2020-2021学年新教材物理人教版必修第一册 1.2时间 位移 学案

第2节　时间　位移
学习目标
1.知道时刻和时间的区别和联系。
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。
4.能用一维坐标系表示时刻和时间、位置和位移。
5.学会用图像表示位置变化规律的方法。
6.了解电磁打点计时器和电火花计时器的基本构成,知道打点计时器的计时原理,并学会使用打点计时器。
自主预习
一、时刻和时间间隔
1.在表示时间的数轴上,时刻用　　　　表示,时间间隔用　　　　表示。?
2.第N秒内是　　　　(填“时刻”或“时间间隔”),第N秒初是　　　　(填“时刻”或“时间间隔”),第N秒末是　　　　(填“时刻”或“时间间隔”)。?
二、路程和位移
1.路程是　　　　　　　　　的长度。?
2.位移可以用　　　　　　　　　　　　　的有向线段来表示。?
三、矢量和标量
1.矢量:　　　　　　　　　的物理量。?
2.标量:　　　　　　　　　的物理量。?
四、位移—时间图像
位移—时间图像(x-t图像)是用来描述　　　　随　　　　变化关系的图像。?
五、位移和时间的测量
1.仪器构造
(1)下图为电磁打点计时器的构造图,图中标出了几个主要部件的代号,它们的名称分别是:①　　　　　　　,②　　　　　,③　　　　　,④　　　　,⑤　　　　　,⑥　　　　,⑦　　　　。?
(2)下图为电火花计时器的构造图。
2.仪器原理
电磁打点计时器是一种使用交流电源的　　　　仪器,当电源的频率是50 Hz时,它每隔　　　　打一个点,通电前把纸带穿过限位孔,再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面,接通电源后,在线圈和永久磁铁的作用下,振片便振动起来,带动其上的振针上下振动。这时,如果纸带运动,振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点,如果把纸带跟运动的物体连在一起,即由物体带动纸带一起运动,纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔内物体的　　　　大小。?
课堂探究
【情境设问】 制作一张周末日程表,标明主要活动的时间、地点和活动内容,看谁的日程表最简洁合理、清晰明了。
时间
地点
主要活动
6:30
家
起床
9:00
图书馆
学习
12:00
餐厅
午饭
14:00
家
做作业
17:00
操场
跑步
22:00
家
睡觉
　　日程表第一列的数字是时间点还是时长?
一、时刻和时间间隔
【情境设问】 结合下图,如何清晰地呈现出时刻与时间间隔的区别?请同学们思考,给出方法。
【情境设问】 结合下图与“太空授课”有关的几个时间,大家试着区分时刻和时间间隔。
结论1:时刻指一瞬间,在表示时间的数轴上表示为一个　　　;时间间隔指一段时间,在表示时间的数轴上表示为一条　　　　　。?
二、路程和位移
【情境设问】 观察地形图,回答以下问题。从北京到重庆,有几种路线或交通方式可以选择?
结论2:路程是物体　　　　　　的长度;位移可以用由　　　　指向　　　　的有向线段来表示。?
结论3:既有　　又有　　的量称为矢量;只有　　没有　　　的量称为标量。?
　　三、直线运动的位置和位移
【思考与讨论1】 如图所示,物体开始时处于A位置,最后静止于B位置。
(1)试在图中画出物体的位移;
(2)指出位移的大小与方向;
(3)若开始时物体处于B位置,最后静止于A位置,则物体的位移大小和方向如何?
结论4:在物体运动的直线上建立一维坐标系,物体的坐标表示物体的　　　,坐标的变化量表示物体的　　　　　大小。?
四、位移—时间图像
【思考与讨论2】 如何直观地表示物体每一时刻的位置或每一时间间隔的位移?
结论5:物体在每一时刻的位置或每一时间间隔的位移可以用图像直观地表示。如果将物体运动的初始位置选作位置坐标原点O,则位置与位移大小相等(x=Δx),位置—时间图像就成为　　　　　　图像,又称x-t图像。从x-t图像可以直观地看出物体在不同时间内的位移。?
五、位移和时间的测量
【提出问题】 观察电磁打点计时器并阅读其使用说明书,明确电磁打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法。
【思考与讨论3】
(1)电磁打点计时器使用什么电源?
(2)大家想一想能不能使用直流电源?
(3)电源频率是50 Hz时意味着什么?5个间距对应的时间间隔为多少?如果频率低于50 Hz呢?
结论6:电磁打点计时器是一种使用低压　　　电源的计时仪器。当电源的频率是50 Hz时,它每隔　　　　 s打一次点。?
六、例题展示
【例题1】 区分以下名词的含义:第3秒、前3秒、第3秒初、第2秒末、第3秒末。
【变式训练1】 (多选)以下的计时数据指时刻的是(　　)
A.中央电视台新闻联播每日19时开播
B.某运动员在短跑比赛中,用时12秒91夺得了冠军
C.某场足球赛踢了95分钟
D.由北京开往上海的G17次列车,于19时从北京南站始发
【例题2】 如图所示,图线①描述的是什么运动情况?
其中图线的交点有什么含义?
图线与坐标轴的交点有什么含义?
③④的运动方向如何?
【变式训练2】 如图,A、B两人在同一直线上运动,图像表示(　　)
A.A、B两人同向而行
B.A、B两人在第一秒末相遇
C.前5 s内,A走的路程比B走得多
D.前5 s内,A走的位移比B走得大
课堂练习
1.下列描述时间间隔的是(　　)
A.百米赛的运动员11 s末到达终点
B.8 s末物体速度为零
C.百米赛运动员的成绩是11 s
D.3 s初物体开始运动
2.(多选)关于位移和路程,下列说法中正确的是(　　)
A.在某一段时间内物体运动的位移为零,则该物体一定是静止的
B.在某一段时间内物体运动的路程为零,则该物体一定是静止的
C.在直线运动中,物体的位移大小一定等于其路程
D.在曲线运动中,物体的位移大小小于其路程
　　3.如图所示,某质点沿半径为r的半圆弧由A点运动到B点,则它通过的位移和路程分别是(　　)
A.0;0　　　　　　　　B.2r,向东;πr
C.r,向东;πr D.2r,向东;2r
4.(多选)甲乙两物体在同一直线上运动的x-t图像如图所示,以甲的出发点为原点,出发时刻为计时起点,则从图像可以看出(　　)
A.甲乙同时出发
B.乙比甲先出发
C.甲开始运动时,乙在甲前面x0处
D.甲在中途停了一段时间,但最后还是追上了乙
5.某测绘技术人员在一次对某学校操场进行测量时,他从操场上某点A处开始,先向南走了30 m到达B处,再向东走了40 m到达C处,最后又向北走了60 m到达D处,则:
(1)该技术人员步行的总路程和位移的大小各是多少?
(2)要比较确切地表示此人的最终位置,应该用位移还是路程?
核心素养专练
1.下列描述中,所指的是时刻的是(　　)
A.学校每节课40 min
B.学校每天上午7点整开始上课
C.物理测验的时间是90 min
D.第5 s内
2.某运动员在男子200米自由泳决赛中以1分44秒65的成绩夺金,这两个物理量分别是(　　)
A.路程,时刻 B.路程,时间间隔
C.位移,时刻 D.位移,时间间隔
3.(多选)下列对电磁打点计时器和电火花计时器的有关说法中,正确的是(　　)
A.电磁打点计时器和电火花计时器都使用交流电源
B.两种打点计时器的打点频率都与交流电源的频率相同
C.电火花计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸
D.电磁打点计时器在纸带上打点是靠放电针和墨粉纸盘
4.如图所示是做直线运动的甲、乙两物体的位移—时间图像,由图像可知(　　)
A.乙开始运动时,两物体相距20 m
B.甲、乙两物体间的距离逐渐变大
C.两物体在10 s时相距最远,在25 s时相遇
D.甲比乙运动得快
5.气球升到离地面80 m高时,从气球上掉下一物体,物体又上升了10 m后才开始下落,规定竖直向上为正方向。讨论并回答下列问题,体会位移的正负表示方向。
　　(1)物体从离开气球到落到地面的路程是多少?
(2)物体从离开气球到落到地面的位移大小是多少?方向是什么?
参考答案
自主预习
一、
1.点　线段
2.时间间隔　时刻　时刻
二、
1.物体运动轨迹
2.由初位置指向末位置
三、
1.既有大小又有方向
2.只有大小没有方向
四、
位移　时间
五、
1.①纸带　②线圈　③永久磁铁　④振片　⑤振针　⑥限位孔　⑦复写纸
2.计时　0.02 s　位移
课堂探究
结论1:点　线段
结论2:运动轨迹　初位置　末位置
结论3:大小　方向　大小　方向
【思考与讨论1】
(1)
(2)物体的位移大小为2 m,方向由A指向B;
(3)若开始时物体处于B位置,最后静止于A位置,则物体的位移大小为2 m,方向由B指向A。
结论4:位置　位移
【思考与讨论2】
利用图像,直角坐标系中选时刻t为横轴,选位置x为纵轴,其上的图线就是位置—时间图像,通过它能直观地看出物体在任意时刻的位置。
结论5:位移—时间
【思考与讨论3】
(1)低压交流电源;
(2)不能使用直流电源;
(3)每秒钟上下振动50次,每0.02 s打一个点,5个间距对应的时间间隔为0.1 s,低于50 Hz时间间隔将延长。
结论6:交流　0.02
【例题1】 例题分析:利用时间轴判断,如图所示。
例题解答:第3秒、前3秒为时间间隔,第3秒初、第2秒末、第3秒末为时刻,且第3秒初、第2秒末为同一时刻。
【变式训练1】 AD
【例题2】 例题分析:标轴正负表示位移的方向,每一点表示任一时刻的位移,交点表示相遇。
例题解答:图线①的运动情况为静止;交点表示相遇;与x轴交点表示回到原点、与y轴交点表示起始时刻位移不为0;③④运动方向一正一负,刚好相反。
【变式训练2】 D
课堂练习
1.C　2.BD　3.B　4.ACD
5.(1)130 m　50 m　(2)位移
核心素养专练
1.B　2.B　3.AB　4.C
5.(1)100 m　(2)80 m,方向竖直向下