初升高暑期物理預習第3講 位移－時間圖像 位移和時間的測量（含答案）

第3講位移一時間圖像位移和時間的測量

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以電梯底端為坐標原點，沿電梯向上為正方向建立直線坐標系，

電梯內(nèi)正在上行的乘客的位移是正值還是負值？下行的乘客呢？乘客

運動的路程可以是負值嗎？

提示：電梯內(nèi)乘客在上行和下行過程中均在x軸正半軸，位移均為

正值，路程不可以為負值。

一、直線運動的位移

研究直線運動時，在物體運動的直線上建立X軸，如圖所示。

0A

物0Xlx/m

1.物體的位置表示：用位置坐標表示。如圖所示，若物體從A向B運動，則處表示初

位置A,X2表示末位置及

2.物體的位移表示

(1)大?。耗┪恢门c初位置的坐標之差，AX=X2-X|O

(2)方向：初位置指向末位置。

①Ax>0,表示位移的方向指向％軸的正方向；

②AxVO,表示位移的方向指向工軸的負方向。

二、位移一時間圖像

1.位置一時間圖像：反映物體在任意時刻的位置的圖像.在直角坐標系中選時刻，為橫軸，

選位置X為縱軸，其上的圖線就是位置一時間圖像.

2.位移一時間圖像。一/圖像)：反映物體在不同時間內(nèi)的位移的圖像.將物體運動的初始位

置選作位置坐標原點O,則位置與位移大小相等。=以)，位置一時間圖像就成為位移一時

間圖像.

三、位移和時間的測量

1.兩種打點計時器(如圖1所示)

電磁打點計時器電火花計時器

圖1

⑴電磁打點計時器

使用交變電源的計時儀器；工作電壓約為8V,當電源頻率是50Hz時，每隔0.02s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0.02s.

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)小則這段時間

/=0.02ns.

3.位移的測量

用刻度尺測量紙帶上兩個點之間的距離，即為相應時間間隔內(nèi)物體的位移大小.

例題1.一質(zhì)點沿直線運動，其運動的X—/圖像如圖所示，則:

(1)質(zhì)點在時間內(nèi)離出發(fā)點越來越遠；質(zhì)點在時間內(nèi)離出發(fā)點越來越近;

質(zhì)點在時間內(nèi)沒有運動.

A.0?20sB.20?30s

C.30?40sD.40?50s

(2)質(zhì)點離出發(fā)點的最遠距離是m.

(3)質(zhì)點在10s時距離出發(fā)點m,質(zhì)點在s時回到出發(fā)點.

對點訓練1.已知一汽車在平直公路上運動，計時開始汽車的位置記為0,則它的位移一時

間圖像如圖甲所示c

⑴根據(jù)圖甲在如圖乙所示的位置坐標軸上標出A、B、C、。、E各點代表的汽車的位置。

020406080100x/km

乙

⑵求出下列各段時間內(nèi)汽車的路程和位移大?。?/p>

①第lh內(nèi)；②前6h內(nèi)；③前8h內(nèi)。

例題2.A、B兩物體運動的位移一時間圖像如圖所示。下列說法正確的是()

A.A、B兩物體開始時相距100m,運動方向相同

B.A物體沿折線運動，B物體沿直線運動

C.A、B兩物體運動8s時，在距A出發(fā)點60m處相遇

D.A物體在運動中停止了6s

對點訓練2.［多選］A、B兩個物體從O點開始運動的位移一時間圖像的一部分如圖所示。從

A、B兩物體的位移一時間圖像可知，下列說法正確的是()

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10m

C.B物體發(fā)生10m位移的時間是4s

D.A、B兩物體同時開始運動

器為尼成

1.打點計時器的比較

電磁打點計時器電火花計時器

線圈正脈沖輸出插座

5二一負脈沖輸出插座

振

片、J

振學黑粉紙盤

結(jié)構(gòu)示意圖久

磁鐵

■，帶

i，位孔紙審D

復寫紙

脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙

打點原理電磁作用下振針上下周期性振動打點

盤軸放電打點

工作電壓約8V交變電源220V交變電源

打點周期0.02s(50Hz)0.02s(50Hz)

紙帶與限位孔、復寫紙的摩擦，紙帶紙帶與限位孔、墨粉紙盤的摩擦，

阻力來源

與振針的摩擦比前者小

功能功能相同，都,是計時儀器

2.測量位移和時間的方法

⑴測量位移：照相法或頻閃照相法、打點計時器法。

⑵測量時間：可用秒表、打點計時器。

3.用打點計時器測量位移和時間的步驟

(1)安裝、固定打點計時器，并將紙帶穿過打點計時器的兩個限位孔。

（2）接通電源，待打點計時器穩(wěn)定工作后，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。

（3）取下紙帶，從便于測量的位置開始（起始點），往后數(shù)出若干個點。如數(shù)出〃個點，算

出紙帶從起始點到第〃個點的運動時間上

（4）用刻度尺測量出從起始點到第n個點的位移X。

例題3.（1）打點計時器是記錄做直線運動物體的和的儀器.電火花計時器

是其中的一種，其工作電壓是,電火花計時器靠電火花和墨粉打點，當交變電源的

頻率為50Hz時，它每隔秒打一次點.

（2）以下是練習使用電火花計時器的部分實驗步驟，其中錯誤的操作是.

A.把打點計時器固定在桌子上，把墨粉紙?zhí)自诩埍P軸上，讓紙帶穿過限位孔

B.把打點計時器與8V低壓交變電源相連

C.用手水平拉動紙帶，然后啟動電源

D.關(guān)閉電源，取下紙帶，用刻度尺測量某計數(shù)點與計時起點的距離出，并算出時間，

對點訓練3.⑴電磁打點計時器使用的電源是（填“交變8V”或“交變220

V"）電源，實驗室使用我國民用電（頻率50Hz）時，如果每相鄰的計數(shù)點間還有4個點未標

出，則相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔為.

⑵在“練習使用打點計時器”的實驗中，某同學選出了一條清晰的紙帶，并取其中的A、B、

。…五個點進行研究，這五個點和刻度尺標度對應的位置如圖5所示.

0~~1~~2~3~~4~5~6~7~8~9~

可求出小。間的距離為cm,C、E間的距離為cm.

例題4.（1）電火花計時器的示意圖如圖甲所示。電火花計時器和電磁打點計時器一樣，工作

時使用（選填“交變”或“直流”）電源，當電源的頻率是50Hz時，每隔s打

一次點。電火花計時器使用時的基本步驟如下：

A.當紙帶完全通過電火花計時器后，及時關(guān)閉電源

B.將電火花計時器電源插頭插入相應的電源插座

C.將紙帶從墨粉紙盤下面穿過電火花計時器

D.接通開關(guān)，聽到放電聲，立即拖動紙帶運動

上述步驟正確的順序是O（按順序填寫步驟字母）

（2）如圖乙所示的紙帶是某同學練習使用電火花計時器時得到的，紙帶的左端先通過電

火花計時器，從點跡的分布情況可以斷定紙帶運動得____________（選填“越來越快”或

“越來越慢”若所用電源的頻率為50Hz,從打下4點到打下B點共14個點跡，歷時

對點訓練4.一打點計時器所用電源的頻率是50Hz,如圖所示，紙帶上的4點先通過計時

器，A、8間歷時s,位移為m。

|11.2()+~1.602.20------?|*4.40-*|*12?*|

蹲堂2初評

1.打點計時器所用的電源是50Hz交流電,其打點的時間間隔是T,若紙帶上共打出N個點,

紙帶上記錄的時間為玄則下列各式正確的是（）

A.7M）.1s,t=NTB.r=0.05s,/=（7V-l）T

C.7^0.02s尸（N-l）TD.7M）.O2s,t=NT

2.（多選）如圖所示是一輛電動車做直線運動的x-f圖像，對相應的線段所表示的運動，下

列說法中正確的是（）

A.AB段表示電動車靜止

B.BC段發(fā)生的位移大于CO段發(fā)生的位移

C.f=3s時電動車離出發(fā)點最遠

D.f=5sH'J電動車回到出發(fā)點

3.沿同一直線運動的A、8兩物體，相對同一參考系的”一/圖像如圖所示，下列說法正確

的是（）

A.前5s內(nèi)，A、8的位移均為10m

B.兩物體由同一位置開始運動，物體A比5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3s末開始，兩物體的運動方向相同

4.（多選）如圖所示為甲、乙兩物體相對于同一參考系的工一，圖像.下列說法正確的是（）

A.甲、乙兩物體的出發(fā)點相距劭

B.甲物體比乙物體早出發(fā)的時間為人

C.甲、乙兩物體同向運動

D.甲、乙兩物體在力時刻相遇

5.（多選）下列對電磁打點計時器和電火花計時器的有關(guān)說法中，正確的是（）

A.電磁打點計時器和電火花計時器都是使用交變電源

B.兩種打點計時器的打點頻率與交變電源的頻率一樣

C.電火花計時器在紙帶上打點是靠振針和復寫紙

D.電磁打點計時器在紙帶上打點是靠電火花和墨粉

6.（多選）在“練習使用打點計時器”的實驗中，若打點周期為0.02s,下列說法正確的是

（）

A.先接通電源，后拉動紙帶

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)〃個計時點間的時間間隔為（〃-1）X002s

7.如圖所示，打點計時器的頻率為50Hz,紙帶上每兩點間還有4個點未畫出，從A至3

打點所用時間Z=.

????

OA8C

8.如圖是一條打上點的紙帶，則。到E點之間的距離OE=cm,t0E=s；

E點到G點之間的距離EG=cm,tEG=s.（電源頻率為50Hz）

9.（多選）王老師給同學們講了一個龜兔賽跑（賽程為L）的故事，按王老師講的故事情節(jié)，兔

子和烏龜?shù)奈灰埔粫r間圖像如圖7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)，烏龜比兔子早出發(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

10.(多選)某物體的位移一時間圖像如圖所示，物體從，=0時刻開始運動；X—/圖像是拋物

線，則下列敘述正確的是()

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80m

D.在0—8s內(nèi)物體做往返運動

參考答案

例題1.

【答案】

(1)ACDB(2)50(3)1050

【解析】

(。質(zhì)點在0?20s時間內(nèi)和30?40s時間內(nèi)離出發(fā)點的位移越來越大，離出發(fā)點越來越

遠；質(zhì)點在20?30s時間內(nèi)位移沒有變化，故處于靜止狀態(tài)；質(zhì)點在40?50s時間內(nèi)離出

發(fā)點的位移越來越小，離出發(fā)點越來越近.

(2)由題圖知/=40s時，質(zhì)點離出發(fā)點的距離最遠，最遠距離為50m.

(3)從題圖上讀出質(zhì)點在10s時距離出發(fā)點10m;質(zhì)點在50s時位移為0,即回到出發(fā)點.

對點訓練1.

【答案】(1)見解析圖⑵①40km40km

②100km100km③200km0

【解析】

(1)由于位移一時間圖像表示汽車的位移隨時間的變化，圖像上的任意一點的縱坐標

大小表示該時刻汽車的位置與初始位置的距離，故轉(zhuǎn)化為一維坐標系可得：

EA(8)C(D)

-620406080100jr/kni

(2)在直線運動中，.I圖像的縱坐標的變化最大小等于位移大小，路程等于各段位移大

小之和。則由圖甲知：

①第1h內(nèi)路程為si=40km—0=40km,位移大小為汨=40km—0=40km：

②前6h內(nèi)路程為52=100km-0=100km,位移大小為刈=100km-0=100km：

③前8h內(nèi)路程為S3=100km+100km=200km,位移大小為0=0-0=0。

例題2.

【答案】C

【解析】在圖像中圖線的斜率等于物體運動的速度，縱坐標表示位置，根據(jù)題圖知，

A、B兩物體開始時相距100m,速度方向相反，故A錯誤；A、B兩物體均做直線運動，

X-/圖像不是物體的運動軌跡，故B錯誤；f=8s時圖線有交點，表示兩物體相遇，說明運

動8s時，A、B兩物體在距A的出發(fā)點60m處相遇，故C正確；在2?6s內(nèi)物體A位

置坐標不變，保持靜止，即停止了4s,故D錯誤。

對點訓練2.

【答案】ACD

【解析】A、B兩物體運動的圖像相對時間軸的傾斜方向相同，即A、B兩物體的運動

方向相同，選項A正確；由題圖可知，B物體在4s內(nèi)的位移是10m,A物體在2s內(nèi)的

位移為10m,選項B錯誤，C正確：A、B兩物體都是從0時刻開始運動，選項D正確。

例題3.

【答案】(1)時間位移220V0.02(2)BC

對點訓練3.

【答案】(1)交變8V0.1s(2)3,156.15

例題4.

【答案】⑴交流0.02CBDA(2)越來越快0.26

【解析】(1)電火花計時器和電磁打點計時器都是使用交變電源的計時儀器，當電源的頻

率為50Hz時，每隔0.02s打一次點；實驗步驟要遵循先安裝器材后進行實驗的原則，

故正確的步驟順序是CBDA。

(2)打點計時器所用也源頻率為50Hz時，每隔0.02s打一個點，從左往右，紙帶上兩

點之間的距離越來越大，說明紙帶運動得越來越快。從打下4點到打下B點共14個點跡,

從A到〃共有13個時間間隔，所以所用時間f=13X0.02s=0.26So

對點訓練4.

【答案】0.040.0280

1

【解析】由7=］可知T=0.02s,A、B兩點歷時以B=2T=0.04S,住移XAB=1.20cm

+1.60cm=2.80cm=0.0280m。

；學堂知J評

I.

【答案】C

【解析】電源頻率為50Hz,則T=0.02s;共打出N個點，則有N-1個時間間隔，則t=(N-l)T。故

選C。

2.

【答案】AC

【解析】AB段電動車位移不隨時間變化，處于靜止狀態(tài)，選項A正確；6c段發(fā)生的位移

大小為12m—4m=8m,CO段發(fā)生的位移大小為12m,所以CO段發(fā)生的位移大于8。段

發(fā)生的位移，選項B錯誤：從題圖可以看出i=3s時電動車離出發(fā)點最遠，為8m,選項C

正確；出發(fā)點的坐標為4m,f=5s時電動車的坐標為0,距離出發(fā)點4m,選項D錯誤.

3.

【答案】D

【解析】5s末A、8到達同一位置，兩者相遇，在前5s內(nèi)，A通過的位移為10m,8通

過的位移為5m,A、C錯誤；A從原點出發(fā)，而B從正方向上距原點5m處出發(fā)，A在8

運動3s后開始運動，B錯誤；從題圖中