用由位移—時間圖像可求：（1）任一時刻所對應的位置（2）任一時間內的位移（3）發(fā)生一段位移所用的時間溫馨提示（1）x－t圖像表示的是物體的位移隨時間變化的規(guī)律，而不是物體運動的軌跡。（2）x－t圖像只能用來描述物體的直線運動，原因是x－t圖像中x的方向只有正、負兩個方向。（3）若x－t圖線不過原點，表示物體不是從坐標原點或不是從計時起點開始運動的，如圖所示。

[試題案例][例4]（多選）如圖是甲、乙兩個物體在同一直線上運動時的位移—時間圖像，由圖像可知（）A.乙開始運動時，兩物體相距20mB.在0～10s這段時間內，兩物體間的距離逐漸增大C.在10～25s這段時間內，兩物體間的距離逐漸減小D.兩物體在10s時相距最遠，在25s時相遇解析乙在t＝10s時開始運動，此時甲的位移大于20m，故A錯誤；在0～10s這段時間內乙靜止，而甲向正方向運動，兩物體間的距離逐漸增大，故B正確；在10～25s這段時間內，甲在前乙在后，并且兩物體間的距離逐漸減小，10s末兩物體間的距離最大，25s末兩物體的位置相同即相遇，故C、D正確。答案BCD[針對訓練5]（多選）某物體的位移—時間圖像如圖所示，則下列敘述正確的是（）A.物體運動的軌跡是拋物線B.物體運動的時間為8sC.物體運動所能達到的最大位移為80mD.物體做往返運動解析x－t圖像描述的是做直線運動物體的位移隨時間的變化關系，雖然圖像是拋物線，但運動軌跡是直線，A錯誤；從圖像可以看出，圖像描述的是物體在0～8s內的位移隨時間的變化情況，所以運動時間為8s，最大位移為80m，B、C正確；物體先遠離出發(fā)點，后回到出發(fā)點，故物體做往返運動，D正確。答案BCD1.（對時間與時刻的理解）（多選）關于時刻和時間間隔，下列說法正確是（）A.2018年1月9日11時24分，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號丁運載火箭將高景一號03、04星成功送入預定軌道，這里指時刻B.高速攝像機拍攝子彈穿過蘋果瞬間的照片，曝光時間為10－6s，這里指的是時刻C.中央電視臺每晚新聞聯(lián)播開始的時間是19時，這里指的是時間間隔D.物體在第4s內指的是物體在第3s末到第4s末這段時間間隔解析2018年1月9日11時24分指時刻，選項A正確；10－6s雖然很短，但指的是時間間隔，選項B錯誤；新聞聯(lián)播開始于19時，指的是時刻，選項C錯誤；畫時間軸可看出從第3s末到第4s末是一線段，是時間間隔，選項D正確。答案AD2.（對路程、位移、時間的理解）“翼龍”Ⅱ無人機是中國自主研制的一款先進的無人機，如圖所示是正在飛行的無人機。該無人機在某次測試中往返飛行了850km，用時72min，這兩個數據分別指（）A.位移、時間 B.路程、時間C.位移