1.2时间 位移第2课时 讲义-2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册

第一章运动的描述
第2节时间
位移第2课时
【素养目标】
1．了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用．
2．理解位移—时间图象的意义
【必备知识】
知识点一、位移、时间图像
定义
在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。如果将物体运动的初始位置选作坐标原点O，则位置与位移大小相等（x=），位置——时间图像就成为位移——时间图像，又称x-t图像。
对x-t图像的理解
①x-t图像不是物体的运动轨迹
②x-t图像反映了作直线运动的物体的位移随时间变化规律。
③x-t图像只能描述物体作直线运动的情况，这是因为x-t图像只能表示位移的两个方向，即t轴上方的图线表示位移沿正方向，t轴下方的图线表示位移沿负方向。
④x-t图像中的交点表示物体相遇
⑤x-t图像的斜率表示速度，斜率的大小表示速度大小，斜率的正负表示速度方向。
知识点二、位移和时间的测量
两种打点计时器
①电磁打点计时器：当给线圈通约8v交流电后，线圈产生磁场，振片被磁化，振片在永久磁铁磁场的作用下向上或向下运动，这样振针便在纸带上打下一系列的点。
②电火花打点计时器：接220V的交流电源，按下脉冲输出开关，计时器发出的脉冲电流，经接正极的放电针和墨粉纸盘接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在纸带上打出一系列的点。
【点睛】两种打点计时器的比较
电火花计时器
电磁打点计时器
结构
图示
工作电压
220
V交流电源
6
V以下交流电源
打点方式
周期性产生电火花
振针周期性上下振动
打点周期
0.02
s
0.02
s
记录信息
位置、时刻或位移、时间
使用打点计时器的注意事项
（1）如果在纸带上数出了n个点，那么，它们的间隔数是(n－1)个，它们的时间间隔为(n－1)×0.02
s.
（2）使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带．
（3）手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集．
（4）使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方，使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面．
（5）为了减小实验误差，计数点要每隔T＝0.1
s选一个，即每隔四个点取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时，Δx、Δt应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间，即v＝.
（6）打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源．
（7）对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始点O之间的距离)，读数时应估读到毫米的下一位。
【课堂检测】
1.如图所示为某物体做直线运动的x–t图像，下列说法正确的是（??
）
A.?0-1s内物体做匀加速运动????????????????????????????????????B.?4s内物体通过的位移大小为4m
C.?4s内物体的平均速度大小为0.5m/s?????????????????????D.?4s内物体的运动方向不变
【答案】
C
【解析】A．位移时间图像的斜率表示物体的运动速度，速度不变，0-1s内物体做匀速运动，A不符合题意；
B．4s内物体通过的位移
，
大小为2m，B不符合题意；
C．4s内物体的平均速度大小
，
C符合题意；
D．0-1s内物体沿正方向运动，3s-4s内物体沿负方向运动，运动方向改变，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】图像斜率代表速度，则在第1s内物体做匀速直线运动；利用初末位置坐标可以求出位移的大小；利用位移和时间可以求出平均速度的大小；利用斜率的符号可以判别物体的运动方向。
2.如图所示，物体沿两个半径为
的圆弧由
到
，则它的位移和路程分别为（???
）
A.?
，
指向
；
B.?
，
指向
；
C.?
，
指向
；
D.?
，
指向
；
【答案】
C
【解析】路程等于路径的长度，则从A到C的路程为πR+
πR=
πR；物体的位移大小为AC的长度，根据几何关系可知：
，ABD不符合题意，C符合题意．
故答案为：C
【分析】利用初末位置可以求出位移的大小及方向；利用轨迹的长度可以求出路程的大小。
【素养作业】
1.下列说法表示时刻的是：（???
）
A.?第5s内??????????????????????????B.?前5s内??????????????????????????C.?第5s末??????????????????????????D.?从第3s末到第5s末
【答案】
C
【解析】第5秒内，在时间轴上对应一段距离，指的是时间，A不符合题意；前5秒内，在时间轴上对应一段距离，是从0时刻到4秒末之间，是时间，B不符合题意；第5秒末，在时间轴上对应时间点，是时刻，C符合题意；从第3秒末到第5秒末，在时间轴上对应的是时间段，是时间间隔，D不符合题意．
故答案为：C．
【分析】除了第5s末属于时刻，其他时间都属于时间间隔。
2.学校开展秋季运动会，同学们创造出许多优异的成绩。下列描述正确的是（??
）
A.?小勇百米赛跑的成绩是13.2s，“13.2s”指的是时刻
B.?小海在百米赛跑中到达终点时的速度为8m/s，“8m/s”指的是瞬时速度
C.?小英进行800m跑比赛，“800m”指的是运动员的位移
D.?小华获得跳高冠军，分析小华跳高的技术动作时，可以将他视为质点
【答案】
B
【解析】A．百米赛跑成绩显示的是时间，不是时刻，A不符合题意；
B．到达终点时的速度即为该时刻的速度，指的是瞬时速度，B符合题意；
C．跑道不全部是直线，所以“800m”指的不是运动员的位移，而是运动员理论上的路程，C不符合题意；
D．分析小华跳高的技术动作时，需要研究运动员本身的运动情况，所以不能视为质点，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】百米赛跑的成绩代表时间间隔；到达终点的速度代表瞬时速度；小英800m运动的路径代表路程的大小；分析运动员的技术动作不能把运动员作为质点。
3.某同学沿着周长为400m的环形标准跑道跑了一圈后又回到原出发点，则他运动的路程和位移大小分别是（??
）
A.?路程是400m，位移大小是400m????????????????????????B.?路程是0，位移大小是400m
C.?路程是400m，位移大小是0????????????????????????????????D.?路程是0，位移大小是0
【答案】
C
【解析】路程是物体运动轨迹的实际长度，位移是从起点指向终点的一条有向线段，线段的长度表示位移的大小。某同学沿着周长为400m的环形标准跑道跑了一圈后又回到原出发点，该同学实际走过轨迹的长度为400m，故路程为400m；该同学从出发点绕一周后又回到了出发点，故位移的大小为0。
故答案为：C。
【分析】利用运动的轨迹长度可以求出路程的大小，利用初末位置的有向线段可以求出位移的大小。
4.衢宁铁路于2020年9月27日开通运营，如图所示，该铁路北起浙江省衢州市终至福建省宁德市，途径13个客运车站，结束了8个县市不通铁路的历史。线路全长379公里，设计时速160公里，最快运行时间为5小时17分钟。下列说法正确的是（??
）
A.?“全长379公里”指位移大小??????????????????????????????B.?“时速160公里”指路程
C.?“5小时17分钟”指时刻?????????????????????????????????????D.?在研究运行时间时，可以把火车看成质点
【答案】
D
【解析】A．“全长379公里”指路程，A不符合题意；
B．“时速160公里”指瞬时速度，B不符合题意；
C．“5小时17分钟”指时间，C不符合题意；
D．在研究运行时间时，火车的大小和形状忽略，可以看成质点，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】全程的公里数属于路程；时速属于瞬时速度；运动的时间是指时间间隔；研究火车的运行时间可以把火车作为质点。
5.如图，直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位移一时间（x-t）图线，由图可知（??
）
A.?在t1到t2这段时间内，b车的平均速度大于a车的平均速度
B.?在时刻t2
，
a、b两车运动方向相反
C.?在时刻t1
，
a车追上b车
D.?在t1到t2这段时间内，b车做曲线运动
【答案】
B
【解析】A．在t1到t2这段时间内，两车的位移和时间均相同，所以平均速度也相同。A不符合题意；
B．在时刻t2
，
图像的斜率的符号相反，表示两车的速度方向相反，B符合题意；
C．在时刻t1
，
从图像看，b车从后面追上a车，C不符合题意；
D．在t1到t2这段时间内，b车的图像的斜率开始为正，后来为负，表示其速度方向与开始相反，说明该车在做往返直线运动。D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】s-t图像中，横坐标为时间，纵坐标为位移，图像的斜率是速度，两图像的交点意味着两个物体具有相同的位移，通过这些性质结合选项分析即可。
6.A，B两小球在光滑水平面上发生正碰，小球A的质量为m1＝0.2kg。碰撞前后两小球的位移与时间的关系如图所示，由此可以判断（??
）
A.?小球B的质量为m2＝0.6kg??????????????????????????????????B.?小球B的质量为m2＝0.2kg
C.?碰后小球A和B运动方向相同???????????????????????????????D.?碰前小球A加速运动，小球B匀速运动
【答案】
A
【解析】AB．由x－t图象的斜率表示速度，则碰撞前，小球A的速度为
小球B的速度为
碰撞后，A与B的速度分别为
根据动量守恒定律得
解得m2=0.6kg
A符合题意，B不符合题意；
C．碰后小球A沿负方向运动，B沿正方向运动，两者运动方向相反，C不符合题意；
D．根据x－t图象的斜率表示速度，知碰前小球A做匀速运动，小球B静止，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用图像斜率可以求出两个小球碰撞前后的速度大小；结合动量守恒定律可以求出B小球的质量；利用图像斜率可以判别运动的方向；碰前A做匀速直线运动，B处于静止。
7.关于位移和路程，下列说法中正确的是（??
）
A.?位移和路程在大小上总相等，只是位移有方向，是矢量，路程无方向，是标量
B.?位移是用来描述直线运动，路程是用来描述曲线运动
C.?位移是矢量，它取决于物体的始末位置；路程是标量，它取决于物体实际通过的路线
D.?其实，位移和路程是一回事
【答案】
C
【解析】A．路程没有方向，只有大小，是标量，位移是矢量，位移的方向由初位置指向末位置，路程是标量，是运动路径的长度，路程不是位移的大小，它们之间大小关系是位移大小小于或等于路程，A不符合题意；
B．位移和路程均可以描述直线和曲线运动，B不符合题意；
C．位移有大小和方向是矢量，位移取决于物体的始末位置，路程取决于物体实际通过的路线，C符合题意；
D．位移和路程所描述的物理意义不同，不是同一个物理量，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】路程不一定和位移的大小相等；路程和位移都可以描述任何轨迹的运动；位移和路程的物理意义不同。
8.如图所示为一质点运动的位移一时间图像，曲线为一段圆弧，则下列说法中正确的是（??
）
?
A.?质点不一定做直线运动
B.?质点可能做匀速圆周运动
C.?质点运动的速率先减小后增大
D.?质点在
时刻离开出发点最远
【答案】
C
【解析】A．根据斜率等于速度可知，质点的速度先沿正方向，后沿负方向，质点一定做直线运动。A不符合题意；
BC．由斜率看出，质点的速度先减小后增大，不可能做匀速圆周运动，B不符合题意，C符合题意；
D．在
时刻质点的位移为零，表示质点在
时刻回到出发点，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】利用图像斜率可以判别速度的大小变化；利用坐标可以判别质点的位置；图像描述质点一维直线运动。