物理必修 第一册2 时间 位移评课ppt课件
展开要讨论物体位置随时间的变化,就要涉及位置、时间等概念。如果要准确地描述一辆行驶在北京长安街上的汽车所处的位置,你认为应该采用什么方法?你对时间是怎样认识的?
假如你和同学一起从重庆到上海旅行
此时你们连同火车可以看成质点吗?
期间如何准确告知父母你到哪里?
“时间” 一词的含义 它们有别吗?
上午8时上课一节课40分钟
从重庆到上海需要4个小时
1.时刻:表示某一瞬时,在时间轴上用点来表示.关键词“初”“末”“时”。
时间轴:表示时间的数轴
2.时间间隔(简称时间):是指两时刻的间隔,表示一段过程,在时间轴上用线段来表示.关键词“内”“经历”“历时”
• (1)时间可以用来展示某一个运动过程(录像)• (2)时刻只能显示运动过程的某一个瞬间(照相)• (3)在时间轴上时间用线段表示,时刻用点表示
第一秒末 第二秒末 第三秒末
0 1 2 3 t/s
时间轴上有三个标注:0、t 、t ,对应三个
时刻: 0时刻、t 时刻、t 时刻。
第一秒 第二秒 第三秒
如果以t 时刻为计时的起点,t 到t 的时间间
隔(时间):Δt= t - t 。
0 1 2 3 t/s前三秒
如果以0时刻为计时的起点,0到t1的时间间
隔(时间):Δt= t - 0= t 。
在同学们之间,常常有这样的交流话语:
2、今天你从家里到学校用了多少时间?
这里两个“时间”有什么本质上的区别?
以下各词指“时间间隔”还是“时刻”,并在时间轴上表示:第2秒(第2秒内) 前2秒(前2秒内) 第2秒初
第1s末第1s初 第2s初
0 1 2 3 4 5
“初”“末”“时”如:“第1 s末”,“第2 s初”,“3 s时”
“内”“经历”“历时”如:“第2 s内”,“前3 s内”
两个时刻的间隔为一段时间间隔,时间间隔能表示运动的一联系 个过程,好比一段录像;时刻可以显示运动的一瞬间,好比一张照片
【例1】下列关于时间间隔和时刻的说法正确的是(ꢀꢀ)
A.第4 s末到第5 s初经历了1 s的时间间隔
B.“早上第一节课8∶00上课”,其中8∶00指的是时间间隔C.物体第3 s末的位置坐标是(2 m,3 m),其中第3 s末指的是时刻D.物体第3 s内运动了4 m,其中第3 s内指的是时刻
【例2】在时间轴上找到
1.前3s 2.第3s 3.第3s初 4.第3s末 5.第2s末
n秒末、n秒初是指时刻。第n秒内是指1秒的时间。第n秒末和第(n+1)秒初指的是同一时刻。
【例题】如图是表示时间的坐标轴.请思考讨论:
(1)图中A点和B点的意义是什么?(3)“前两秒”在图中怎么表示?
(2)AB之间的线段表示什么?(4)“第六秒”在图中怎么表示?
(5)“第二秒末”和“第三秒初”在图中怎么表示?它们是同一个时刻吗?
解析:时刻是某个瞬间,时间是某段过程,对应时刻是物体所处的状态,对应时间是物体经历的一段过程.时间与时刻可以在“时间轴”上表示出来,其中“时间”是一段线段,有一定的长度,“时刻”是一个点.
(1)A点和B点是两个时刻;(2)AB之间的线段表示的是时间,且时间为1 s;(3)0~2 s末间的线段表示为前两秒;(4)5~6 s之间的线段表示第六秒;(5)在图中数字2所在的点表示“第二秒末”
如果一个可以看做质点的物体沿直线运动,怎样定量描述物体的位置变化呢?要定量描述物体的位置变化,可以利用我们已有的数学知识,建立直线坐标系。
坐标原点:天安门正方向:向东为正单位长度:200m
ꢁ点位置坐标: = 900m
1、坐标系三要素:原点、正方向、单位长度可以定量的地描述物体(质点)的位置
直线坐标系(一维坐标系):描述直线运动的物体的位置变化,可以建立一维直线坐标系.
平面直角坐标系(二维坐标系):描述平面上运动的物体的位置变化,可以建立平
面直角坐标系. 二维坐标表示(x,
例如:人在平面内运动,为了描述人所处的位置,可采用平面直角坐标系来描述。
立体空间坐标系(三维坐标系):描述立体空间内运动的物体的位置变化,可以建
立三维立体空间坐标系.三维坐标表示(x,y,z)
全球卫星定位系统(GPS)
2019年8月杂技节上,一名杂技演员将手中的球从高出地面3m的位置竖直向上抛出,它上升5m后回落,最后到达地面,如图所示,分别以地面和抛出点为原点建立坐标系,方向均以向上为正,填写以下表格:
坐标原点 出发点 最高点 落地点的设置 的坐标 的坐标 的坐标以地面
万州 → 重庆 有哪些出行方式?(1)飞机
在空间变化上的相同点和不同点?
沿①②③④四条不同路径到达B点路程是否相同,位置变化是否相同?
根据上述两个问题,你可以得到什么样的结论?
结论:路程与物体运动轨迹有关,而位置的变化仅与物体起点
1.路程:物体(质点)运动轨迹的长度。(实际走过的轨迹长度)
(1)定义:物体(质点)的位置的变化。用从初位置指向末位置的有向线段表示。①大小:线段的长度
②方向:初位置 → 末位置(即箭头的方向)(2)符号: x ,单位:m
路程跟位移的大小有什么关系?
Ø 位移的大小一般小于路程,只有当质点做单向直线运动时, 位移的大小才等于路程。
v矢量(vectr):既有大小,又有方向,例如:位移、速度、力等v标量(scalar):只有大小,没有方向,例如:路程、时间、质量、温度、长度、密度、能量、速率等
a.矢量有方向,而标量无方向
b.要描述一个矢量,必须有大小、方向两个方面c.只有大小、方向都相同时,两个矢量才相同
(2)矢量的表示:用带箭头的有向线段表示。
线段长度——表示矢量大小。箭头方向——表示矢量方向。
同一直线上的矢量,可用正负表示方向。
如果矢量与正方向相同,矢量为正值;如果矢量与正方向相反,矢量为负值。
矢量的大小比较:矢量大小只看其绝对值大小,绝对值大则矢量大,而正负只表示方向。
(3)运算法则①标量相加——遵从算术运算的法则。
例如:一个袋子中原来有20kg大米,又放入10kg大米,那么现在大米的质量是 ?
思考:矢量相加也遵从这样的法则吗?矢量相加与标量相加遵从不同的法则!
②当两个矢量不共线时,矢量相加——遵从三角形定则(或遵从平行四边形定则) 。
三角形定则:两个矢量相加时,首尾依次相连,合矢量为从第一个矢量的始端指向第二个矢量的末端。
三角形定则:当多个矢量不共线时,它们相加也遵从多个矢量依次首尾连接,最终从第一个矢量的始端指向最后一个矢量的末端。
位移的大小与路径无关;
任何情况下:位移的大小≤路程;
只有当物体做单向直线运动时,物体的位移大小才等于路程。
【例题】田径场跑道周长是400m。
⑴百米赛跑选用跑道的直道部分,运动员跑完全程的路程是多少?位移大小是多少?⑵在800m跑比赛中,不同跑道的运动员跑完全程的路程相同吗?跑完全程的位移相同吗?(注意800m跑的比赛规则)
⑴路程和位移的大小都是100m。
⑵路程:相同,路程都是800m。
位移:对于800m跑道,在第1道次上的运动员位移是0,而其它道次上的运动员,跑完全程的位移不是0,而且大小和方向均不相同。
【例】ABCD是半径为R的圆的四个顶点,一小白兔由A出发沿圆周绕行一圈,途经ABCD四点,问:
(1) 由A到B的过程,它通过的路程和位移各是多少?
(2) 由A到C的过程呢?(3) 由B到C的过程呢?(4) 由A到D的过程呢?(5) 由A到A的过程呢?
注意:求位移必须既求大小,还要指明方向
AC1.下列关于位移和路程的说法中,正确的( )
A、位移大小和路程不一定相等
B、位移的大小等于路程,方向由起点指向终点C、位移描述物体相对位置的变化,路程描述路径的长短D、位移描述直线运动,路程描述曲线运动
2.关于位移和路程的关系,正确的有: (A.物体作直线运动,则通过的路程就是位移
B.物体作直线运动,则通过的路程等于位移的大小C.物体通过的路程不等,但位移可能相同D.物体通过一段路程,但位移可能为零
在任何情况下,位移的大小都不可能大于路程
3.关于位移和路程,说法正确的是:( ABD )A 位移可能随路程的增大而减小
B只有物体作单向直线运动,通过的路程才等于位移的大小C只要物体通过了一段路程,其位移就不可能为零D位移可能随时间的增大而减小
4、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.
【答案】ꢀ(1)Rꢀ由北指向南
(2)R,方向为东偏南45°ꢀ2.5πR
5、如图,一个质点沿半径为R的圆弧由A运动到C,在此过程中,它的位移πR 2R大小为 ,路程为 。
2πR由A运动到A,在此过程中,它的位移大小为 ,路程为 。
6、如图所示,质点从N点沿半径为R的两个半圆形轨道运动到P点,质点的路程和位移大小分别为(
B.2πR、4RD.2πR、2R
7、某同学沿400 m的跑道跑步一圈后回到起点,此过程的路程和位移分
A.400 m,400 mC.0,400 m
B.400 m,0D.0,0
8、(双选)关于位移和路程,下列说法正确的是( BC )A.沿直线运动的物体,位移和路程是相等的
B.质点沿不同的路径由A到B,路程不同而位移一定相同C.质点通过一段路程,其位移可能为零
D.质点运动位移的大小可能大于路程
9、一质点先向东直线运动3m,再向南直线运动4m,则该质点的位移大
小和路程分别是(A.5m ,7m
B.7m ,5mD.7m ,1m
如果物体沿直线运动,可以以这条直线为x轴,在直线上规定原点、正方向和单位长度,建立直线坐标系.
坐标的正负表示位置在原点的哪一侧,坐标的数值表示位置到原点的距离用位置坐标的变化量表示物体位移 ,用正、负表示运动物体位移的方向
位移是初位置指向末位置法一:位移的图示法Δ x
法二:位移的代数表示法——直线运动
位移大小等于末位置与初位置坐标之差Δx=x2-x1
位移的方向由坐标之差的正负所决定。
若两坐标之差为正,则位移的方向与x轴的正方向相同;若两坐标之差为负,则位移的方向与x轴的正方向相反。
初位置x1,末位置x2
位移Δx: Δx = x2 - x1位移Δx: Δx = x1 -0=x1位移Δx: Δx = x1 - x2
初位置0,末位置x1初位置x2,末位置x1
某物体从A点出发运动到达B点,坐标x 为5m,x 为2m,物体的位移大小等
Δ x = xB - xA
(末位置坐标减初初位置坐标)
= 2m - 5m= - 3m
物体的位移大小等于3m,方向与x轴的正方向相反。
【例题】一个物体从p点运动到Q点,坐标x 为3m,x 为-2m,它的位移大小是多少
?方向如何?(请用图示法和代数法两种方法表示)
-3 -2 -1 0 1
Δx = xQ - xP
物体位移大小5m,方向与x轴正方向相反。
时间△t = t2 - t1
做直线运动的物体:某一时刻——某一 位置 ,
某一段时间——这段时间内的位移 。
时间t可以用时刻的变化量Δt来表示。即:t=Δt= t -t
某物理量的变化量=末量—初量增加量=末量—初量
如何在坐标轴上表示位移?例:
1.一个小蚂蚁由A点爬到B,它的位移是多少?解:△x=xB-xA=(-9)-6=-15cm
此过程蚂蚁位移的方向与规定的正方向相反2.小蚂蚁由B到A的过程的位移又怎样求哪?
△x=xA-xB=6-(-9)=15cm.正值又表示什么呢?
说明此过程位移的方向与规定的正方向相同
【例】如图所示,一小球从A点竖直向上抛出,到达最高点B后,返回落至水平地面C处,AB、AC间距离如图所示.
(1)若以A点为坐标原点,竖直向上为正方向,A、B、C三点位置坐标分别为xA=
-3___0____ m,x =____5___ m,x =_______ m.AB间位移Δx =____5___ m,BC间
-8位移Δx =_______ m,Δx ________(填“>”“<”或“=”)Δx .
(2)若选地面C为坐标原点,竖直向上为正方向,则A、B、C三点的位置坐标分别为
x ′=____m,x ′=____m,x ′=____m,AB间位移Δx ′=____m,BC间位移
-8Δx ′=____m.
1、位移是矢量,有大小,切记还有方向.
2、求解时要指明其方向,位移的方向可用“+”、“-”号表示。“+”号表示位移的方向与规定的正方向相同;“-”号表示位移的方向与规定的正方向相反。位移(包括所有矢量)前面的正负号只代表方向,不参与大小的比较。
一实心的长方体,三边长分别是a、b、c(a>b>c),如图所示.有一小虫想从顶点A沿表面运动到长方体的对角B,求:(1)小虫的位移大小.
(2)小虫的最短路程.
一支长150m的队伍匀速前进,通讯员从队尾前进300m后赶至队首,传达命令后立即返回,当通讯员回到队尾时,队伍已前进了200m,则过程中通讯员的位移大小是多少?走过的路程是多少?
学校实验室中常用打点计时器来记录位移和时间。
练习使用打点计时器的步骤1.固定打点计时器2.安装纸带
3.启动电源, 用手水平地拉动纸带,纸带上就打出一 行小点,随后立即关闭电源
注意先接通电源,后拉动纸带
记时点:打点针打出的点
工作频率为50Hz,相邻两个记时点之间的的时间间隔为0.02s。
每隔2个记时点取1个记数点每3个记时点取1个记数点
0.24 26.70
我们能不能把表中的数据用坐标来表示呢?用时间轴描述时刻和时间。用直线坐标系描述物体的位置及位置的变化。作图步骤:
(1)建立平面直角坐标系;(2)描点;
用平滑的曲线尽可能的把绝大部分点连接起来
图像反映了质点位移随时间的变化规律,称为位移—时间图像,又称x-t图像。
x-t图像的物理意义:描述物体位移随时间的变化关系
⑴图线上任意一点的横纵坐标表示物体在某一时刻
⑵图线上起点的横纵坐标表示物体开始运动的时刻及位置。⑶x-t图像表示的是位移随时间变化的情况不是运动的轨迹。
试拉纸带无明显阻滞现象
2.安装纸带。(纸带应在墨粉盒或复写纸的下方)3.接通电源,待打点稳定后在拉动纸带
注意:打点计时器不能工作太长时间,打完点后立即关闭电源。
4.测量并记录数据。5.作出纸带运动的x-t图像。
工作电压:打点周期:打点方式:记录信息:
. 打点周期:. 记录信息:
频率50Hz,每隔0.02秒打一次点
【例题】使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中:
(1)在如下基本步骤中,正确的排列顺序为________.
A.把电火花计时器固定在桌子上C.松开纸带让物体带着纸带运动E.按下脉冲输出开关,进行打点
D.接通220 V交流电源
(2)在安放纸带时,要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在________上,还要检查纸盘轴ꢀ
________是否夹在两纸带之间.墨粉纸盘
电火花计时器的特点是:打点是靠放电针和墨粉纸盘之间火花放电来实现的,故其操作步骤和电磁打点计时器是相仿的,墨粉纸盘应套在纸盘轴上,目的是使它可以转动,均匀地被利用.墨粉纸盘夹在两条白纸带之间,目的是使墨粉纸盘可以更好地转动.
⑴求一个小蚂蚁甲由A点爬到B点过程的位移;⑵求另一个小蚂蚁乙由B点爬到A点过程的位移。⑴Δx= x - x =(-9)-6=-15cm
小蚂蚁甲由A点爬到B点过程的位移大小是15cm ,方向与坐标轴正方向相反。
⑵ Δx = x - x =6-(-9)=15cm.
小蚂蚁乙由B点爬到A点过程的位移大小是15cm ,方向与坐标轴正方向相同。
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