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第2节时间位移核心素养物理观念科学思维科学探究1.知道时刻与时间间隔的区别和联系，能在具体情况下识别时刻和时间间隔。2.理解位置、位移和路程的概念，知道位移是矢量。1.能用一维坐标系描述直线运动的位置和位移。2.能用位移—时间图像描述物体在不同时间内的位移。认识并会使用打点计时器测物体的运动时间和位移。知识点一时刻和时间间隔“五点钟”“半个小时”“10分钟”“8点”请把它们分类，它们的含义相同吗？[观图助学]1.时刻：表示某一瞬间，在时间轴上用来表示。2.时间间隔：表示某一段时间，在时间轴上用来表示。[思考判断]（1）2018年1月11日早晨7时36分，天安门广场上五星红旗冉冉升起，7时36分指时刻。（）（2）小明同学每天早上6∶00起床，上学路上需要10分钟，6∶00和10分钟都是指时间间隔。（）点线段√×知识点二位置和位移[观图助学]（1）两图中人走过的路径与位置的变化各有什么不同？（2）位置变化相同，而路径可以不同，如何描述位置的变化？1.路程：物体的长度。2.位移（1）物理意义：描述物体（质点）变化的物理量。（2）定义：从初位置到末位置的一条线段。（3）大小：初、末位置间有向线段的。（4）方向：由位置指向位置。3.矢量：既有大小又有的物理量。标量：只有大小，没有的物理量。运动轨迹位置有向长度初末方向方向4.直线运动的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＝。（3）Δx的正、负表示位移的方向，正值表示与x轴的正方向_________，负值表示与x轴的正方向__________。x2－x1相同相反5.位移和时间的测量（1）实验室中常用打点计时器来记录时间和位移，电磁打点计时器是一种使用电源的计时仪器，工作电压为__________V。（2）当电源频率是50Hz时，每隔__________打一次点，打点计时器是根据打点的数目来进行计时的。（3）纸带上各点之间的距离表示相应__________内物体__________的大小。（4）电火花打点计时器：计时原理与电磁打点计时器__________，在纸带上打点的是__________和墨粉。交流4~60.02s时间间隔位移相同电火花[思考判断]（1）汽车里程表记录的是汽车的位移。（）（2）200m短跑比赛中运动员的位移是200m。（）（3）电磁打点计时器使用的是10V以下的直流电源。（）（4）两种打点计时器都是每隔0.02s打一次点。（）×××√知识点三位移—时间图像[观图助学]把一跑步者在各时刻所对应的位置，在位置—时间的关系坐标中描出，作最佳拟合线。此图线显示了在不同的时间里，跑步者的位移。1.x－t图像实质是位置—时间图像，选取物体运动的__________为坐标原点，则位置坐标与位移大小，位置—时间图像就成为位移—时间图像。2.物理意义：描述了物体在不同时间内的位移。初始位置相等时刻和时间间隔1.时刻和时间间隔的比较[要点归纳]核心要点时刻时间间隔区别在时间轴上用点表示，时刻与物体的位置相对应，表示某一瞬时在时间轴上用线段表示，时间间隔与物体的位移相对应，表示某一段时间联系两个时刻的间隔即为时间间隔，即Δt＝t2－t12.时刻和时间间隔在时间轴上的表示（1）时刻（如图所示）（2）时间间隔（如图所示）温馨提示区分时刻和时间间隔的方法常用来表示时刻的关键词是“初”“末”“时”等；常用来表示时间间隔的关键词是“内”“经历”“历时”等，并且要在具体情景中区分。例如：小明休息的时间为21∶00，睡醒的时间为6∶30，睡眠时间为9.5小时，其中21∶00和6∶30为时刻，9.5小时为时间间隔。[试题案例][例1]（多选）关于时间间隔和时刻，下列说法正确的是（）A.物体在5s时指的是物体在5s末时，指的是时刻B.物体在5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间间隔C.物体在第5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间间隔D.第4s末就是第5s初，指的是时刻解析画出时间轴从坐标轴上分析，选项A、C、D正确。答案ACD[针对训练1]下列各选项中的计时数据，其中指时刻的有（）A.学校运动会上，小明用14s跑完了100mB.跳伞运动员从飞机上跳下，第5s内下降的高度为40mC.从深圳开往合肥的某次列车每天早上5点30分到达南昌站D.某人骑自行车，在30min内行驶了6km解析时刻指的是某一瞬时，是时间轴上的一点，对应于位置这一状态量，故选项C中的计时数据是指时刻。时间间隔是两个时刻间的间隔，是时间轴上的一段，对应于位移、路程等过程量，故选项A、B、D中的计时数据均指时间间隔。答案C位置、位移和路程中考结束后，小明准备从天津去上海参观复旦、交大等名校。他有三种方式可供选择：乘轮船、坐高铁和乘飞机。（1）三种出行方式的路程是否相同？位移是否相同？（2）位移的大小等于路程吗？什么情况下相等？答案（1）路程不相同位移相同（2）不相等在单向的直线运动中位移的大小等于路程[观察探究]核心要点[探究归纳]位移和路程的区别与联系物理量比较项目位移路程区别物理意义描述质点的位置变化，是从初位置指向末位置的有向线段描述质点实际运动轨迹的长度矢标性是矢量，有大小和方向是标量，只有大小，没有方向制约因素由质点的初、末位置决定，与质点的运动轨迹无关与运动路径有关联系（1）都是描述质点运动的空间特征；（2）都是过程量；（3）位移的大小不大于相应的路程，只有质点做单向直线运动时，位移的大小才等于路程温馨提示（1）路程由物体的运动轨迹决定。（2）位移大小由物体的初、末位置决定，即Δx＝x2－x1。[试题案例][例2]如图所示，一辆汽车在马路上行驶，t＝0时，汽车在十字路口中心的左侧20m处；过了2s，汽车正好到达十字路口的中心；再过3s，汽车行驶到了十字路口中心右侧30m处。如果把这条马路抽象为一条坐标轴x，十字路口中心定为坐标轴的原点，向右为x轴的正方向。（1）试将汽车在这三个观测时刻的位置的坐标填入表格内。观测时刻t＝0时过2s再过3s位置坐标x1＝x2＝x3＝（2）求前2s内、后3s内汽车的位移分别是多少？这5s内的位移又是多少？答案（1）－20m030m（2）20m，方向向右30m，方向向右50m，方向向右[针对训练2]（多选）如图所示，一个物体从A运动到C，位移Δx1＝－4m－5m＝－9m；从C运动到B，位移Δx2＝1m－（－4m）＝5m。下列说法中正确的是（）A.C到B的位移大于A到C的位移，因为正数大于负数B.A到C的位移大于C到B的位移，因为正负号表示位移的方向，不表示大小C.因为位移是矢量，所以这两个矢量的大小无法比较D.物体由A到B的位移为Δx＝Δx1＋Δx2解析位移是矢量，比较位移的大小时，只需比较绝对值，不需要带正负号，选项A、C错误，选项B正确；因为Δx1＝xC－xA，Δx2＝xB－xC，所以物体由A到B的位移为Δx＝xB－xA＝Δx1＋Δx2，选项D正确。答案BD[针对训练3]如图所示为某学校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.乙的位移最大C.丙的位移最大D.乙、丙的路程相等解析由题意可知，400m、800m赛跑的比赛中，起点和终点相同，所以在400m、800m赛跑的比赛中位移的大小是零，而在100m赛跑的比赛中，位移的大小是100m，所以甲的位移最大，乙和丙的位移是零，所以选项A正确，选项B、C错误；路程是指物体运动轨迹的长度，所以路程最大的是丙，所以选项D错误。答案A打点计时器[要点归纳]1.电磁打点计时器与电火花打点计时器的比较核心要点电火花打点计时器电磁打点计时器结构图示工作电压220V交流电源4～6V交流电源打点方式周期性产生电火花振针周期性上下振动阻力来源纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦，摩擦力较小纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦，摩擦力较大打点周期0.02s0.02s记录信息位置、时刻或位移、时间2.练习使用电磁打点计时器（1）把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面。（2）把电磁打点计时器的两个接线柱接到6V的低压交流电源上。（3）先接通电源开关，开始打点再用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点，随后立即关闭电源。（4）取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n个点，那么n个点的间隔数为n－1个，则纸带的运动时间t＝（n－1）×0.02s。（5）用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离，即位移x。[试题案例][例3]（1）电磁打点计时器是一种使用电源的计时仪器，它的工作电压为，当电源频率为50Hz时，它每隔s打一次点。使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的面。（2）打点计时器所用电源频率是50Hz，如图所示，纸带上的A点先通过计时器，A、B间历时s，位移为m。解析（1）电磁打点计时器使用的是低压交流电源，当交流电频率为50Hz时，计时器一秒钟打50个点，因此每两个点之间的时间间隔是0.02s，为了防止纸带不稳定，纸带应穿过限位孔放在复写纸下面。（2）由电源的频率是50Hz，知打点计时器打点的时间间隔是0.02s，则A、B间用时tAB＝2T＝0.04s，位移xAB＝（1.20＋1.60）×10－2m＝0.0280m。答案（1）交流4～6V0.02限位孔上（2）0.040.0280温馨提示（1）打点前应把手停在靠近打点计时器的位置。（2）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。（3）打点完后应立即关闭电源。（4）如果各点之间距离太近，我们可以选择连续几个计时点为计数点进行测量。[针对训练4]（多选）关于电磁打点计时器和电火花打点计时器的有关说法正确的是（）A.电磁打点计时器和电火花打点计时器都使用交流电B.两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样C.电火花打点计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸D.电磁打点计时器在纸带上打点是靠放电针和墨粉纸盘解析电磁打点计时器使用6V以下的交流电，电火花打点计时器使用220V的交流电，A正确；两种打点计时器的打点频率都由交流电源的频率决定，B正确；电火花打点计时器在纸带上打点是靠放电针和墨粉纸盘，C错误；电磁打点计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸，D错误。答案AB做直线运动的物体在某段时间内的位移—时间图像如图所示。试分析物体在t＝0到t＝6s内的运动情况。答案0～2s内物体的位移随时间均匀增加，做匀速直线运动。2～4s内物体的位移没有变化，物体静止。4～6s内物体的位移先随时间均匀减小，后反向均匀增加，所以物体反向做匀速直线运动。对x－t图像的认识[观察探究]核心要点[探究归纳]1.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运动物体在某时刻所处的位置或相对于规定位置的位移。2.x－t图像的应用由位移—时间图像可求：（1）任一时刻所对应的位置（2）任一时间内的位移（3）发生一段位移所用的时间温馨提示（1）x－t图像表示的是物体的位移随时间变化的规律，而不是物体运动的轨迹。（2）x－t图像只能用来描述物体的直线运动，原因是x－t图像中x的方向只有正、负两个方向。（3）若x－t图线不过原点，表示物体不是从坐标原点或不是从计时起点开始运动的，如图所示。[试题案例][例4]（多选）如图是甲、乙两个物体在同一直线上运动时的位移—时间图像，由图像可知（）A.乙开始运动时，两物体相距20mB.在0～10s这段时间内，两物体间的距离逐渐增大C.在10～25s这段时间内，两物体间的距离逐渐减小D.两物体在10s时相距最远，在25s时相遇解析乙在t＝10s时开始运动，此时甲的位移大于20m，故A错误；在0～10s这段时间内乙静止，而甲向正方向运动，两物体间的距离