2021-2022学年高中新教材物理人教版必修第一册学案:1-2 时间 位移 WORD版含解析.docx
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1、2时间位移核 心 素 养物理观念(1)知道时刻与时间间隔的含义及在数轴上的表示方法,会在具体的问题中辨析、识别(2)理解位置、位移等概念的含义(3)了解矢量、标量的含义,理解位移的矢量性(4)理解位移时间图像的物理意义科学思维(1)会在一维坐标系中表示物体做直线运动的位置、位移等物理量(2)能根据图像分析物体在一段时间内的位移科学探究(1)了解打点计时器的基本结构和工作原理(2)会使用打点计时器记录物体运动的位移和时间科学态度与责任通过实验探究让学生具备尊重实验事实的科学态度必备知识自主学习突出基础性素养夯基一、时刻和时间间隔1表示:时刻和时间间隔可以在时间轴上表示,时间轴上的每一个点都表示一
2、个不同的_,时间轴上的一条线段表示的是_,如图,“8时”“8时45分”表示时刻,“45 min”表示_时刻和时间间隔2联系:两个时刻之间的_即为时间间隔举例时间轴上的点对应时刻,线段对应时间间隔,时间轴上的两个点无限靠近时,它们的时间间隔就会趋于0,即趋于时刻,时间间隔是一系列连续时刻的积累过程二、位置和位移1.坐标系(1)为了定量地描述物体的_,需要在_上建立适当的坐标系(coordinate system).若想说明地面上某人所处的位置,可以采用平面直角坐标系来描述如果物体做直线运动,可以用一维坐标系来描述(2)一维坐标的建立物体做直线运动时,通常选取这条直线为x轴,在x轴上任选一点作为_
3、,规定好坐标轴的_和单位_,物体的位置就可以用它的_来描述2路程和位移(1)路程(path)路程是物体运动轨迹的长度(2)位移(displacement)表示方法:由初位置指向末位置的_,如图所示物理意义:描述物体的_大小:从_到_的有向线段的长度方向:从_指向_3矢量和标量(1)矢量在物理学中,像位移这样的物理量叫作矢量,它既有_又有_(2)标量像温度、路程这样的物理量叫作标量,它们只有_,没有_导学1一般情况下,位移的大小小于路程,只有物体做单向直线运动时位移的大小等于路程辨析矢量与标量的区别一是矢量是有方向的,而标量没有方向;二是运算法则不同,矢量运算时遵循矢量运算法则,而标量运算时遵循
4、算术运算法则三、直线运动的位移1物体做直线运动时,如图所示,若物体在时刻t1处于位置x1,在时刻t2处于位置x2,那么位移x等于两时刻位置的坐标变化,即x_2x为正值表示物体向_运动,x为负值表示物体向_运动(均选填“正方向”或“负方向”)导学2位置的变化有两个要点:(1)位置变化的大小;(2)位置变化的方向四、位移时间图像1位移时间图像建立如图,在直角坐标系中选时刻t为横轴,选位置x为纵轴,物体运动的初始位置选作位置坐标原点O,位置时间图像就成为位移时间图像,又称x t图像x t图像2图像的意义从x t图像可以直观地看出物体在不同时间内的位移拓展1测量手拉纸带的位移和时间组织学生每两人一组,
5、利用停表、纸带、彩色水笔和米尺设计一个实验,同时将位移和时间一起测量出来实验方案:如图,一位同学手拿一支彩色水笔,手可以上下移动,但不要左右移动;另一位同学牵动一条宽约1 cm的长纸带,使纸带在笔下沿着直线向前移动拿笔的同学看着表,每隔1 s用笔在纸上点一个点两位同学配合完成实验后,在点迹旁标出打下各个点迹时的时刻,并用米尺测量各点迹到出发点的位移五、位移和时间的测量1位移和时间的测量方法先记录某一时刻物体运动的位置,再推断出它在一段时间内的位移(1)用照相的方法记录物体的位置(2)用钟表记录物体运动的时刻(3)用频闪照相的方法同时记录物体运动的时刻和位置(4)用打点计时器来记录时间和位移2两
6、种打点计时器(1)电磁打点计时器工作电压约为8 V,低压交流电源,当电源频率是50 Hz时,每隔0.02 s打一次点(2)电火花计时器工作电压为220 V交变电流,当电源频率为50 Hz时,纸带上相邻两点间的时间间隔是0.02 s注意墨粉纸盘夹在两纸带之间总结图绘要点拓展2北斗导航系统的主要民用功能(1)个人位置服务:当进入不熟悉的地方时,可以使用装有北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星导航装置找到要走的路线(2)气象应用:北斗导航卫星气象应用的开展,可以促进中国天气分析和数值天气预报、气候变化监测和预测,也可以提高空间天气预警业务水平,提升气象防灾减灾的能力(3)道路交通管理:通过在车辆上安
7、装卫星导航接收机和数据发射机,车辆的位置信息就能在几秒钟内自动转发到中心站这些位置信息可用于道路交通管理(4)海运和水运:北斗卫星导航系统可为水上航行船舶提供导航定位和安全保障【思考辨析】(1)30 s由30个时刻组成()(2)质点沿单一方向的直线运动,通过的路程就等于位移的大小()(3)质点通过一段位移后,它的路程可能为零()(4)带正、负号的物理量不一定是矢量()(5)位置时间图像就是位移时间图像()(6)将交流电源改为直流电源,打点计时器连续打两个点的时间间隔保持不变()关键能力合作探究突出综合性素养形成探究点一时刻和时间间隔问题探究1时刻和时间间隔的区别读图区分时刻和时间间隔2时刻和时
8、间间隔的生活用语和专业术语时刻和时间间隔既有联系又有区别我们经常会遇到生活用语和专业术语,要注意它们的区别,这一点要引起重视甲同学问:什么“时间”上课?乙同学说:8点上课甲又问:一节课多长“时间”?答:45分钟(1)甲同学第一次问到的“时间”是“时刻”还是“时间间隔”?(2)第二次问到的“时间”是“时刻”还是“时间间隔”?归纳总结1.时刻和时间间隔的表示方法(1)时刻的表示方法:在时间轴上用一个点来表示(2)时间间隔的表示方法:在时间轴上用一段线段来表示2要区分好时刻、时间的概念应该做到:(1)要熟悉描述时刻的用词方式如“第1秒末”“第3秒初”“第3秒末”等(2)要熟悉描述时间的用词方式如“第
9、3 s内”“前2 s”“前3 s内”等典例示范例1以下的计时数据指时间间隔的是()A从北京开往西安的火车预计13点到B10秒初C某场足球赛伤停补时3 minD2020年5月5日18时0分,“长征五号”B运载火箭在海南文昌首飞成功素养训练1下列关于甲、乙两图中计时数据的说法,正确的是()A甲图中博尔特百米夺冠成绩“9.58”是指时刻B乙图中的列车到点“16:30”是指时间间隔C乙图中的列车“晚点1小时8分”是指时间间隔D甲、乙两图中所列计时数据均指时间间隔素养训练2如图所示的时间轴,下列关于时刻和时间间隔的说法中正确的是()At2表示时刻,称为第2 s末或第3 s初,也可以称为2 s内Bt2t3
10、表示时间间隔,称为前3 s内Ct0t2表示时间间隔,称为最初2 s内或前2 s内Dtn1表示时刻,称为第(n1) s时刻与时间间隔的判断方法(1)根据上下文判断:时刻对应事件状态,时间间隔对应事件过程(2)利用时间轴判断:画出时间轴,轴上的点表示时刻,两个时刻间一段线段表示时间间隔探究点二位置和位移矢量和标量问题探究(1)如图,从北京到重庆可以乘坐飞机、火车、轮船等不同的交通工具,这几种出行方式的运动轨迹相同吗?轨迹的长度相同吗?轨迹的长度用哪个物理量来表示?(2)如图,几种出行方式中,从北京到重庆位置的变化相同吗?应该用什么来描述这种位置的变化? 归纳总结1.位置与位移的关系2位移与路程的区
11、别和联系位移路程区别物理意义描述质点的位置变化,是从初位置指向末位置的有向线段描述质点实际运动轨迹的长度矢标性矢量,既有大小,又有方向标量,有大小,无方向相关因素由质点的初、末位置决定,与质点运动路径无关既与质点的初、末位置有关,也与质点运动路径有关联系(1)都是描述质点运动的空间特征的物理量(2)都是过程量(3)位移的大小不大于相应的路程,只有质点做单向直线运动时,位移的大小才等于路程典例示范题型1坐标系的建立和位置的确定例2如图所示,一辆汽车从超市出发,向东行驶了300 m到达电影院,继续行驶了150 m到达度假村,又向西行驶了950 m到达博物馆,最后回到超市以超市所在的位置为原点,以向
12、东的方向为正方向,用1个单位长度表示100 m.(1)在直线坐标系上表示出超市、电影院、度假村和博物馆的位置;(2)求汽车从电影院经度假村到博物馆的位移题型2对位移和路程的理解与计算例3一个人晨练,按如图所示,走半径为R的中国古代的八卦图运动,中央的S部分是两个直径为R的半圆他从A点出发沿曲线ABCOADC行进求:(1)他从A点第一次走到O点时的位移的大小和方向;(2)他从A点第一次走到D点时的位移和路程位移的计算方法 (1)几何法:对于二维平面运动,可以根据位移的定义先画出有向线段,再根据几何知识计算(2)坐标法:对于一维直线运动的位移,可以确定原点建立坐标系,写出初、末位置坐标,位移即为位
13、置变化,它等于末位置坐标减去初位置坐标注意结果中的正负号表示位移方向,正号表示与坐标轴正向相同,负号则与坐标轴正向相反素养训练3如图所示为小孩在荡秋千(忽略空气阻力)过程的简图,小孩由ABCBA下列说法正确的是()AAB与BC两过程的位移相同B在ABC的过程中,小孩的位移为曲线ABCC在ABCBA的过程中,小孩的位移为零,但其路程不为零D在荡秋千的过程中,小孩通过的路程越来越大,位移也越来越大素养训练4在边长为100 m的正方形广场边缘,一同学由a点沿如图所示路径散步在由a点运动到b点的过程中,该同学()A.通过的路程是50 mB通过的路程是400 mC位移大小是50 mD位移大小是400 m
14、素养训练5从高出地面3 m的位置竖直向上抛出一个小球,它上升5 m后回落,最后到达地面以竖直向上为正方向,以抛出点为原点建立坐标系,如图所示,则全过程中小球的位移和路程分别是()A3 m,3 mB3 m,13 mC3 m,13 mD3 m,3 m探究点三位移时间图像归纳总结1.位移时间图像的特点项目意义或特点图像举例坐标轴横轴表示时间,纵轴表示位移点图线上的点表示某时刻质点所处的位置图线交点表示几个质点相遇的时刻和位置图线与纵轴交点表示质点的初始位置图线与横轴交点表示离开坐标原点或返回坐标原点的时刻极值点表示某时刻距出发点最远或最近或改变运动方向线段表示一段时间内质点位置的变化情况2.信息获取
15、:已知时间可以确定物体的位移(或位置).典例示范例4(多选)如图所示是一辆汽车做直线运动的x t图像,关于线段OA、AB、BC、CD所表示的运动,下列说法正确的是()A这辆汽车最远距离出发点30 kmBAB段汽车静止CCD段表示汽车的运动方向与初始运动方向相同D04 h内,汽车的位移大小为30 km素养训练6(多选)如图所示为A、B两人在同一直线上运动的位移图像,下列关于图像的分析正确的是()A02 s内,A、B两人同向而行B02 s内,A、B两人相遇一次C05 s内,A走的路程比B走的路程多D05 s内,A的位移比B的位移大探究点四打点计时器的原理及使用归纳总结1.两种计时器的比较比较项目电
16、磁打点计时器电火花计时器相同点频率周期50 Hz0.02 s作用记录位置、时刻(或位移、时间)不同点工作电压交流8 V交流220 V打点方式振针振动电火花放电阻力来源振针与纸带间的摩擦限位孔与纸带间的摩擦纸带本身的运动阻力大小较大较小2.用打点计时器测量位移和时间的步骤(1)安装、固定打点计时器,并将纸带穿过打点计时器的两个限位孔(2)接通电源,待打点计时器稳定工作后,用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点随后关闭电源(3)取下纸带,从便于测量的位置开始(起始点),往后数出若干个点如数出n个点,算出纸带从起始点到第n个点的运动时间t.(4)用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x.典例示范例5
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