第2节 时间和位移
第1课时 时间 位移
一、学习要求
1.知道时间和时刻的区别和联系.
2.理解位移的概念,了解路程与位移的区别.
3.知道标量和矢量,知道位移是矢量,时间、时刻和路程是标量.
二、学习重点
1.时间和时刻的概念以及它们之间的区别和联系.
2.位移的概念以及它与路程的区别.
三、课内学习
(一)、时刻和时间间隔
1.时刻:指某一瞬间.在时间轴上用点表示.
2.时间间隔:指某两个时刻之间的时间间隔.在时间轴上用线段表示.
(二)、位置和位移
1.坐标系
(1)建立目的:定量地描述物体的位置.
(2)一维坐标系的三要素:原点、正方向和单位长度.
2.位移和路程
(1)路程:物体运动轨迹的长度.
(2)位移:
①物理意义:描述物体(质点)位置的变化.
②定义:由初位置指向末位置的有向线段.
3.矢量和标量
(1)既有大小又有方向的物理量叫矢量,只有大小没有方向的物理量叫标量.
(2)①时间;②温度;③力;④质量;⑤路程;⑥位移.属于矢量的有③⑥,属于标量的有①②④⑤.
(三)、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1所示.
图1
1.物体的初、末位置:可用位置坐标x1、x2表示.
2.物体的位移大小等于末位置与初位置的坐标之差,即:Δx=x2-x1.
(1)若Δx为正,则位移的方向指向x轴的正方向;
(2)若Δx为负,则位移的方向指向x轴的负方向.
知识深化
1.位移和路程的区别与联系
项目 比较 位移 路程
区 别 物理意义 描述物体的位置变化,是由初位置指向末位置的有向线段 描述物体运动轨迹的长度
矢标性 矢量 标量
相关因素 由物体的初、末位置决定,与物体运动路径无关 既与物体的初、末位置有关,也与物体运动路径有关
2.矢量和标量
(1)标量
标量是指只有大小而没有方向的物理量.如长度、质量、路程等.
(2)矢量
矢量是指既有大小又有方向的物理量,如位移、力等.矢量可以用带箭头的有向线段表示,在一维坐标系中可以用正负号表示它的方向.
[深度思考] 当物体做直线运动时,位移的大小一定等于路程吗?
答案 只有在物体做单向直线运动时,位移的大小才等于路程.
如图5所示,某人沿半径R=50 m的圆形跑道跑步,从A点出发逆时针跑过圆周到达B点,试求由A到B的过程中,此人运动的路程和位移(取π=3.14,=1.414).
图5
答案 235.5 m 70.7 m,方向由A指向B
解析 此人运动的路程等于所对应的弧长,即路程s=×2πR=235.5 m.此人从A点运动到B点的位移大小等于由A指向B的有向线段的长度,即位移大小x=R=70.7 m,位移的方向由A指向B.
针对训练 (2021·济宁一中月考)煤矿安检员在一次巡检中,乘坐矿井电梯从A井竖直向下运动了120 m到达井底,然后在井底又沿着水平隧道向东走了160 m到达B井,最后从B井乘坐电梯竖直向上返回地面.若A、B两个井口恰在同一水平面上,则此次巡检中安检员( )
A.发生的位移是200 m,方向向东;通过的路程是160 m
B.发生的位移是400 m,方向向东;通过的路程是160 m
C.发生的位移是160 m,方向向东;通过的路程是400 m
D.发生的位移是160 m,方向向东;通过的路程是240 m
答案 C
3、直线运动中的位置和位移
1.位置在一维坐标系中的表示
在一维坐标系中,物体的位置用它的坐标表示,坐标的绝对值表示物体到坐标原点的距离.
2.位移在一维坐标系中的表示
用初、末坐标的差值即Δx=x2-x1表示位移.Δx的绝对值表示位移大小,Δx的正负表示方向,正为沿x轴正方向,负为沿x轴负方向.
3.建立一维坐标系时,选择不同的坐标原点,物体的位置坐标不同,但在同一运动过程中物体位移是相同的.
物体做直线运动时可以用坐标轴上的坐标表示物体的位置,用坐标的变化量Δx表示物体的位移.如图6所示,一个物体从A运动到C,它的位移Δx1=-4 m-5 m=-9 m;从C运动到B,它的位移为Δx2=1 m-(-4 m)=5 m.下列说法中正确的是( )
图6
A.从C到B的位移大于从A到C的位移,因为正数大于负数
B.从A到C的位移大于从C到B的位移,因为正、负号表示位移的方向,不表示位移的大小
C.因为位移是矢量,所以这两个矢量的大小无法比较
D.物体从A到B的位移Δx=4 m
答案 B
解析 位移是矢量,正、负号表示位移的方向,而不表示位移的大小,从A到C的位移大于从C到B的位移,选项A、C错误,B正确;物体从A到B的位移Δx=1 m-5 m=-4 m,故选项D错误.
(2021·定远育才学校月考)下列关于位移和温度的说法中,正确的是( )
A.两运动物体的位移大小均为30 m,这两个位移一定相同
B.做直线运动的两物体位移x甲=3 m,x乙=-5 m,则甲的位移大于乙的位移
C.温度计读数有正有负,其正、负号表示温度的方向
D.温度计读数t1=3 ℃,t2=-5 ℃,则t1>t2
答案 D
课后自测
1.在物理学中通常有诸如三秒内、第三秒内、第三秒末、前三秒、最后一秒等多种时间或时刻的说法.请准确说出上述说法中哪些指时间,哪些指时刻.
2.关于质点的位移和路程的下列说法中正确的是
A.位移是矢量,位移的方向即质点运动的方向
B.路程是标量,即位移的大小
C.质点沿直线向某一方向运动,通过的路程等于位移的大小
D.物体通过的路程不等,位移可能相同
3.质点向东运动了30 m,然后又向北运动了40 m,质点发生的位移是
A.70米,方向是向东偏北53°
B.70米,方向是向北偏东53°
C.50米,方向是向北偏东37°
D.50米,方向是向东偏北37°
4.一人沿着半径是40 m的圆形喷水池边散步,当他走了3圈半时,他的位移大小和经过的路程是
A.879 m、879 m B.80 m、879 m
C.80 m、80 m D.879 m、80 m
5.小球从3米高处落下,被地板弹回,在1 m高处被接住.那么,小球通过的路程和位移的大小分别是
A.4 m,3 m B.3 m,1 m
C.3 m,2 m D.4 m,2 m
6.紫珠拿出了一枚一元硬币,绿妹找来了一把刻度尺,她们想办法测出了硬币的直径,然后令它在水平课桌上沿直线滚动了10圈,她们合作探究,提出了下面的问题.请你帮她们来解决,你可以亲身体验一下哟!问题:
(1)硬币圆心的位移和路程相同吗?如果不同,各是多少?
答 案
、课后自测
1、三秒内、第三秒内、最后一秒指时间;第三秒末指时刻.
2、CD 3、C 4、B 5、D 6、(1)相同;