高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 时间 位移说课课件ppt
展开关键能力·情境探究达成
知识点一 时刻和时间间隔
知识点三 直线运动的位移
1.时刻:表示________,在时间轴上用__表示,如第2 s末、第8 s初等均为时刻。2.时间间隔:表示____________的时间,在时间轴上用____表示,如前4 s内(0至4 s末)、第4 s内(3 s末至4 s末)等均为时间间隔。
问题1 “五点钟”“半个小时”“10分钟”“8点”请把它们分类,它们的含义相同吗?提示:不同,“五点钟”“8点”指时刻;“半个小时”“10分钟”指时间间隔。
问题2 如图所示,在时间轴上标出“第3 s初”“第3 s末”“第3 s内”“前3 s内”,然后指出哪些表示时刻,哪些表示时间间隔?提示:“第3 s初”“第3 s末”表示时刻,“第3 s内”“前3 s内”表示时间间隔。
问题3 时间和时刻有什么区别?提示:时刻在时间轴上对应一个点,时间指两时刻间隔,在时间轴上对应一段线段。
1.时刻和时间间隔的比较
2.时刻和时间间隔在时间轴上的表示(1)时刻(如图所示)
(2)时间间隔(如图所示)
【典例1】 (2022·安徽合肥六校高一上月考)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B.10秒初C.某场足球赛伤停补时3分钟D.2022年9月27日7时50分,太原卫星发射中心使用长征六号运载火箭成功将试验十六号A 、B星和试验十七号卫星发射升空
C [“13点”指的是一个时刻,故A错误;“10秒初”指的是10秒刚开始的一个时刻,故B错误;“3分钟”指的是一段时间间隔,故C正确;“2022年9月27日7时50分”指的是一个时刻,故D错误。]
[跟进训练]1.汉十高速铁路,简称汉十高铁,又名汉十客运专线,是一条连接湖北省武汉市与十堰市的高速铁路,是中国“八纵八横”高速铁路网中部地区与西北地区间的便捷联系通道。下面这张截图是从中国铁路12306官网查询到的C9201次列车信息,其中07:45和02:21分别对应的是( )
A.时间间隔、时刻 B.时刻、时间间隔C.时间间隔、时间间隔 D.时刻、时刻
B [由题图信息知,07:45是高铁开动的时间,是一个时间点,所以是时刻;02:21是高铁从汉口到十堰的运动时间,是一个时间段,所以是时间间隔。故B正确,A、C、D错误。]
2.(多选)关于时间间隔和时刻,下列说法正确的是( )A.物体在5 s时指的是物体在5 s末时,指的是时刻B.物体在5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s 的时间间隔C.物体在第5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s 的时间间隔D.第4 s末就是第5 s初,指的是时刻
ACD [画出时间轴,从坐标轴上分析,选项A、C、D正确。]
1.坐标系(1)建立目的:定量描述物体的位置及__________。(2)坐标系的三要素:____、______和单位长度。(3)常见的坐标系的种类:__________、______________和空间坐标系。2.路程:物体________的长度。
3.位移(1)物理意义:表示物体(质点)____变化的物理量。(2)定义:从______指向______的一条有向线段。(3)大小:初、末位置间有向线段的____。(4)方向:由______指向______。4.矢量和标量(1)矢量:既有____又有____的物理量,如位移、力等。(2)标量:只有____,没有____的物理量,如质量、时间、路程等。
中考结束后,小明准备从天津去上海参观复旦、交大等名校。他有三种方式可供选择:乘轮船、坐高铁和乘飞机。
问题1 三种出行方式的路程是否相同?位移是否相同?提示:路程不相同,位移相同。问题2 位移的大小等于路程吗?什么情况下相等?提示:不相等 在单向直线运动中位移的大小等于路程。问题3 为什么要引入“位移”概念?提示:为了描述物体位置的变化,需要引入“位移”概念。
1.位移和路程的区别与联系
2.矢量和标量(1)标量:标量是指只有大小而没有方向的物理量。如长度、质量、路程等。(2)矢量:矢量是指既有大小又有方向的物理量,如位移、力等。矢量可以用带箭头的有向线段表示,在一维坐标系中可以用正负号表示它的方向。
角度1 位移和路程的比较【典例2】 下列关于质点运动的位移和路程的说法中,正确的是( )A.路程是标量,数值上就等于位移的大小B.位移是矢量,其方向即为质点的运动方向C.在同一运动过程中,位移的值总小于路程的值D.两地间的位移是唯一的,路程是不确定的,与运动的路径有关
D [路程是标量,大小等于物体运动轨迹的长度,不一定等于位移的大小,故A错误;位移是矢量,位移的方向是初位置指向末位置,不一定是质点运动的方向,故B错误;对于同一运动过程而言,位移的大小不会比路程大,其中在单向直线运动中,位移的值等于路程的值,故C错误;位移的方向是初位置指向末位置,两地间的位移是唯一的,路程是不确定的,与运动的路径有关,故D正确。]
规律方法 位移的两种计算方法几何法 — |坐标法 —
写出初、末位置坐标,位移即为末位置坐标减初位置坐标,结果中的正负号表示位移方向。
根据位移的定义先画出有向线段,再根据几何知识计算。
[跟进训练]3.如图所示,一只蜗牛从足够高的竖直竹竿底部向上爬行到3 m高处后,又慢慢向下爬行了1 m,然后暂时静止。则在这段过程中( )A.蜗牛的位移为3 m,方向竖直向上,路程为2 mB.蜗牛的位移为1 m,方向竖直向下,路程为4 mC.蜗牛的位移为2 m,方向竖直向上,路程为4 mD.蜗牛的位移为1 m,方向竖直向下,路程为2 m
C [取向上为正方向,第一阶段的位移为3 m,第二阶段的位移为-1 m,全过程的位移为2 m,方向竖直向上,总路程为4 m。]
研究直线运动时,在物体运动的直线上建立x轴,如图所示。1.物体的位置表示:用位置____表示。如图所示,若物体从A向B运动,则x1表示初位置A;x2表示末位置B。
2.物体的位移表示:(1)大小:__位置与__位置的坐标之差:Δx=______。(2)方向:__位置指向__位置。①Δx>0,表示位移的方向指向x轴的__方向。②Δx<0,表示位移的方向指向x轴的__方向。
如图所示,一辆轿车从超市出发,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。
问题1 以超市所在的位置为原点,以向东的方向为正方向,用1个单位长度表示100 m,能否用一维坐标系表示出超市、电影院、度假村和博物馆的位置?试画出?提示:能,以超市所在的位置为原点,以向东的方向为正方向,则电影院的坐标为300 m,度假村的坐标为450 m,博物馆的坐标为450-950=-500 m,位置如图所示:
问题2 如何求轿车从电影院经度假村到博物馆的位移的大小和方向?提示:轿车从电影院经度假村到博物馆的过程中位移x′=-500-300=-800 m,即大小为800 m,方向向西。
1.直线运动位移的计算物体做直线运动时,它的位移可通过初、末位置的坐标值计算。如图所示,在t1~t2时间内,物体从位置xA移动到位置xB,发生的位移Δx=xB-xA。对于甲图,Δx=3 m;对于图乙,Δx=-5 m。
2.直线运动位移的方向在直线运动中,位移的方向一般用正负号来表示。如图甲所示,Δx>0,表示位移的方向沿x轴正方向;如图乙所示,Δx<0,表示位移的方向沿x轴负方向。这样就可以用一个带正负号的数值,把直线运动中位移矢量的大小和方向表示出来了。
名师点睛:(1)在直线运动中,坐标对应物体的位置,坐标的变化量对应物体的位移。(2)无论初、末位置的坐标大小关系如何,坐标值的正、负如何,Δx=x末-x初总是成立的。
【典例4】 一质点在x轴上运动,各个时刻的位置坐标如下表:(1)该质点前2 s的位移的大小是_______,方向_____________。(2)该质点第3 s内的位移的大小是______,方向____________。(3)该质点前5 s的总位移的大小是_______,方向____________。[思路点拨] ①位置坐标与时刻对应,而位移与时间间隔对应。②某段时间内的位移等于这段时间初、末位置间的有向线段。
[解析] 如图所示:(1)前2 s的位移Δx1=x2-x0=-4 m-2 m=-6 m,即位移的大小为6 m,方向沿x轴负方向。(2)第3 s内的位移Δx2=x3-x2=-1 m-(-4) m=3 m,即位移的大小为3 m,方向沿x轴正方向。(3)前5 s的总位移Δx3=x5-x0=6 m-2 m=4 m,即位移的大小为4 m,方向沿x轴正方向。
[跟进训练]4.(多选)某一运动质点沿一直线做往返运动,如图所示,OA=AB=OC=CD=1 m,O点为x轴上的原点,且质点由A点出发向x轴的正方向运动至B点再返回沿x轴的负方向运动,以下说法正确的是( )A.质点在A→B→C的时间内发生的位移为2 m,方向沿x轴正方向,路程为4 mB.质点在B→D的时间内发生的位移为-4 m,方向沿x轴负方向,路程为4 mC.当质点到达D点时,其位置可用D点的坐标-2 m表示D.当质点到达D点时,相对于A点的位移为-3 m
BCD [位移是矢量,是一段时间的初时刻位置指向这段时间末时刻位置的有向线段。A项中,在A→B→C时间内发生的位移为-2 m,方向沿x轴负方向,路程为4 m;B项中,在B→D时间内位移为-4 m,方向沿x轴负方向,路程为4 m;C项中,D点位置为-2 m,故x=-2 m;D项中,xAD =-3 m。]
学习效果·随堂评估自测
1.下列关于时间间隔和时刻的表述中,表示时刻的是( )A.一般人的反应时间约为0.7 sB.卫星绕地球运行的最小周期约为85 minC.校运动会100 m赛跑的最好成绩是12.8 sD.2022年10月16日上午10时,中国共产党第二十次全国代表大会在北京开幕
D [一般人的反应时间约为0.7 s,0.7 s是指一段时间,是时间间隔;卫星绕地球运行的最小周期约为85 min,85 min是指一段时间,是时间间隔;校运动会100 m赛跑的最好成绩是12.8 s,12.8 s是指一段时间,是时间间隔;2022年10月16日上午10时,中国共产党第二十次全国代表大会在北京开幕,2022年10月16日上午10时是指时间点,是时刻。选项D正确。]
2.下列关于矢量和标量的说法正确的是( )A.选定正方向,做直线运动的甲、乙两物体的位移x甲=3 m,x乙=-5 m,则x甲>x乙B.甲、乙两运动物体的位移大小均为50 m,这两个物体的位移必定相同C.温度计读数有正有负,所以温度是矢量D.温度计读数的正负号表示温度高低,不表示方向,温度是标量
D [直线运动中位移的正负号表示方向,不表示大小,故选项A错误;两个矢量大小相等、方向相同时,它们才相同,故选项B错误;温度是标量,温度的正负号表示温度的高低,故选项C错误,D正确。]
3.某同学在操场上向正北方向运动了16 m,接着转向正东方向运动了12 m。两段路线相互垂直。整个过程中,该同学的位移大小和路程分别为( )A.20 m,20 m B.28 m,28 mC.20 m,28 m D.28 m,20 m
4.如图所示,在距墙1 m的A点,小球以某一速度冲向与墙壁固定的弹簧,将弹簧压缩到最短时到达距墙0.2 m的B点,然后又被弹回至距墙1.5 m的C点静止,则从A点到C点的过程中,小球的位移大小和路程分别是( )A.0.5 m、1.3 m B.0.8 m、1.3 mC.0.8 m、1.5 m D.0.5 m、2.1 m
D [位移的大小等于初末位置的距离,可知位移的大小等于AC的距离,即为1.5 m-1 m=0.5 m;路程等于运动轨迹的长度,可知s=(1+1.5-2×0.2) m=2.1 m,故D正确,A、B、C错误。]
回归本节知识,自我完成以下问题:1.怎样在具体问题中辨析时刻与时间间隔?提示:(1)根据上下文判断:分析所给的说法,根据题意去体会和判断。时刻对应的是某一事件或运动的状态,时间间隔对应的是事件或运动的过程。(2)利用时间轴判断:画出时间轴,把所给的时刻和时间间隔表示出来,对应一个点的是时刻,对应一段线段的是时间间隔。
2.在实际问题中位移和路程有何区别与联系?提示:位移由物体的初、末位置决定,与路径无关,不管经历什么路径,只要初、末位置相同,位移就相同;而路程由物体的运动轨迹决定,与路径有关。路程是标量,无方向,其大小计算遵循算术运算法则(可以直接相加减);位移是矢量,有方向,其大小计算不能直接相加减。
3.在一维坐标系中,选择不同的坐标原点,各点的位置坐标不同, 两点间位移是否相同?为什么?提示:相同,因为位移与坐标系的选取无关。
阅读材料·拓展物理视野
中国北斗卫星导航系统中国北斗卫星导航系统(BeiDu Navigatin Satellite System,BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统,是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统(BDS)和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO,是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
北斗卫星导航系统由空面段、地面段和用户段三部分组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。
2018年12月26日,北斗三号基本系统开始提供全球服务。2019年9月,北斗系统正式向全球提供服务,在轨39颗卫星中包括21颗北斗三号卫星:有18颗运行于中圆轨道、1颗运行于地球静止轨道、2颗运行于倾斜地球同步轨道。2019年9月23日5时10分,在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射第四十七、四十八颗北斗导航卫星。2019年11月5日凌晨1点43分,成功发射第49颗北斗导航卫星,北斗三号系统最后一颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星全部发射完毕,12月16日15时22分,在西昌卫星发射中心以“一箭双星”方式成功发射第五十二、五十三颗北斗导航卫星。至此,所有中圆地球轨道卫星全部发射完毕。
2020年3月9日19时55分,中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射北斗系统第54颗导航卫星,该系统已实现在全球范围内提供服务。
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