【高中物理】2023-2024学年人教版必修第一册 位移—时间图像 位移和时间的测量第2课时课件.pptx

DIYIZHANG第一章第2课时位移时间图像位移和 时间的测量1.知道x-t图像的物理意义，并能根据x-t图像描述物体的位置和位移(重点)。2.了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用(重点)。3.会用打上点的纸带计算物体运动的位移和时间(重点)。学习目标学习目标 学习目标学习目标内容索引内容索引一、位移时间图像二、位移和时间的测量课时对点练课时对点练一位 移时 间 图 像一辆汽车沿平直公路行驶，下表是汽车各时刻的位置坐标。时刻t/s04.910.015.119.9位置x/m0100200300400如图，以时刻t为横轴，以位置x为纵轴，建立直角坐标系，结合表中汽车的时刻、位置信息在坐标系中描点，并用平滑的曲线连接起来。答案1.位置时间图像：在直角坐标系中选_为横轴，选_为纵轴，其上的图线就是位置时间图像，是反映物体在任意时刻的位置的图像。2.位移时间图像(x-t图像)：将物体运动的_选作位置坐标原点O，则位置与_相等(xx)，位置时间图像就成为位移时间图像。梳理与总结时刻t位置x初始位置位移大小3.x-t图像的物理意义：x-t图像反映了物体的位移随时间的变化关系，图像上的某一点表示物体在某时刻所处的_。4.由x-t图像可求：(1)任一时刻所对应的位置；(2)任意一段时间内的位移；(3)发生一段位移所用的时间。5.x-t图像只能描述直线运动，不能描述曲线运动。位置如图所示为甲、乙两物体的位移随时间变化的图像。(1)甲、乙两物体是不是同时出发？是不是同一位置出发？答案不是同时出发，甲在t0时刻出发，乙在t5 s时刻出发；不是同位置出发，甲从x15 m处出发，乙从坐标原点处出发。思考与讨论(2)甲、乙两个物体在010 s内位移各为多大？答案甲的位移大小x甲20 m15 m5 m，乙的位移大小x乙20 m。(3)两图线的交点表示什么？答案t10 s时刻，甲、乙的位置相同，即两物体相遇。一辆汽车在教练场上沿着平直道路行驶，以x表示它相对于出发点的位移。如图近似描写了汽车在0时刻到50 s这段时间的x-t图像。通过分析回答以下问题。(1)汽车最远位置距离出发点为_ m；(2)汽车在_时间内没有行驶；(3)汽车在_时间内驶离出发点，在_时间内驶向出发点；(4)汽车前50 s内的路程为_ m，位移为_ m。例1301020 s010 s,4050 s2040 s7515如图所示为甲、乙在同一直线上运动时的x-t图像，以甲的出发点为原点，出发时间为计时的起点，则下列说法中正确的是A.甲先出发B.0t3这段时间内，甲、乙位移相同C.甲、乙出发点相同，在t3时刻两物体相遇D.甲在途中停止了一段时间，而乙没有停止例2由图像知，甲、乙计时起点都是零，同时出发，故A错误；0t3这段时间内，甲、乙位移不相等，因为它们的初始位置不同，而末位置相同，故B错误；甲、乙出发点不同，甲的出发点坐标为x甲0，乙的出发点坐标x乙x0，故C错误；在t1t2时间内甲位置坐标没发生变化，故甲停止，乙没有停止，故D正确。x-t图像1.x-t图像中的图线表示的是位移随时间变化的规律，不是质点运动的轨迹。2.两图线的交点表示两物体在对应时刻的位置相同，即相遇。3.截距：图像不过原点O时，若图像在纵轴有截距，如例2中乙图线，则表示开始计时时物体的初始位置坐标；若图像在横轴有截距，如思考与讨论中乙图线，则表示出发时刻。总结提升二位 移 和 时 间 的 测 量1.打点计时器的结构和工作原理打点计时器的作用：打点计时器是一种使用交变电源的计时仪器，当电源频率为50 Hz时，它每隔_打一次点，打点计时器和纸带配合，可以记录物体运动的时间及在一段时间内的位移，这就为研究物体的运动提供了可能。(1)电磁打点计时器(如图)工作电压：_交变电源；工作原理：接通交变电源后，在线圈和永久磁体的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动。这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点。0.02 s8 V(2)电火花计时器(如图)工作电压：_交变电源；工作原理：当启动电源，按下脉冲输出开关时，计时器发生的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹。220 V2.操作步骤(1)了解打点计时器的构造，然后把它固定好。(2)安装纸带。(3)启动电源，用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后关闭电源。(4)取下纸带，从能够看清的某个点开始(起始点)，往后数出若干个点，例如数出n个点，算出纸带从起始点到第n个点的运动时间t。(5)用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。(6)设计表格，用来记录时间及位移，并将测量结果填入表格中。3.注意事项(1)打点时，应先启动电源，待打点计时器打点稳定后再拉动纸带。(2)打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。(3)为减小实验误差，1、2、3、4、不一定是连续的计时点，可以每5个点(即间隔4个点)取一个计数点，若电源频率为50 Hz，此时相邻两计数点间的时间间隔T0.10 s。(4)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕，即统一测量出各个计数点到起始点之间的距离。(1)电火花计时器的工作电压为220 V的直流电。()(2)若电源频率为50 Hz，每隔4个点取一个计数点，则相邻计数点间时间为0.08 s。()用打点计时器可测纸带运动的时间和位移。下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号按顺序写在空白处。A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压_(选填“交变”或“直流”)电源的两个接线柱上。B.把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过_，并压在_下面。C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离x。例3交变限位孔复写纸D.切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，电源频率是50 Hz，则这段纸带记录的时间t_。E.打开电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点。实验步骤的合理顺序是_。(n1)0.02 sBAEDC(1)电磁打点计时器使用的电源是_(填“交变8 V”或“交变220 V”)电源，电源频率为50 Hz时，如果每相邻的计数点间还有4个点未标出，则相邻两个计数点的时间间隔为_。(2)在“练习使用打点计时器”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A、B、C、五个点进行研究，这五个点和刻度尺标度对应的位置如图所示。可求出A、C间的距离为_ cm，C、E间的距离为_ cm。例4交变8 V0.10 s3.156.15三课时对点练考点一位移时间图像1.如图所示是一辆汽车做直线运动的x-t图像，关于线段OA、AB、BC、CD所表示的运动，下列说法正确的是A.这辆汽车与出发点间的最远距离为30 kmB.AB段汽车位移大小为15 kmC.CD段表示汽车的运动方向与初始运动方向相同D.04 h内，汽车的位移大小为30 km123456789101112基础对点练由题图可知，这辆汽车从O位置开始出发，与出发点间的最远距离为30 km，故A对；AB段图线平行于时间轴，表示位移不随时间变化，汽车处于静止状态，故B错；OA段表示汽车沿正方向运动，CD段表示汽车沿负方向运动，所以CD段汽车的运动方向与OA段汽车的运动方向相反，故C错；由题图可知04 h内，汽车的位移大小为0，故D错。1234567891011122.一质点沿直线运动，其x-t图像如图所示。关于该质点的运动，下列说法正确的是A.前2 s内位移为负，后2 s内位移为正，所以第2 s末质点改变了运动方向B.第1 s内质点的位移为0.1 mC.第3 s末质点的位置x0.1 mD.质点在前4 s内的位移大小为0.2 m，位移的方向与规定的正方向相同1234567891011123.某物体的位移时间图像如图所示，物体从t0时刻开始运动；x-t图像是抛物线，则下列叙述不正确的是A.物体运动的轨迹是曲线B.物体经8 s回到初始位置C.物体运动所能达到的最大位移为80 mD.物体在08 s内做往返运动123456789101112123456789101112x-t图像描述的是做直线运动物体的位移随时间的变化关系，虽然图像是抛物线，但物体的运动轨迹是直线，A错误；从图像可以看出，物体在08 s内的最大位移为80 m，8 s末回到初始位置，B、C正确；物体先远离出发点，后回到出发点，故物体做往返运动，D正确。4.(2023青铜峡市高一开学考试)一质点运动的x-t图像如图所示，下列说法正确的是A.06 s内位移为4 mB.24 s内位移为4 mC.06 s内路程为4 mD.24 s与46 s运动方向相反123456789101112123456789101112由题图可知，质点开始时位置坐标为0,6 s末位置坐标为4 m，则06 s内位移为4 m04 m，故A正确；2 s末位置坐标为4 m,4 s末位置坐标为0，则24 s内位移为04 m4 m，故B错误；06 s内路程为4 m4 m4 m12 m，故C错误；由题图可知，26 s内质点一直向同一方向运动，故D错误。考点二位移和时间的测量5.(2022宿迁泗阳县实验高级中学校考)电火花计时器正逐渐取代传统的电磁打点计时器，下列不属于电火花计时器优点的是A.电火花计时器使用220 V交变电源，不需要使用学生电源进行变压B.电火花计时器利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹，计 时更准确C.电火花计时器打点周期恒为0.02秒，不会由于电源的频率变化而变化D.电火花计时器打点时与纸带间的阻力很小，实验误差更小123456789101112电火花计时器使用220 V交变电源，学校用电就能满足，不需要使用学生电源进行变压，故A正确；电火花计时器利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹，与纸带间的阻力很小，实验误差更小，计时更准确，故B、D正确；电火花计时器打点的频率与电源频率相同，所以电火花计时器打点周期会由于电源的频率变化而变化，故C错误。1234567891011126.在“练习使用打点计时器”的实验中，若打点周期为0.02 s，下列说法正确的是A.先拉动纸带，后接通电源B.必须从第一个点开始选取整条纸带C.根据情况选取点迹清晰的部分纸带D.连续n个计时点间的时间间隔为n0.02 s123456789101112123456789101112使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带，A错误；应根据情况选取点迹清晰的部分纸带，不一定从第一个点开始，B错误，C正确；每相邻的两个计时点间的时间间隔为0.02 s，连续n个计时点间有(n1)个时间间隔，故连续n个计时点间的时间间隔为(n1)0.02 s，D错误。7.打点计时器是用来分析物体运动情况的常用仪器。在使用电磁打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有如下基本步骤：A.把打点计时器固定在桌子上B.安好纸带C.松开纸带让物体带着纸带运动D.接通低压交流电源E.取下纸带F.断开开关这些步骤正确的排列顺序为_。123456789101112ABDCFE1234567891011124.820.104.580.049.王老师给同学们讲了龟兔赛跑(赛程为L)的故事，按王老师讲的故事情节，兔子和乌龟的位移时间图像如图所示，以下说法正确的是A.兔子和乌龟在同一地点同时出发B.兔子和乌龟在同一地点出发，兔子比乌龟早出发C.兔子和乌龟在比赛中两次相遇D.兔子和乌龟走的路径不同123456789101112能力综合练123456789101112根据题图可知，两者从同一地点出发，兔子出发比乌龟晚，A、B错误；两条图线的交点表示相遇，兔子和乌龟在比赛中两次相遇，C正确；x-t图像只能描述直线运动，所以兔子和乌龟走的是同一条直线，路径相同，D错误。10.沿同一直线运动的A、B两物体，相对同一参考系的x-t图像如图所示，下列说法正确的是A.前5 s内，A、B的位移均为10 mB.两物体由同一位置开始运动，物体A比B迟3 s 才开始运动C.在前5 s内两物体的位移相同，5 s末A、B相遇D.从第3 s末开始，两物体的运动方向相同1234567891011121234567891011125 s末A、B到达同一位置，两者相遇，在前5 s内，A通过的位移为10 m，B通过的位移为5 m，A、C错误；A从原点出发，而B从x5 m处出发，A在B运动3 s后开始运动，B错误；由题图可知，前3 s内A静止，从第3 s末开始，两物体的位移越来越大，且均为正值，故两物体均沿正方向运动，运动方向相同，D正确。11.有两个跑步者A和B，他们运动的位移时间图像如图所示。回答下列问题。(1)当跑步者A位于0处时，跑步者B在哪里？123456789101112答案见解析跑步者B在50 m处；(2)A和B在何时相遇？答案见解析t45 s时，A和B相遇；(3)当t20 s时，跑步者A和B谁在前？123456789101112答案见解析t20 s时，A在前；(4)在t48 s时，哪一位跑步者领先？答案见解析t48 s时，B领先；(5)A和B相遇时的位移相同吗？分别是多少？123456789101112答案见解析A和B相遇时，位移不相同A的位移大小xA190 m，B的位移大小xB190 m(50 m)240 m。12.a、b两车在同一平直公路上行驶，两车的位移x随时间t的变化如图所示，下列说法正确的是A.b车运动方向始终不变B.a、b两车相遇两次C.t1到t2时间内，a车的路程小于b车的路程D.t1到t2时间内，a车和b车的位移都在均匀增大123456789101112尖子生选练123456789101112由题图可知，b车的位移先增大后减小，因此b车的运动方向发生了变化，故A错误；题图中两图线有两个交点，说明两车相遇两次，故B正确；t1到t2时间内，两车的位移和时间均相同，且在单向直线运动中，位移大小与路程相等，故C错误；由题图可知，t1到t2时间内，a车的位移均匀增大，b车位移不是均匀增大的，故D错误。