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人教版2019 高中物理 必修一
期中复习
专题02 时间、位移
时刻 时间间隔
概念 表示某一瞬间。 表示两个时刻之间的间隔。
物理意义 是事物运动、发展、变化所经历的各个状态先后顺序的标志,是状态量。 是事物运动、发展、变化所经历的过程长短的量度,是过程量。
表示方法 用时间轴上的一个点表示。 用时间轴上的一段线段表示。
表述方法 “第1s末”“第4s初”“第4s末”等。 “第1s内”“前2s”“后5s”等。
联系 ①两个时刻之间的间隔即为一段时间间隔,△t=t -t 。②时间间隔是一系列连续时刻的积累,对应物体运动的过程;时刻对应物体运动的一瞬间。 知识点一 时刻和时间间隔
例题:从学校运动会到国际奥运会,体育运动提高了个人的身体素质也凝聚了民族的精神气魄,下列关于运动项目中物理知识说法正确的是( )
A.奥运会开幕式中升国旗时,观察到国旗冉冉升起,观察者是以“国旗”为参考系的
B.羽毛球比赛中运动员击球的最大速度是指瞬时速度
C.研究短跑运动员的终点冲刺动作时,裁判们可以把运动员看作质点
D.我国选手潘展乐在巴黎奥运会男子100米自由泳决赛以46.40s的成绩夺得冠军,并打破世界纪录,这里的“46.40s”指的是时刻
B
知识点一 时刻和时间间隔
解:A.奥运会开幕式中升国旗时,观察到国旗冉冉升起,观察者是以地面为参考系的,故A错误;
B.根据瞬时速度的概念可知,羽毛球比赛中运动员击球的最大速度是指瞬时速度,故B正确;
C.研究短跑运动员的终点冲刺动作时,运动员的大小和体积不能忽略,不能把运动员看作质点,故C错误;
D.我国选手潘展乐在巴黎奥运会男子100米自由泳决赛以46.40s的成绩夺得冠军,并打破世界纪录,这里的“46.40s”指的是时间,故D错误。
故选:B。
知识点一 时刻和时间间隔
1
坐标系
(1)引入坐标系的目的
为了定量描述物体的位置,需要在参考系上建立适当的坐标系,这样才能应用数学工具来研究物体的运动。
(2)引入坐标系的意义
有了坐标系,就可以定量地描述某一时刻物体的位置,以及某一段时间内物体位置的变化。
知识点二 位置和位移
(3)三种坐标系的建立与比较
种类 坐标系的建立 举例
直线坐标系(一维坐标系) 如果物体沿直线运动,可以以该直线为x轴,以直线上的某一点为原点,规定单位长度和正方向,建立直线坐标系。
平面直角坐标系(二维坐标系) 研究物体在某一平面内的运动时需建立平面直角坐标系。
空间直角坐标系(三维坐标系) 研究物体在某一空间内的运动时需建立空间直角坐标系。
知识点二 位置和位移
2
路程和位移
(1)路程
物体运动轨迹的长度叫路程,路程只有大小,没有方向。
(2)位移
①定义:从初位置指向末位置的有向线段。
②大小:初、末位置间线段的长度。
③方向:由初位置指向末位置。
知识点二 位置和位移
3
标量和矢量
(1)标量
标量是只有大小、没有方向的物理量。如长度、质量、时间、路程、温度、功、能量等,其运算遵从代数运算法则。
(2)矢量
矢量是指既有大小、又有方向的物理量。如位移、力、速度等,其运算法则不同于标量,将在第三章中学习。
(3)矢量的表示
矢量可以用带箭头的线段表示,线段的长短表示矢量的大小,箭头的指向表示矢量的方向。
知识点二 位置和位移
例题:为了增强学生体质、培养中学生的竞争意识和团结精神,汕头市多所中学举行校运会,某中学校运会于2024年10月25日上午8:00开幕。下列说法正确的是( )
A.2024年10月25日上午8:00,指的是时间间隔
B.运动员在跳高比赛过程中,以竹竿为参考系,运动员是静止的
C.比赛时运动员围绕操场跑一圈是400m,其中400m指的是位移
D.研究运动员参加800m比赛所用的时间,可把运动员当作质点
A.2024年10月25日上午8:00,是时间点,指的是时刻,故A错误;
B.运动员在跳高比赛过程中,以竹竿为参考系,运动员是运动的,故B错误;C.比赛时运动员围绕操场跑一圈是400m,其中400m指的是路程,故C错误;D.研究运动员参加800m比赛所用的时间,运动员的形状大小可以忽略不计,可把运动员当作质点,故D正确。故选:D。
D
知识点二 位置和位移
1
一维坐标系中物体的位置和位移
在一维坐标系中,坐标对应物体的位置,坐标的变化量对应物体运动的位移,运动轨迹的长度则表示路程。
直线运动中物体的位移
如图1-2-4所示,做直线运动的物体,初位置为x ,末位置为x ,则物体的位移是由x 指向x 的有向线段,其大小等于末位置与初位置的坐标之差x -x ,记为△x=x —x 。
2
知识点三 直线运动的位移
直线运动的位置和位移:
位置用坐标x表示:
x为正时,位置在正半轴
x为负时,位置在负半轴
位移△x=x -x :△x为正时,位移方向指向x轴的正方向;△x为负时,位移方向指向x轴的负方向。
知识点三 直线运动的位移
1
图像的建立
(1)表格记录数据
某动物沿直线爬行时,不同时刻所处的位置如下表。
表中数据可以反映该动物的运动情况,但是不直观。
时刻t/s 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
位置x/m 0.0 0.5 0.8 1.3 1.6 2.0 2.5
知识点四 位移一时间图像
(2)建构位移—时间(x-t)图像
如图1-2-6所示,选时刻t为横轴,选位置x为纵轴,在直角坐标系中作出的图线就是位置一时间图像,通过它能直观地看出研究对象在任意时刻的位置。如果将研究对象运动的初始位置选作坐标原点0,则位置与位移大小相等(x=△x),位置—时间图像就成为位移—时间图像,又称x-t图像。
知识点四 位移一时间图像
2
图像的关键信息
x-t图像直观地展现了质点的位移随时间变化的规律,从x-t图像中能获取如下质点运动的相关信息。
(1)任一时刻质点的位置和运动的位移。
(2)质点发生一段位移所用的时间。
(3)纵截距表示质点开始运动的位置,横截距表示质点开始运动的时间。
知识点四 位移一时间图像
(4)平行于时间轴的直线表示质点静止,倾斜直线表示质点做匀速直线运动,曲线表示质点做变速直线运动。
(5)图线斜率的绝对值表示质点运动的快慢,绝对值越大,质点运动越快,斜率为正表示质点沿正方向运动,斜率为负表示质点沿负方向运动。
(6)图线相交表示两质点在交点对应的时刻相遇。
知识点四 位移一时间图像
3
几种x-t图像的比较
图像 物理意义
①②都表示物体处于静止状态,但静止的位置不同。
③表示物体从x 处沿坐标轴正方向做匀速直线运动;④表示物体从t=t。时刻开始沿坐标轴正方向做匀速直线运动;⑤表示物体从x 处沿坐标轴负方向做匀速直线运动。
⑥表示物体做变速直线运动,且运动得越来越慢。
知识点四 位移一时间图像
1
两种打点计时器
电磁打点计时器 电火花计时器
结构示意图
打点原理 电磁作用下振针振动打点。 脉冲电流经放电针、墨粉纸盘放电打点。
电源 约8V交流电源。 220V交流电源。
周期 电源频率为50Hz时,都是每隔0.02s打一次点。 阻力来源 纸带与限位孔、复写纸之间的摩擦,纸带与振针之间的摩擦。 纸带与限位孔、墨粉纸盘之间的摩擦。
说明 功能相同,都是计时仪器,但电火花计时器比电磁打点计时器更精确。 知识点五 位移和时间的测量
2
练习使用打点计时器
(1)将打点计时器固定在桌子上。
(2)装好纸带,连接好电源。
(3)启动电源,用手水平拉动纸带,打完点后立即关闭电源。
(4)重复步骤(3)再打几条纸带。
(5)选一条点迹清晰的纸带,从能看清的某个点(起始点)开始,标出几个(一般6~8个)计数点,如图1-2-9所示。
知识点五 位移和时间的测量
(6)用刻度尺测得各点到起始点的距离,并设计一个表格记录时间及位移。
(7)由这些点的位置及在相等的时间T内的位置变化△x,就可以了解物体运动的情况。
知识点五 位移和时间的测量
例题:关于电火花打点计时器,下列说法正确的是( )
A.工作电源为直流电
B.在纸带上打点的是振针和墨粉
C.可以用来记录物体运动的时间和位移
D.它的计时原理与电磁打点计时器不同
解:AB、电火花打点计时器是使用交流220V电源的仪器,在纸带上利用电火花和墨粉打点,故AB错误;
C、电火花计时器通过在纸带上打出的点迹,用来记录物体运动的时间和位移,故C正确;
D、不管是电火花还是电磁打点计时器的计时原理是一样的,故D错误。
故选:C。
C
知识点五 位移和时间的测量
1.(2025秋 冀州区校级期中)关于矢量和标量,下列说法中正确的是( )
A.矢量是没有大小但有方向的物理量
B.标量是有大小但没有方向的物理量
C.位移和路程都是矢量
D.速度和速率都是标量
解:AB.矢量是有大小又有方向,合成遵循平行四边形定则,标量是有大小但没有方向的物理量,故A错误,B正确;
CD.位移、速度是矢量,路程、速率是标量,故CD错误。
故选:B。
B
考点1 矢量和标量的物理意义
2.(2025秋 湖州期中)下列物理量属于矢量的是( )
A.电流
B.电势
C.磁通量
D.磁感应强度
解:A、电流有方向,其方向表示正电荷定向移动的方向,但电流运算时不遵守平行四边形定则,因此电流是标量,故A错误。
BC、电势和磁通量只有大小,没有方向,是标量,故BC错误。
D、磁感应强度既有大小又有方向,相加时遵循平行四边形定则,是矢量。故D正确。
故选:D。
D
考点2 矢量和标量的区分与判断
3.(2025秋 工农区校级期中)下列描述时间间隔的是( )
A.百米赛的运动员11秒末达到终点
B.第8个1秒末物体速度为零
C.百米赛运动员的成绩是11秒
D.3秒初物体开始运动
解:A、运动员11秒末达到终点,11秒末是指一个时间点,所以是时刻,所以A错误;
B、第8个1秒末物体速度为零,第8个1秒末是指指一个时间点,所以是时刻,所以B错误;
C、运动员的成绩是11秒,其中11秒是时间的长度,所以是时间,所以C正确;
D、3秒初物体开始运动,其中3秒初是指一个时间点,所以是时刻,所以D错误。
故选:C。
C
考点3
时刻、时间的物理意义和判断
4.(2025秋 伊宁市校级期中)仔细观察如图所示的时间轴,下列说法正确的是( )
A.第3s初是指时间轴上的D点
B.第3s内是指时间轴上AD段
C.前4s内是指时间轴上AE段
D.第2s内是指时间轴上的C点
解:A、第3s初也是第2s末,是指时间轴上的C点,故A错误;
B、第3s内是指时间轴上CD段,故B错误;
C、前4s内是指时间轴上AE段,故C正确;
D、第2s内是指时间轴上的BC段,故D错误;
故选:C。
C
考点4 用时间轴表示时刻和时间
5.(2025秋 江川区校级期中)如图所示,一个皮球从6m高的地方落下,在与地面相碰后弹起,上升到高为2.5m处被接住,则这段过程中( )
A.小球的位移为3.5m,方向竖直向下,路程为8.5m
B.小球的位移为8.5m,方向竖直向上,路程为3.5m
C.小球的位移为3.5m,方向竖直向下,路程为3.5m
D.小球的位移为7m,方向竖直向上,路程为3m
解:一个皮球从6m高的地方落下,在与地面相碰后弹起,上升到高为2.5m处被接住,首末位置的距离为x=6m﹣2.5m=3.5m,所以位移的大小等于3.5m,方向竖直向下;皮球运动轨迹的长度为s=6m+2.5m=8.5m,所以路程等于8.5m,故A正确,BCD错误。故选:A。
A
考点5 位移、路程及其区别与联系
6.(2025秋 双流区校级期中)某市中考体育项目中的往返跑,是一项在相距50m的两个地方放置杆子,然后来回跑2趟(经过每根杆子各2次)的运动。对某同学完成一次往返跑的过程,下列说法正确的是( )
A.位移为0,路程为0
B.位移大小为200m,路程为200m
C.位移大小为200m,路程为0
D.位移为0,路程为200m
解:根据位移和路程的概念可知,该同学最后又回到出发点,故位移为0;跑一趟的路程为100m,跑2趟的路程就是200m。
故ABC错误,D正确。
故选:D。
D
考点6 位移、路程的简单计算
7.(2025秋 鼓楼区校级期中)关于电火花打点计时器,下列说法正确的是( )
A.工作电源为直流电
B.在纸带上打点的是振针和墨粉
C.可以用来记录物体运动的时间和位移
D.它的计时原理与电磁打点计时器不同
解:AB、电火花打点计时器是使用交流220V电源的仪器,在纸带上利用电火花和墨粉打点,故AB错误;
C、电火花计时器通过在纸带上打出的点迹,用来记录物体运动的时间和位移,故C正确;
D、不管是电火花还是电磁打点计时器的计时原理是一样的,故D错误。
故选:C。
C
考点7
打点计时器的种类与工作原理
8.(2025秋 虹口区校级期中)为观察手摇起电机产生电火花,实验时应( )
A.保持空气湿度、器材良好接地
B.保持空气湿度、器材不接地
C.保持空气干燥、器材良好接地
D.保持空气干燥、器材不接地
解:潮湿空气缘性能下降,导电性增强,电荷不容易积累,不容易产生放电现象;器材良好接地,将电荷导入大地,不易产生放电现象。故D正确,ABC错误。
故选:D。。
D
考点8 打点计时器的操作步骤