高中物理必修第一冊(人教版)學(xué)生用書-第一章-2-時間-位移

2.時間位移新課程標準1．理解位移的概念，掌握位移和路程的區(qū)別和聯(lián)系．2．認識矢量和標量，知道二者在計算時方法的不同．3．認識位移—時間圖像．核心素養(yǎng)目標物理觀念知道時刻與時間間隔的區(qū)別和聯(lián)系，能在具體情況下識別時刻和時間間隔；理解位置、位移和路程的概念．科學(xué)思維(1)能用位移—時間圖像描述物體在不同時間內(nèi)的位移．(2)知道位移和時間的測量方法．科學(xué)探究認識并會使用打點計時器測物體的運動時間和位移．必備知識·自主學(xué)習(xí)——突出基礎(chǔ)性素養(yǎng)夯基一、時刻和時間間隔1．時刻：指某一瞬間．在時間軸上用________表示．2．時間間隔：指某兩個時刻之間的________．在時間軸上用________表示．【情境思考】2020年10月9日23時，在我國火星探測任務(wù)飛行控制團隊控制下，“天問一號”探測器主發(fā)動機點火工作480余秒，順利完成深空機動，以使探測器能夠與火星準確交會．思考：上文中哪個指的是時刻，哪個指的是時間間隔？答：二、位置和位移1．坐標系(1)建立目的：定量地描述物體的________．(2)一維坐標系的三要素：________、________和________．2．位移和路程(1)路程：物體________________．(2)位移：①物理意義：描述物體(質(zhì)點)____________．②定義：由________位置指向________位置的有向線段．【情境思考】2020年初，面對新型冠狀病毒疫情，寧波醫(yī)療救援隊先后兩批出征前往武漢，假設(shè)兩批醫(yī)療援助人員從寧波的同一個醫(yī)院出發(fā)分別采用導(dǎo)航中的推薦方案1和2至武漢的同一家醫(yī)院，兩批醫(yī)療人員到達武漢的路程一樣嗎？位移一樣嗎？答：3．矢量和標量(1)既有________又有________的物理量叫矢量，只有________沒有________的物理量叫標量．(2)①時間；②溫度；③力；④質(zhì)量；⑤路程；⑥位移，屬于矢量的有____________，屬于標量的有____________．三、直線運動的位移1．物體的初、末位置：可用位置坐標x1、x2表示．2．物體的位移大小等于末位置與初位置的坐標之差，即：Δx＝________．(1)若Δx為正，則位移的方向指向____________．(2)若Δx為負，則位移的方向指向____________．四、位移—時間圖像1．位置—時間圖像：反映物體在任意時刻的位置的圖像．在直角坐標系中選________為橫軸，選________為縱軸，其上的圖線就是位置—時間圖像．2．位移—時間圖像(x－t圖像)：反映物體在不同時間內(nèi)的位移的圖像．將物體運動的________選作位置坐標原點O，則位置與________相等(x＝Δx)，位置—時間圖像就成為位移—時間圖像．五、位移和時間的測量1．兩種打點計時器(如下圖所示)(1)電磁打點計時器使用________電源的________儀器；工作電壓約為________V，當電源頻率是50Hz時，每隔________打一次點．(2)電火花計時器使用220V交變電源，當電源頻率是50Hz時打點周期是________．2．時間的測量從能夠看清的某個點開始(起始點)，往后數(shù)出若干個點，數(shù)出時間間隔個數(shù)n，則這段時間t＝________s.3．位移的測量用________測量紙帶上兩個點之間的距離，即為相應(yīng)時間間隔內(nèi)物體的位移大?。舅伎急嫖觥颗袛嗾`，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”．(1)上午第一節(jié)課8點上課，這里的8點指時刻．()(2)在800m田徑比賽中，李明以2分01秒46的成績獲得冠軍，其中的2分01秒46指的是時間間隔，800m指位移．()(3)物體在一條直線上運動時，路程和位移總是大小相等，且位移是矢量，路程是標量．()(4)一個物體的位移為零，路程也一定為零．()(5)位移—時間圖像表示物體的運動軌跡．()關(guān)鍵能力·合作探究——突出綜合性素養(yǎng)形成探究點一時刻和時間間隔導(dǎo)學(xué)探究讀圖區(qū)分時刻和時間間隔．“五點鐘”“半個小時”“10分鐘”“8點”請把它們分類，它們的含義相同嗎？答：歸納總結(jié)1.對時刻和時間間隔的理解(1)時刻的理解：時刻是一個瞬時值，對應(yīng)物體運動的一個確定的狀態(tài)和位置．拍攝的照片就是對應(yīng)某個時刻(對應(yīng)于錄像中的定格時).(2)時間間隔的理解：時間間隔是一個過程量，對應(yīng)時間始、末兩個狀態(tài)之間的變化過程，好比是一段錄像．2．時刻和時間間隔的表示方法(1)時刻的表示方法：在時間軸上用一個點來表示．(2)時間間隔的表示方法：在時間軸上用一段線段來表示．典例示范例1[2022·東莞高一檢測](多選)2020年1月18日傍晚5點多鐘，84歲高齡的鐘南山買了一張無座車票乘G1022從1000多千米外的廣州用時5個小時來到武漢，指導(dǎo)武漢人民抗戰(zhàn)疫情，19日晚10點多鐘又趕到國家衛(wèi)健委開會．對以上情景下列說法中正確的是()A．2020年1月18日傍晚5點多鐘是指時刻B．5個小時是指時刻C．19日晚10點多鐘是指時間間隔D．5個小時是指時間間隔時刻與時間間隔的兩種判定方法(1)根據(jù)上下文判斷：時刻對應(yīng)事件狀態(tài)，時間間隔對應(yīng)事件過程．(2)利用時間軸判定：畫出時間軸，軸上的點表示時刻，兩個時刻間一段線段表示時間間隔．針對訓(xùn)練1下列關(guān)于甲、乙兩圖中計時數(shù)據(jù)的說法，正確的是()A．甲圖中博爾特百米奪冠成績“9.58”是指時刻B．乙圖中的列車到點“16：30”是指時間間隔C．乙圖中的列車“晚點1小時8分”是指時間間隔D．甲、乙兩圖中所列計時數(shù)據(jù)均指時間間隔針對訓(xùn)練2(多選)根據(jù)如圖所示的時間坐標軸，下列有關(guān)時刻與時間間隔的敘述正確的是()A．t2表示時刻，稱為第2s末或第3s內(nèi)，也可以稱為2s時B．0～t2表示時間間隔，稱為最初2s內(nèi)或第2s內(nèi)C．t2～t3表示時間間隔，稱為第3s內(nèi)D．tn－1～tn表示時間間隔，稱為第ns內(nèi)探究點二路程和位移導(dǎo)學(xué)探究讀圖區(qū)分路程和位移，甲同學(xué)的路程和位移大小分別為多少？答：歸納總結(jié)位移路程區(qū)別物理意義描述物體的位置變化描述物體實際運動軌跡的長度定義從初位置指向末位置的有向線段物體運動軌跡的長度標矢性是矢量，有大小和方向是標量，只有大小，沒有方向大小初、末位置之間的距離，由初、末位置決定，與路徑無關(guān)運動軌跡的長度，與路徑有關(guān)聯(lián)系(1)都是描述物體運動的物理量(2)都是過程量(3)位移的大小一般小于路程，只有在物體做單向直線運動時，位移的大小才等于路程(4)單位相同，在國際單位制中，都是“米”典例示范例2一個人晨練，按如圖所示走半徑為R的太極圖，中央的S部分是兩個直徑為R的半圓，BD、CA分別為西東、南北指向．他從A點出發(fā)沿曲線ABCOADC行進，求：(1)他從A點第一次走到O點時的位移大小和方向；(2)他從A點第一次走到D點時的位移和路程．確定物體位移和路程的方法(1)確定研究對象和研究過程．(2)找出該過程中物體的初位置和末位置，則由初位置指向末位置的有向線段就是位移．線段的長度表示位移的大小，方向表示位移的方向．(3)建立位置坐標系，畫出物體的實際運動軌跡示意圖，軌跡的長度就是路程．針對訓(xùn)練3如圖所示，一只蝸牛從足夠高的豎直竹竿底部向上爬行到3m高處后，又慢慢向下爬行了1m，然后暫時靜止．則在這段過程中()A．蝸牛的位移為3m，方向豎直向上，路程為2mB．蝸牛的位移為1m，方向豎直向下，路程為4mC．蝸牛的位移為2m，方向豎直向上，路程為4mD．蝸牛的位移為1m，方向豎直向下，路程為2m針對訓(xùn)練4如圖所示，一輛汽車沿著馬路由A地出發(fā)經(jīng)B、C地到達D地．A、C、D恰好在一條直線上．汽車行駛的路程是多少？位移又是多少？方向如何？(已知tan53°＝43探究點三位移—時間圖像歸納總結(jié)1.位置一時間圖像坐標軸的物理意義(1)橫軸表示時間，縱坐標與位置相對應(yīng)，因此，縱坐標的變化表示位移．(2)縱軸的正方向表示位移的正方向．因為xAB＝xB－xA，若xB－xA>0，則位移為正，說明位移方向與正方向一致．2．位移一時間圖像中點、線及截距的意義(1)點：表示運動物體在某時刻所處的位置．若在同一坐標系中兩條運動圖線相交，交點表示兩物體同時到達同一位置，兩物體相遇．(2)線：圖線反映了運動物體的位移隨時間的變化規(guī)律．運動圖線不是運動軌跡．(3)截距：圖線與橫軸的截距表示物體處在規(guī)定的零位置的時刻；圖線與縱軸的截距表示零時刻物體所處的位置．典例示范例3(多選)如圖所示為甲、乙在同一直線上運動時的x-t圖像，以甲的出發(fā)點為原點，出發(fā)時間為計時的起點，則下列說法中正確的是()A．甲、乙同時出發(fā)B．0～t3這段時間內(nèi)，甲、乙位移相同C．甲開始運動時，乙在甲的前面x0處D．甲在途中停止了一段時間，而乙沒有停止針對訓(xùn)練5(多選)如圖所示為A、B兩個物體從O點開始運動的位移—時間圖像的一部分．從A、B兩物體的位移—時間圖像可知，下列說法中正確的是()A.A、B兩物體的運動方向相同B．A物體4s內(nèi)發(fā)生的位移是10mC．B物體發(fā)生10m位移的時間是4sD．A、B兩物體同時開始運動針對訓(xùn)練6(多選)如圖所示是一輛汽車做直線運動的x-t圖像，關(guān)于線段OA、AB、BC、CD所表示的運動，下列說法正確的是()A．這輛汽車最遠距離出發(fā)點30kmB．AB段汽車靜止C．CD段表示汽車的運動方向與初始運動方向相同D．0～4h內(nèi)，汽車的位移大小為30km探究點四位移和時間的測量歸納總結(jié)1.測量位移和時間的方法(1)測位移：照相法或頻閃照相法、打點計時器法等．(2)測時間：可用鐘表、打點計時器．2．兩種打點計時器的比較比較項目電磁打點計時器電火花計時器不同點電源性質(zhì)8V左右交變電源220V交變電源打點方式振針通過復(fù)寫紙在紙帶上打點火花放電使墨粉在紙帶上打點阻力來源紙帶與限位孔、復(fù)寫紙的摩擦，振針打點與紙帶接觸時的摩擦紙帶與限位孔、墨粉紙盤的摩擦，摩擦阻力比電磁打點計時器小相同點(1)所用電源頻率均為50Hz，每秒打點50次，每隔0.02s打一次點．(2)打出的紙帶的點記錄紙帶運動的時間和位移典例示范例3打點計時器是高中物理中重要的實驗儀器，關(guān)于下圖中甲、乙兩種打點計時器，請回答下面的問題．(1)甲圖是________打點計時器，電源采用的是________________．(2)乙圖是________計時器，電源采用的是________________．(3)甲、乙兩種打點計時器所用電源頻率都為50Hz，則打點周期分別為______s和______s．針對訓(xùn)練7(1)電磁打點計時器是一種使用________電源的計時儀器，它的工作電壓約為________，當電源頻率為50Hz時，它每隔________s打一次點．使用電磁打點計時器時，應(yīng)將紙帶穿過________，復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并要放在紙帶的________面．(2)打點計時器所用電源頻率是50Hz，如圖所示，紙帶上的A點先通過計時器，A、B間歷時________s，位移為________m.2．時間位移必備知識·自主學(xué)習(xí)一、1．點2．時間間隔線段情境思考：提示：“2020年10月9日23時”指的是時刻，“480余秒”指的是時間間隔．二、1．(1)位置(2)原點正方向單位長度2．(1)運動軌跡的長度(2)位置的變化初末情境思考：提示：路程不同，位移一樣。3．(1)大小方向大小方向(2)③⑥①②④⑤三、2．x2－x1(1)x軸的正方向(2)x軸的負方向四、1．時刻t位置x2．初始位置位移大小五、1．(1)交變計時80.02s(2)0.02s2．0.02n3．刻度尺思考辨析答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×關(guān)鍵能力·合作探究探究點一提示：“五點鐘”“8點”指時刻；“10分鐘”“半個小時”指時間間隔．不同．【例1】【解析】“2020年1月18日傍晚5點多鐘”是時間軸上的點，是時刻，故A正確；“5個小時”是鐘南山院士從廣州到武漢所用的時間，是時間間隔，故B錯誤，D正確；“19日晚10點多鐘”是時間軸上的點，是時刻，故C錯誤．【答案】AD針對訓(xùn)練1解析：甲圖中博爾特百米奪冠成績“9.58”是指時間間隔，選項A錯誤；乙圖中的列車到點“16：30”是指時刻，選項B錯誤；乙圖中的列車“晚點1小時8分”是指時間間隔，即時間，選項C正確，D錯誤．答案：C針對訓(xùn)練2解析：t2表示時刻，稱為第2s末或第3s初，故A錯誤；0～t2表示時間間隔，稱為前2s內(nèi)或最初2s內(nèi)，第2s內(nèi)表示1s末到2s末這1s的時間間隔，故B錯誤；t2～t3表示時間間隔，稱為第3s內(nèi)，故C正確；tn－1～tn表示時間間隔，稱為第ns內(nèi)，故D正確．答案：CD探究點二提示：路程為1200m，位移為0.【例2】【解析】(1)他從A點第一次走到O點時的位移大小等于AO的距離，即x1＝R，位移的方向為由北指向南．(2)他從A點第一次走到D點時的位移大小等于AD的距離，即x2＝2R，位移的方向為東偏南45°.從A點第一次走到D點時的路程等于整個運動軌跡的長度，即s＝34×2πR＋2π×R2＝【答案】(1)R方向由北指向南(2)2R方向為東偏南45°2.5πR針對訓(xùn)練3解析：取向上為正方向，第一階段的位移為3m，第二階段的位移為－1m，全過程的位移為2m，總路程為4m．答案：C針對訓(xùn)練4解析：路程為AB＋BC＋CD＝2200m.根據(jù)勾股定理知，AC間的距離AC＝AB2+BC2＝則汽車的位移大小AD＝AC＋CD＝1000m＋800m＝1800m，因為tan∠BAC＝43，所以∠BAC＝故位移的方向為北偏東53°或東偏北37°.答案：見解析探究點三【例3】【解析】由題圖知甲、乙的計時起點都是零，是同時出發(fā)的．乙開始運動時離坐標原點的距離為x0，t1到t2時間內(nèi)甲的位移沒有變化，表示甲在途中停止了一段時間，故A、C、D項正確；圖上縱坐標表示的位移是以坐標原點為起點的，而某段時間內(nèi)的位移是以這段時間的起始時刻所在位置為起點的，0～