2023-2024学年高一物理 第二节 时间 位移 ( 人教版2019必修第一册(解析版).docx
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1、第2节 时间 位移学习目标课程标准学习目标1知道时刻和时间间隔的含义以及它们的区别。2知道坐标系的类型,会建立坐标系和定量描述物体位置的变化。3掌握位移的概念,知道位移是矢量,掌握位移和路程的区别。4知道位移-时间图像的物理意义及应用。5知道位移和时间的测量方法(1)通过时间轴,了解时间间隔和时刻的区别。(2)通过实例,理解位移的概念,掌握路程和位移的区别和联系。(3)通过阅读教材,了解矢量和标量,知道它们遵从的运算法则不同。(4)会画位移时间图像,并会根据图像描述物体运动的特点。02预习导学(一) 课前研读课本,梳理基础知识:1.时刻与时间间隔根据下图回答问题 “五点钟”“半个小时”“10分
2、钟”“8点”请把它们分类,它们的含义相同吗?【答案】“五点钟”“8点”指时刻;“10分钟”“半个小时”指时间间隔不同2.位移和路程(1)由初位置指向末位置的有向线段 能准确地描述旅行者位置的变化。物理学中用位移来描述物体位置的变化。(2)自主思考:某物体从A点运动到B点,坐标xA为5 m,xB为2 m,物体的位移大小等于多少?方向如何? 物体的位移xxBxA2 m5 m3 m,即位移大小为3 m,方向由A指向B.高考结束后,小张准备从天津去上海旅游他有三种方式可供选择:乘轮船、坐高铁和乘飞机(1)三种出行方式的路程是否相同?位移是否相同?(2)位移的大小等于路程吗?什么情况下相等?【答案】(1
3、)路程不相同位移相同(2)不相等【解析】在单向的直线运动中位移的大小等于路程3.位移图像: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,通过它能直观地看出物体在任意时刻的位移 。如果将物体运动的初始位置选作位置坐标原点0,则位置与位移大小相等(x=x),位置-时间图像就成为 位移图像 ,又称x-t图像。自主思考(1)甲乙两图像交点是含义是什么?(2)甲乙各做什么性质的运动?【答案】(1)交点表示两物体相遇;(2)甲沿-x轴做匀速直线运动,甲沿x轴做匀速直线运动。(二)即时练习:【练习1】(多选)在下列叙述中,表示时刻的是()A苏炳添百米比赛用了9秒83B我们打算去
4、看10点钟的电影长津湖C我国“70周年国庆阅兵”时长约80分钟D孟晚舟2021年9月25日晚10点安全抵达深圳机场【答案】BD【解析】时间间隔表示一段,而时刻表示一点。苏炳添百米比赛用了9秒83,其中2小时表示时间间隔,故A错误;我们打算去看10点钟的电影长津湖,其中10点钟表示时刻,故B正确;我国“70周年国庆阅兵”时长约80分钟,其中80分钟表示时间间隔,故C错误;孟晚舟2021年9月25日晚10点安全抵达深圳机场,其中10点表示时刻,故D正确。【练习2】一物体做直线运动,其位移时间图像如图所示,设向右为正方向,则在前6 s内()A物体先向左运动,2 s后开始向右运动B在t2 s时物体距出
5、发点最远C前2 s内物体位于出发点的左方,后4 s内位于出发点的右方D在t4 s时物体距出发点最远【答案】D【解析】由题意知向右为正方向由题图图像可知,物体从5 m处向右运动至5 m处,然后返回至4 m处,始终位于出发点右方,物体在前4 s内一直向右运动,后2 s内向左运动,故A、C错误;在t4 s时物体距出发点最远,B错误,D正确【练习3】某同学在学校操场400 m的跑道上跑步锻炼,如图所示,他从跑道上A点开始沿着跑道跑完两圈回到出发点,此过程中他通过的路程和位移大小分别是()A0,800 mB800 m,0C0,0 D800 m,800 m【答案】B【解析】路程是物体运动轨迹的长度,此同学
6、从跑道上A点开始沿着跑道跑完一圈回到出发点,通过的路程等于跑道的周长2倍,800 m。位移是从初位置指向末位置的有向线段,此同学从跑道上A点开始沿着跑道跑完一圈回到出发点,通过的位移是0。故A、C、D项错误,B项正确。03探究提升【问题探究1】 时间与时间间隔1时刻:表示某一瞬间,在表示时间的数轴上,时刻用点表示。2时间间隔:表示两个时刻之间的间隔,在表示时间的数轴上,时间间隔用线段表示。如:时刻、时间间隔在时间轴上的表示温馨提示:(1)第n s与n s的意义不同:前者指时间间隔为1 s,后者指时间间隔为n s。(2)第n s末与第(n1)s初是同一时刻。(3)要区分好时刻、时间的概念应该做到
7、: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”等要熟悉描述时间的用词方式如“第3 s内”“前2 s”“前3 s内”等【例题1】下列关于甲、乙两图中计时数据的说法,正确的是()A图甲中博尔特百米夺冠成绩“958”是指时刻 B图乙中的列车到点“16:30”是指时间间隔C图乙中的列车“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【答案】C【解析】图甲中博尔特百米夺冠成绩“958”是指时间间隔,选项A错误;图乙中的列车到点“16:30”是指时刻,选项B错误;图乙中的列车“晚点1小时8分”是指时间间隔,即时间,选项C正确,D错误。【例题2】金丽温高铁开通后,从铁路
8、售票网查询到G7330次列车从缙云西站到杭州东站的信息如图甲所示,图乙是用电子地图测距工具测得的从缙云西站到杭州东站的直线距离约为179.8km,下列说法中正确的是( )A. 图甲中的07:31表示一段时间B. 图乙中的179.8km表示一段路程C. 结合图甲、乙可知,G7330次列车行驶时的最高速度约为128km/hD. 动车高速行驶时,可以将5m位移的平均速度近似看作这5m起点位置的瞬时速度【答案】D【解析】07:31指的是出发的时刻,故A错误;B、图乙中的179.8km表示两点间的直线距离,故不是高铁的路程,故B错误;C、由图无法明确高铁的运行情况,因此无法得知其最高速度的大小,故C错误
9、;D、高速行驶时速度很快,通过5m的时间很短,可以取5m位移的平均速度近似看作这5m起点位置的瞬时速度,故D正确。故选D。【对点训练1】下列说法中表示时刻的是( )A.近地卫星运行周期约为84分钟B.同步卫星运行周期约为24小时C.“高分十三号卫星”于10月12日00时57分发射D.“天问一号”飞行约7个月才能到达火星【答案】C【解析】近地卫星运行周期约为84分钟,在时间轴上是一段距离,表示时间间隔,故A错误;同步卫星运行周期约为24小时,在时间轴上是一段距离,表示的是时间间隔,故B错误;“高分十三号卫星”于10月12日00时57分发射,10月12日00时57分在时间轴上是一点,表示的是时刻,
10、故C正确;“天问一号”飞行约7个月才能到达火星,在时间轴上是一段距离,故为时间间隔,故D错误。故选:C。【对点训练2】下列计时数据中指时刻的是()A国家规定各类学校上一节的标准时间为45分钟B北京冬奥会会开幕式将于于2022年2月4日晚上8:00举行C人造卫星绕地球一圈的时间为1.5 小时D由青岛开往通化的1406次列车在德州站停车3 分钟解析:45分钟、1.5 小时、3 分钟均指的是时间,只有8:00指的是时刻,故A、C、D错误,B正确。【问题探究2】位移与路程1坐标系(1)建立坐标系的物理意义:定量描述物体的位置和位移。(2)三要素:原点、正方向、单位长度。(3)直线坐标系:描述做直线运动
11、的物体的位置及位移。2路程和位移(1)路程:物体运动轨迹的长度。(2)位移:物理意义:描述物体相对位置变化的物理量。定义:从初位置指向末位置的一条有向线段。大小:初、末位置间有向线段的长度。方向:由初位置指向末位置。(3)位移的大小不大于路程,只有质点做单向直线运动时,位移的大小才等于路程。3矢量和标量(1)矢量:既有大小又有方向的物理量。如位移、速度、力等。(2)标量:只有大小、没有方向的物理量。如质量、时间、路程等。【例题3】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
12、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 mB.发生的位移是400 m,方向向东;通过的路程是160 mC.发生的位移是160 m,方向向东;通过的路程是400 mD.发生的位移是160 m,方向向东;通过的路程是240 m【答案】C【解析】位移为起点到终点的有向线段,为向东的160m,路程为运动径迹的长度,其值为s=120m+160m+120m=400m。所以A、B、D错误,D正确.【例题4】小明沿半径为50m的圆形草坪边缘绕跑一圈后回到起点,在跑步过程中,小明的路程和位移大小的最大值分别是()A. 100 m,100 m B
13、. 100 m,100 m C. 100 m,0 m D. 0, 0【答案】A【解析】圆周运动中,位移大小的最大值为直径(直径是最大的弦),路程为周长,故B、C、D错误,答案A正确。【对点训练3】400 m比赛中终点在同一直线上,但起点不在同一直线上,如图所示,关于这样的做法,下列说法正确的是()A这样做的目的是使参加比赛的同学位移大小相同B这样做的目的是使参加比赛的同学路程相同C这样做的目的是使参加比赛的同学所用时间相同D这样的做法其实是不公平的,明显对外侧跑道的同学有利【答案】B【解析】400 m比赛中,因为跑道外圈半径大于里圈,当终点在同一直线上时,起点就不在同一直线上,这样做的目的是使
14、参加比赛的同学路程相同,B正确【对点训练4】如图所示,一个物体从A运动到B,又从B运动到C,A、B、C三点的位置坐标分别为xA5 m,xB10 m,xC2 m,试求:(1)物体从A到B的位移和路程。(2)物体从始点A到末点C的位移和路程。【答案】(1)15 m,方向与x轴正方向相反;15 m (2)7 m,方向与x轴正方向相反;23 m【解析】(1)物体从A到B的位移: x1xBxA10 m5 m15 m负号表示位移方向与x轴正方向相反物体从A到B的路程:s15 m10 m15 m。(2)物体从A经B到C的位移:x2xCxA2 m5 m7 m负号表示位移方向与x轴正方向相反。物体从A经B到C的
15、路程:s25 m10 m8 m23 m。【问题探究3】位移-时间图像1图像的建立(1)以时刻t为横轴,以位置x为纵轴,描出物体在各个时刻的位置,用平滑的曲线连接各点,就得到位置时间图像。(2)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(xx),位置时间图像就成为位移时间图像,即xt图像。2图像的物理意义:表示物体的位移随时间变化的规律。3应用位置时间图像能获得的信息(1)任意时间内质点运动的位移。(2)质点发生某段位移所用的时间。(3)判断质点是静止的还是运动的。(4)判断质点运动的快慢。(5)判断质点运动过程中离出发点越来越远,还是越来越近。(6)图像不过原点,说明开始
16、计时时质点的位置不为零,或经过一段时间才开始运动。(7)两图线相交,表示两质点在这一时刻位于同一位置(相遇)。2常见的几种位置时间图像的比较图像物理意义、都表示物体处于静止状态,但静止的位置不同表示物体从x1处沿正方向做匀速直线运动;表示物体从x0处沿正方向做匀速直线运动;表示物体从x2处沿负方向做匀速直线运动【例题5】(多选)A、B两个物体从O点开始运动的位移时间图像的一部分如图所示。从A、B两物体的位移时间图像可知,下列说法正确的是()AA、B两物体的运动方向相同 BA物体4 s内发生的位移是10 mCB物体发生10 m位移的时间是4 s DA、B两物体同时开始运动【答案】ACD【解析】A
17、、B两物体运动的xt图像相对时间轴的倾斜方向相同,即A、B两物体的运动方向相同,选项A正确;由题图可知,B物体在4 s内的位移是10 m,A物体在2 s内的位移为10 m,选项B错误,C正确;A、B两物体都是从0时刻开始运动,选项D正确。【例题6】A、B两物体运动的位移时间图像如图所示。下列说法正确的是()AA、B两物体开始时相距100 m,运动方向相同BA物体沿折线运动,B物体沿直线运动CA、B两物体运动8 s时,在距A出发点60 m处相遇DA物体在运动中停止了6 s【答案】C【解析】在xt图像中图线的斜率等于物体运动的速度,纵坐标表示位置,根据题图知,A、B两物体开始时相距100 m,速度
18、方向相反,故A错误;A、B两物体均做直线运动,xt图像不是物体的运动轨迹,故B错误;t8 s时图线有交点,表示两物体相遇,说明运动8 s时,A、B两物体在距A的出发点60 m处相遇,故C正确;在26 s内物体A位置坐标不变,保持静止,即停止了4 s,故D错误。【对点训练5】 (多选)如图所示是一辆电动车做直线运动的xt图像,对相应的线段所表示的运动,下列说法中正确的是()AAB段表示电动车静止BBC段发生的位移大于CD段发生的位移Ct3 s时电动车离出发点最远 Dt5 s时电动车回到出发点【答案】AC【解析】AB段电动车位移不随时间变化,处于静止状态,选项A正确;BC段发生的位移大小为12 m
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