2019-2020学年高中物理 第一章 第2节 时间和位移课件 新人教版必修1

第一章运动的描述第2节时间和位移第一章运动的描述学习目标核心素养形成脉络1.知道时刻和时间间隔的区别和联系，能够识别具体情境下的时刻和时间间隔．2．理解位移的概念和矢量性，知道位移和路程的不同．(重点)3．知道矢量和标量的运算差异，能进行一维情况下矢量的运算．(难点)一、时刻和时间间隔1．时刻：表示，在时间轴上用表示，如第2s末、第8s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4s内(0至4s末)、第4s内(3s末至4s末)等均为时间间隔．某一瞬间点两个时刻之间线段二、路程和位移1．路程：物体的长度．2．位移(1)物理意义：表示物体(质点)变化的物理量．(2)定义：从到的一条有向线段．(3)大小：初、末位置间有向线段的．(4)方向：由指向．运动轨迹位置初位置末位置长度初位置末位置三、矢量和标量1．矢量：既有又有的物理量，如位移等．2．标量：只有、没有的物理量，如质量、时间、路程等．3．运算法则：两个标量的加减遵从的法则(称为代数法)，而矢量的运算方法(将在后面第三章中学习)与此不同．大小方向大小方向算术加法四、直线运动的位置和位移研究直线运动时，在物体运动的直线上建立x轴，如图所示．1．物体的初、末位置：可用位置坐标x1、x2表示．2．物体的位移：Δx＝．若Δx为正，表示位移方向与x轴正方向相同；若Δx为负，表示位移方向与x轴正方向相反．x2－x1判一判(1)时刻就是时间间隔，两者都是时间，没有本质区别．()(2)在时间轴上，时刻用线段表示，时间间隔用点表示．()(3)路程是标量，位移是矢量，两者都描述物体的运动．()(4)物体在运动过程中的路程相等，位移一定也相等．()(5)物体运动前半阶段的路程是2m，后半阶段的路程是3m，则总路程一定是5m．()××√×√做一做(多选)同学们都喜欢上体育课，对一年一度的学校运动会更是期待已久．如图所示为某学校周长为400m田径运动场跑道的示意图，其中A点是所有跑步项目的终点，也是400m、800m赛跑的起跑点，B点是100m赛跑的起跑点．在一次校运动会中，甲、乙、丙三位同学分别参加了100m、400m和800m赛跑，则从开始比赛到比赛结束()A．甲的位移最大B．丙的位移最大C．乙、丙的路程相等D．丙的路程最大答：选AD.甲同学的初、末位置的直线距离为100m，位移大小为100m，路程也是100m；乙同学的路程为400m，但初、末位置重合，位移大小为零；丙同学的路程为800m，初、末位置重合，位移大小也为零，所以甲的位移最大，丙的路程最大．选项A、D正确．想一想“上午8时上课”“8时45分下课”“每节课45分钟”“第2s初”“第5s末”“第6s内”…(1)以上说法中，哪些表示时刻？哪些表示时间间隔？(2)“第2s初”“第5s末”“第6s内”分别对应时间轴上的哪一点或哪一段？答：(1)“上午8时上课”“8时45分下课”“第2s初”“第5s末”表示时刻；“每节课45分钟”“第6s内”表示时间间隔．(2)“第2s初”对应时间轴上“1s”点，“第5s末”对应时间轴上“5s”点，“第6s内”对应时间轴上“5～6s”一段．时刻与时间间隔1．时间间隔与时刻的关系时间间隔时刻区别概念时间间隔是事物运动、发展、变化所经历的过程长短的量度时刻是事物运动、发展、变化过程所经历的各个状态先后顺序的标志意义两时刻之间的间隔，有长短之分，无先后之别一段时间的始、末，一瞬间，有先后之分，无长短之别时间间隔时刻区别时间轴表示一段线段轴上一点对应物理量过程量，如路程状态量，如位置表述方法“3s内”“前3s内”“后3s内”“第3s内”“第1s到第3s”等均指时间间隔“3s末”“第3s末”“第4s初”“八点半”等均指时刻时间间隔时刻联系两者单位相同：秒(s)两个时刻的间隔即为一段时间间隔，时间间隔是一系列连续时刻的积累过程，时间间隔能展示运动的一个过程，好比是一段录像；时刻可以显示运动的一瞬间，好比是一张照片图例2.易错提醒：(1)我们日常生活中说的“时间”有时指的是时刻，有时指的是时间间隔，需要根据实际问题来判断是时间间隔还是时刻．(2)当时间轴上的两个点无限靠近时，它们之间的时间间隔就会趋于零，时间间隔就趋于时刻了．(3)同一时刻表示方法可能不同，如“第5s末”“5s末”“第6s初”指的均是同一时刻，在时间轴上均为“5s”这一点．注意关键字词的使用，如“初”“末”“时”一般表示时刻，而“内”“用”“经过”“历时”一般表示时间间隔．(4)关于时间间隔的测量，生活中一般用各种钟表来计时，在实验室里和运动场上常用停表计时．2015年9月3日，为了纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年，我国在北京天安门广场举行了盛大的阅兵式．关于阅兵的组织实施，下列选项涉及时间间隔的是()A．10：00纪念活动开始B．10：23高亢嘹亮的检阅号角响起C．阅兵按照机动进入、列队、阅兵式、分列式、疏散回撤5个步骤组织实施，阅兵式和分列式时间大约70minD．阅兵式上，有三个“70”特别醒目：鸣放礼炮70响、10个英模方队共打出70面旗、空中护旗方队采取“70”纪念字样编队飞行[思路点拨]解答本题可以通过画出时间轴的方法来区分时刻与时间间隔．主要把握以下两点：(1)时刻在时间轴上用一个点来表示．(2)时间间隔在时间轴上用一条线段来表示．[解析]关于时刻和时间间隔，一定要抓住最主要的问题．时刻对应时间轴上的一个点；而时间间隔则对应时间轴上的一段．A选项中“10：00”、B选项中“10：23”，都对应时间轴上的一个点，即时刻；而“70min”指的是所经历的时间，它对应时间轴上的一段，即时间间隔；在D选项中的“70”既不是时刻也不是时间间隔，因此C正确．[答案]C解答此类问题，首先要注意时刻和时间间隔分别对应于时间轴上的一个点和一条线段，其次要特别注意：第ns末就是第(n＋1)s初；ns内不等于第ns内，ns内指的是从0～ns末共ns的时间，而第ns内指的是从(n－1)s末至ns末共1s的时间．(2019·天津市武清区高一期末)2019年1月6日早8时，天宇上演“日偏食”罕见现象，我国可见地主要集中在中东部地区，北方大部地区可见“带食日出”，现象持续了约2小时．据悉，2019年全球内有3次日食发生，在我国可以观察到的有2次，今天就是其中之一，下一次得等到12月26日了．下列说法正确的是()A．“6日早8时”是时间间隔B．“约2小时”是时刻C．研究日偏食时，可以把太阳当做质点D．研究地球绕太阳做圆周运动时，可以把地球当做质点解析：选D.“6日早8时”是时刻，“约2小时”是时间间隔，故A、B错误；研究日偏食时，要考虑太阳的大小，故不能把太阳当做质点，故C错误；研究地球绕太阳做圆周运动时，地球的直径远小于轨道半径，故可以把地球当做质点，故D正确.1．位移和路程的区别与联系路程位移概念物体运动轨迹的长度从物体运动的起始位置指向终点位置的有向线段物理意义物体运动轨迹的长短表示物体位置的变化标矢性只有大小没有方向，是标量既有大小又有方向，是矢量制约因素既与物体的初、末位置有关，也与物体运动路径有关由物体的初、末位置决定，与物体运动路径无关路程位移图示(曲线运动)物体由A点运动到B点，弧AB︵的长度即为物体的路程物体由A点运动到B点，有向线段AB的大小和方向表示物体的位移的大小和方向联系(1)都是描述物体运动的空间特征(2)都是过程量(3)单位相同，都是米(m)(4)一般来说，位移的大小不大于相应的路程，只有物体做单向直线运动时，位移的大小才等于路程2.需要注意的几点(1)在任何情况下，位移与路程都不可能相同，因为一个是矢量一个是标量．(2)如果某一段时间内某一物体通过的路程为零，就表示这段时间内物体静止．如果某一段时间内某一物体的位移为零，在这段时间内物体并不一定是静止的．(3)物体的运动方向与位移方向并不一定相同．(4)在任何情况下，位移的大小都不可能大于路程．命题视角1直线运动中位移和路程的计算一个质点在x轴上运动，各个时刻的位置如下表(质点在每一秒内都做单向直线运动).时刻/s01234位置坐标/m05－4－1－7(1)几秒内位移最大________．A．1s内B．2s内C．3s内D．4s内(2)第几秒内位移最大________．A．第1s内B．第2s内C．第3s内D．第4s内(3)几秒内的路程最大________．A．1s内B．2s内C．3s内D．4s内(4)第几秒内路程最大________．A．第1s内B．第2s内C．第3s内D．第4s内[思路点拨]明确位移和路程及所对应的时刻，再画出如图所示的位置坐标以及对应时刻，即可迅速解答．[解析](1)几秒内指的是从计时开始的零时刻到几秒末的一段时间，位移的大小是从初位置到末位置的有向线段的长度．本题中，质点在1s内、2s内、3s内、4s内的位移大小分别是：5m、4m、1m和7m.(2)第几秒内指的是第几个1s的时间内，即第几秒初到第几秒末的1s时间内．本题中质点在第1s内、第2s内、第3s内、第4s内的位移大小分别为5m、9m、3m、6m.(3)路程指的是质点运动轨迹的长度，本题中质点运动的时间越长，运动的轨迹就越长．(4)由以上分析可知：质点在第1s内、第2s内、第3s内、第4s内的路程分别为5m、9m、3m和6m.[答案](1)D(2)B(3)D(4)B命题视角2曲线运动中位移和路程的计算如图所示，某人沿半径R＝50m的圆形跑道运动，从A点出发逆时针跑过34圆周到达B点，试求由A到B的过程中，此人运动的路程和位移．[思路点拨](1)路程是从A到B轨迹的长度；位移是从A到B的有向线段．(2)位移是矢量，既要计算大小，又要说明方向．[解析]此人运动的路程等于ACB所对应的弧长，即路程s＝34×2πR＝34×2×3.14×50m＝235.5m，此人从A点运动到B点的位移大小等于由A指向B的有向线段的长度，即x＝2R≈1.414×50m＝70.7m，位移的方向由A→B，与半径AO的夹角为45°.[答案]235.5m70.7m，方向由A→B，与半径AO的夹角为45°(1)位移与路程永远不可能相同：因为位移是矢量，而路程是标量．(2)位移的大小与路程的关系：只有在单向直线运动中，位移的大小才等于路程．在曲线运动或往复直线运动中，位移大小一定小于路程．【通关练习】1.如图所示，自行车的车轮半径为R，车轮沿直线无滑动地滚动，当气门芯由轮子的正上方第一次运动到轮子的正下方时，气门芯位移的大小为()A．πRB．2RC．2πRD.4＋π2R解析：选D.如图所示，气门芯由轮子的正上方第一次运动到轮子的正下方的过程中，初、末位置之间的距离，也就是位移大小为x＝（2R）2＋（πR）2＝4＋π2R，因此选项D正确，其他选项均错误．2．紫珠拿出了一枚一元硬币，绿妹找来了一把刻度尺，她们想办法测出了硬币的直径，然后令它在水平课桌上沿直线滚动了10圈，她们合作探究，提出了下面的问题，请你帮她们解决，你也可以拿硬币(或胶带纸)亲身体验一下！(π取3.14)问题：(1)硬币圆心的位移的大小和路程相等吗？如果不相等，各是多少？(2)硬币圆周上的某一点的位移的大小和路程是否相等？(试画图分析)解析：图中表示了硬币沿直线滚动一圈后圆心和圆周上一点A的运动情况，设测得1元硬币的直径为2.5cm，则：(1)圆心的位移大小和路程相等，均为π×2.5×10cm＝78.5cm.(2)硬币圆周上的每一点的位移大小为78.5cm，而其运动轨迹为曲线．曲线长为路程．两者大小不同．答案：(1)相等(2)见解析对矢量和标量的理解1．正、负号的区别：矢量的方向一般用正、负号来表示．但既有大小又有方向的物理量不一定是矢量，如电流(以后将学到)，有大小和方向，但它是标量；大多数标量都有正负号，它们的正负值表示不同的含义．2．大小比较：矢量的大小只比较绝对值，而标量大小根据正、负号的物理意义比较．如两位移x1＝5m和x2＝－7m，则x1x2；而两温度t1＝2℃和t2＝－5℃，则t1高于t2.(多选)物体做直线运动时可以用坐标轴上的坐标