【高中物理】2023-2024學(xué)年人教版必修第一冊 位移-時間圖像 位移和時間的測量第2課時課件

DIYIZHANG第一章第2課時位移—時間圖像位移和

時間的測量1.知道x-t圖像的物理意義，并能根據(jù)x-t圖像描述物體的位置和位移(重點)。2.了解兩種打點計時器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并學(xué)會安裝和使用(重點)。3.會用打上點的紙帶計算物體運動的位移和時間(重點)。

學(xué)習(xí)目標(biāo)

學(xué)習(xí)目標(biāo)內(nèi)容索引一、位移—時間圖像二、位移和時間的測量課時對點練一位移—時間圖像一輛汽車沿平直公路行駛，下表是汽車各時刻的位置坐標(biāo)。時刻t/s04.910.015.119.9位置x/m0100200300400如圖，以時刻t為橫軸，以位置x為縱軸，建立直角坐標(biāo)系，結(jié)合表中汽車的時刻、位置信息在坐標(biāo)系中描點，并用平滑的曲線連接起來。答案1.位置—時間圖像：在直角坐標(biāo)系中選______為橫軸，選______為縱軸，其上的圖線就是位置—時間圖像，是反映物體在任意時刻的位置的圖像。2.位移—時間圖像(x-t圖像)：將物體運動的_________選作位置坐標(biāo)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。梳理與總結(jié)時刻t位置x初始位置位移大小3.x-t圖像的物理意義：x-t圖像反映了物體的位移隨時間的變化關(guān)系，圖像上的某一點表示物體在某時刻所處的_____。4.由x-t圖像可求：(1)任一時刻所對應(yīng)的位置；(2)任意一段時間內(nèi)的位移；(3)發(fā)生一段位移所用的時間。5.x-t圖像只能描述直線運動，不能描述曲線運動。位置如圖所示為甲、乙兩物體的位移隨時間變化的圖像。(1)甲、乙兩物體是不是同時出發(fā)？是不是同一位置出發(fā)？答案不是同時出發(fā)，甲在t＝0時刻出發(fā)，乙在t＝5s時刻出發(fā)；不是同位置出發(fā)，甲從x＝15m處出發(fā)，乙從坐標(biāo)原點處出發(fā)。思考與討論(2)甲、乙兩個物體在0～10s內(nèi)位移各為多大？答案甲的位移大小Δx甲＝20m－15m＝5m，乙的位移大小Δx乙＝20m。(3)兩圖線的交點表示什么？答案t＝10s時刻，甲、乙的位置相同，即兩物體相遇。

一輛汽車在教練場上沿著平直道路行駛，以x表示它相對于出發(fā)點的位移。如圖近似描寫了汽車在0時刻到50s這段時間的x-t圖像。通過分析回答以下問題。(1)汽車最遠位置距離出發(fā)點為___m；(2)汽車在________時間內(nèi)沒有行駛；(3)汽車在________________時間內(nèi)駛離出發(fā)點，在________時間內(nèi)駛向出發(fā)點；(4)汽車前50s內(nèi)的路程為___m，位移為_____m。例13010～20s0～10s,40～50s20～40s75－15

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.甲先出發(fā)B.0～t3這段時間內(nèi)，甲、乙位移相同C.甲、乙出發(fā)點相同，在t3時刻兩物體相遇D.甲在途中停止了一段時間，而乙沒有停止例2√由圖像知，甲、乙計時起點都是零，同時出發(fā)，故A錯誤；0～t3這段時間內(nèi)，甲、乙位移不相等，因為它們的初始位置不同，而末位置相同，故B錯誤；甲、乙出發(fā)點不同，甲的出發(fā)點坐標(biāo)為x甲＝0，乙的出發(fā)點坐標(biāo)x乙＝x0，故C錯誤；在t1～t2時間內(nèi)甲位置坐標(biāo)沒發(fā)生變化，故甲停止，乙沒有停止，故D正確。x-t圖像1.x-t圖像中的圖線表示的是位移隨時間變化的規(guī)律，不是質(zhì)點運動的軌跡。2.兩圖線的交點表示兩物體在對應(yīng)時刻的位置相同，即相遇。3.截距：圖像不過原點O時，若圖像在縱軸有截距，如[例2]中乙圖線，則表示開始計時時物體的初始位置坐標(biāo)；若圖像在橫軸有截距，如

思考與討論

中乙圖線，則表示出發(fā)時刻?？偨Y(jié)提升二位移和時間的測量1.打點計時器的結(jié)構(gòu)和工作原理打點計時器的作用：打點計時器是一種使用交變電源的計時儀器，當(dāng)電源頻率為50Hz時，它每隔_____打一次點，打點計時器和紙帶配合，可以記錄物體運動的時間及在一段時間內(nèi)的位移，這就為研究物體的運動提供了可能。(1)電磁打點計時器(如圖)工作電壓：____交變電源；工作原理：接通交變電源后，在線圈和永久磁體的作用下，振片便振動起來，帶動其上的振針上下振動。這時，如果紙帶運動，振針就通過復(fù)寫紙在紙帶上留下一行小點。0.02s8V(2)電火花計時器(如圖)工作電壓：_______交變電源；工作原理：當(dāng)啟動電源，按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)生的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運動的紙帶上就打出一行點跡。220V2.操作步驟(1)了解打點計時器的構(gòu)造，然后把它固定好。(2)安裝紙帶。(3)啟動電源，用手水平拉動紙帶，紙帶上就打出一行小點，隨后關(guān)閉電源。(4)取下紙帶，從能夠看清的某個點開始(起始點)，往后數(shù)出若干個點，例如數(shù)出n個點，算出紙帶從起始點到第n個點的運動時間t。(5)用刻度尺測量出從起始點到第n個點的位移x。(6)設(shè)計表格，用來記錄時間及位移，并將測量結(jié)果填入表格中。3.注意事項

(1)打點時，應(yīng)先啟動電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再拉動紙帶。(2)打點計時器不能連續(xù)工作太長時間，打點之后應(yīng)立即關(guān)閉電源。(3)為減小實驗誤差，1、2、3、4、…不一定是連續(xù)的計時點，可以每5個點(即間隔4個點)取一個計數(shù)點，若電源頻率為50Hz，此時相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔T＝0.10s。(4)對紙帶進行測量時，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢，即統(tǒng)一測量出各個計數(shù)點到起始點之間的距離。(1)電火花計時器的工作電壓為220V的直流電。(

)(2)若電源頻率為50Hz，每隔4個點取一個計數(shù)點，則相鄰計數(shù)點間時間為0.08s。(

)××

用打點計時器可測紙帶運動的時間和位移。下面是沒有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶嶒灢襟E，按照你對實驗的理解，在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，然后按實際操作的合理順序，將各步驟的字母代號按順序?qū)懺诳瞻滋?。A.在電磁打點計時器的兩接線柱上分別接上導(dǎo)線，導(dǎo)線的另一端分別接在低壓________(選填“交變”或“直流”)電源的兩個接線柱上。B.把電磁打點計時器固定在桌子上，讓紙帶穿過________，并壓在________下面。C.用刻度尺測量從計時開始點到最后一個點間的距離x。例3交變限位孔復(fù)寫紙D.切斷電源，取下紙帶，如果共有n個清晰的點，電源頻率是50Hz，則這段紙帶記錄的時間t＝______________。E.打開電源開關(guān)，再用手水平地拉動紙帶，紙帶上打下一系列小點。實驗步驟的合理順序是________。(n－1)×0.02sBAEDC

(1)電磁打點計時器使用的電源是__________(填“交變8V”或“交變220V”)電源，電源頻率為50Hz時，如果每相鄰的計數(shù)點間還有4個點未標(biāo)出，則相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔為_______。(2)在“練習(xí)使用打點計時器”的實驗中，某同學(xué)選出了一條清晰的紙帶，并取其中的A、B、C、…五個點進行研究，這五個點和刻度尺標(biāo)度對應(yīng)的位置如圖所示?？汕蟪鯝、C間的距離為_____cm，C、E間的距離為______cm。例4交變8V

0.10s3.156.15三課時對點練考點一位移—時間圖像1.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.這輛汽車與出發(fā)點間的最遠距離為30kmB.AB段汽車位移大小為15kmC.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30km123456789101112基礎(chǔ)對點練√由題圖可知，這輛汽車從O位置開始出發(fā)，與出發(fā)點間的最遠距離為30km，故A對；AB段圖線平行于時間軸，表示位移不隨時間變化，汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)，故B錯；OA段表示汽車沿正方向運動，CD段表示汽車沿負方向運動，所以CD段汽車的運動方向與OA段汽車的運動方向相反，故C錯；由題圖可知0～4h內(nèi)，汽車的位移大小為0，故D錯。1234567891011122.一質(zhì)點沿直線運動，其x-t圖像如圖所示。關(guān)于該質(zhì)點的運動，下列說法正確的是A.前2s內(nèi)位移為負，后2s內(nèi)位移為正，

所以第2s末質(zhì)點改變了運動方向B.第1s內(nèi)質(zhì)點的位移為－0.1mC.第3s末質(zhì)點的位置x＝0.1mD.質(zhì)點在前4s內(nèi)的位移大小為0.2m，位移的方向與規(guī)定的正方向相同√1234567891011123.某物體的位移—時間圖像如圖所示，物體從t＝0時刻開始運動；x-t圖像是拋物線，則下列敘述不正確的是A.物體運動的軌跡是曲線B.物體經(jīng)8s回到初始位置C.物體運動所能達到的最大位移為80mD.物體在0～8s內(nèi)做往返運動√123456789101112123456789101112x-t圖像描述的是做直線運動物體的位移隨時間的變化關(guān)系，雖然圖像是拋物線，但物體的運動軌跡是直線，A錯誤；從圖像可以看出，物體在0～8s內(nèi)的最大位移為80m，8s末回到初始位置，B、C正確；物體先遠離出發(fā)點，后回到出發(fā)點，故物體做往返運動，D正確。4.(2023·青銅峽市高一開學(xué)考試)一質(zhì)點運動的x-t圖像如圖所示，下列說法正確的是A.0～6s內(nèi)位移為－4mB.2～4s內(nèi)位移為4mC.0～6s內(nèi)路程為4mD.2～4s與4～6s運動方向相反123456789101112√123456789101112由題圖可知，質(zhì)點開始時位置坐標(biāo)為0,6s末位置坐標(biāo)為－4m，則0～6s內(nèi)位移為－4m－0＝－4m，故A正確；2s末位置坐標(biāo)為4m,4s末位置坐標(biāo)為0，則2～4s內(nèi)位移為0－4m＝－4m，故B錯誤；0～6s內(nèi)路程為4m＋4m＋4m＝12m，故C錯誤；由題圖可知，2～6s內(nèi)質(zhì)點一直向同一方向運動，故D錯誤。考點二位移和時間的測量5.(2022·宿遷泗陽縣實驗高級中學(xué)?？?電火花計時器正逐漸取代傳統(tǒng)的電磁打點計時器，下列不屬于電火花計時器優(yōu)點的是A.電火花計時器使用220V交變電源，不需要使用學(xué)生電源進行變壓B.電火花計時器利用火花放電使墨粉在紙帶上打出墨點而顯出點跡，計

時更準(zhǔn)確C.電火花計時器打點周期恒為0.02秒，不會由于電源的頻率變化而變化D.電火花計時器打點時與紙帶間的阻力很小，實驗誤差更小123456789101112√電火花計時器使用220V交變電源，學(xué)校用電就能滿足，不需要使用學(xué)生電源進行變壓，故A正確；電火花計時器利用火花放電使墨粉在紙帶上打出墨點而顯出點跡，與紙帶間的阻力很小，實驗誤差更小，計時更準(zhǔn)確，故B、D正確；電火花計時器打點的頻率與電源頻率相同，所以電火花計時器打點周期會由于電源的頻率變化而變化，故C錯誤。1234567891011126.在“練習(xí)使用打點計時器”的實驗中，若打點周期為0.02s，下列說法正確的是A.先拉動紙帶，后接通電源B.必須從第一個點開始選取整條紙帶C.根據(jù)情況選取點跡清晰的部分紙帶D.連續(xù)n個計時點間的時間間隔為n×0.02s123456789101112√123456789101112使用打點計時器打點時，應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再拉動紙帶，A錯誤；應(yīng)根據(jù)情況選取點跡清晰的部分紙帶，不一定從第一個點開始，B錯誤，C正確；每相鄰的兩個計時點間的時間間隔為0.02s，連續(xù)n個計時點間有(n－1)個時間間隔，故連續(xù)n個計時點間的時間間隔為(n－1)×0.02s，D錯誤。7.打點計時器是用來分析物體運動情況的常用儀器。在使用電磁打點計時器來分析物體運動情況的實驗中，有如下基本步驟：A.把打點計時器固定在桌子上B.安好紙帶C.松開紙帶讓物體帶著紙帶運動D.接通低壓交流電源E.取下紙帶F.斷開開關(guān)這些步驟正確的排列順序為________。123456789101112ABDCFE1234567891011124.820.104.580.049.王老師給同學(xué)們講了龜兔賽跑(賽程為L)的故事，按王老師講的故事情節(jié)，兔子和烏龜?shù)奈灰啤獣r間圖像如圖所示，以下說法正確的是A.兔子和烏龜在同一地點同時出發(fā)B.兔子和烏龜在同一地點出發(fā)，兔子比烏龜早出發(fā)C.兔子和烏龜在比賽中兩次相遇D.兔子和烏龜走的路徑不同123456789101112√能力綜合練123456789101112根據(jù)題圖可知，兩者從同一地點出發(fā)，兔子出發(fā)比烏龜晚，A、B錯誤；兩條圖線的交點表示相遇，兔子和烏龜在比賽中兩次相遇，C正確；x-t圖像只能描述直線運動，所以兔子和烏龜走的是同一條直線，路徑相同，D錯誤。10.沿同一直線運動的A、B兩物體，相對同一參考系的x-t圖像如圖所示，下列說法正確的是A.前5s內(nèi)，A、B的位移均為10mB.兩物體由同一位置開始運動，物體A比B遲3s

才開始運動C.在前5s內(nèi)兩物體的位移相同，5s末A、B相遇D.從第3s末開始，兩物體的運動方向相同123456789101112√1234567891011125s末A、B到達同一位置，兩者相遇，在前5s內(nèi)，A通過的位移為10m，B通過的位移為5m，A、C錯誤；A從原點出發(fā)，而B從x＝5m處出發(fā)，A在B運動3s后開始運動，B錯誤；由題圖可知，前3s內(nèi)A靜止，從第3s末開始，兩物體的位移越來越大，且均為正值，故兩物體均沿正方向運動，運動方向相同，D正確。11.有兩個跑步者A和B，他們運動的位移—時間圖像如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)當(dāng)跑步者A位于0處時，跑步者B在哪里？12345678