教案：2021人教版高中物理（2019版）必修第一册1

第一章运动的描述

第2节时间位移第2课时

【素养目标】

1.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.

2.理解位移一时间图象的意义

【必备知识】

知识点一、位移、时间图像

1.定义

在直角坐标系中选时刻t为横轴，选位置x为纵轴，其上的图线就是位置一一时间图像。如果

将物体运动的初始位置选作坐标原点0,则位置与位移大小相等（x=At）,位置一一时间图像

就成为位移一一时间图像，又称x-t图像。

2.对x-t图像的理解

①x-t图像不是物体的运动轨迹

②x-t图像反映了作直线运动的物体的位移随时间变化规律。

③x-t图像只能描述物体作直线运动的情况，这是因为x-t图像只能表示位移的两个方向，即

t轴上方的图线表示位移沿正方向，t轴下方的图线表示位移沿负方向。

④x-t图像中的交点表示物体相遇

⑤X-t图像的斜率表示速度，斜率的大小表示速度大小，斜率的正负表示速度方向。

知识点二、位移和时间的测量

1.两种打点计时器

①电磁打点计时器：当给线圈通约8V交流电后，线圈产生磁场，振片被磁化，振片在永久磁

铁磁场的作用下向上或向下运动，这样振针便在纸带上打下一系列的点。

②电火花打点计时器：接220V的交流电源，按下脉冲输出开关，计时器发出的脉冲电流，经

接正极的放电针和墨粉纸盘接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在纸带上打出一系列的点。

【点睛】两种打点计时器的比较

电火花计时器电磁打点计时器

正脉冲输出一座;

结构/负脉冲输出插座

图示

电源插头纸布^

工作电压220V交流电源6V以下交流电源

打点方式周期性产生电火花振针周期性上下振动

打点周期0.02s0.02s

记录信息位置、时刻亘附立移、时间

2.使用打点计时器的注意事项

（1）如果在纸带上数出了〃个点，那么，它们的间隔数是（〃一1）个，它们的时间间隔为（〃一

1）X0.02s.

（2）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.

（3）手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集.

（4）使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方，使用电磁打点

计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面.

（5）为了减小实验误差，计数点要每隔7=0.1s选一个，即每隔四个点取一个计数点，而计

算计数点的瞬时速度时，△*、△z应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间，即

（6）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.

（7）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（可先统一

测量出各个测量点到起始点。之间的距离），读数时应估读到毫米的下一位。

【课堂检测】

1.如图所示为某物体做直线运动的x-t图像，下列说法正确的是（）

A.O-ls内物体做匀加速运

动B.4

S内物体通过的位移大小为4m

C.4s内物体的平均速度大小为

0.5m/sD.4s内物体的运动方向不变

【答案】C

【解析】A.位移时间图像的斜率表示物体的运动速度，速度不变，0-ls内物体做匀速运动,

A不符合题意;

B.4s内物体通过的位移％=0-2m=—2m，大小为2nbB不符合题意;

C.4s内物体的平均速度大小方=?=2m/s=0.5m/s，C符合题意;

t4

D.OTs内物体沿正方向运动，3s-4s内物体沿负方向运动，运动方向改变，D不符合题意。

故答案为：Co

【分析】图像斜率代表速度，则在第1s内物体做匀速直线运动；利用初末位置坐标可以求出

位移的大小；利用位移和时间可以求出平均速度的大小；利用斜率的符号可以判别物体的运动

方向。

2.如图所示，物体沿两个半径为R的圆弧由/到C,则它的位移和路程分别为（)

C；

B.,4指向C；

C.Av/At，A指向C；

24JT

D.Av/At,C指向A；rR

【答案】C

【解析】路程等于路径的长度，则从A到C的路程为nR+|nR=|nR；物体的位移大小为

AC的长度，根据几何关系可知：/c=JR?+（3R）2=同R,ABD不符合题意，C符合题意.

故答案为：C

【分析】利用初末位置可以求出位移的大小及方向；利用轨迹的长度可以求出路程的大小。

【素养作业】

1.下列说法表示时刻的是：（）

A.第5s内B.前5s

内C.第5s

末D.从第3s末到第5s末

【答案】C

【解析】第5秒内，在时间轴上对应一段距离，指的是时间，A不符合题意；前5秒内，在时

间轴上对应一段距离，是从0时刻到4秒末之间，是时间，B不符合题意；第5秒末，在时间

轴上对应时间点，是时刻，C符合题意；从第3秒末到第5秒末，在时间轴上对应的是时间段，

是时间间隔，D不符合题意.

故答案为：C.

【分析】除了第5s末属于时刻，其他时间都属于时间间隔。

2.学校开展秋季运动会，同学们创造出许多优异的成绩。下列描述正确的是（）

A.小勇百米赛跑的成绩是13.2s,“13.2s”指的是时刻

B.小海在百米赛跑中到达终点时的速度为8m/s,“8m/s”指的是瞬时速度

C.小英进行800m跑比赛，“800m”指的是运动员的位移

D.小华获得跳高冠军，分析小华跳高的技术动作时，可以将他视为质点

【答案】B

【解析】A.百米赛跑成绩显示的是时间，不是时刻，A不符合题意；

B.到达终点时的速度即为该时刻的速度，指的是瞬时速度，B符合题意；

C.跑道不全部是直线，所以"800m”指的不是运动员的位移，而是运动员理论上的路程，C

不符合题意；

D.分析小华跳高的技术动作时，需要研究运动员本身的运动情况，所以不能视为质点，D不

符合题意。

故答案为：Bo

【分析】百米赛跑的成绩代表时间间隔；到达终点的速度代表瞬时速度；小英800m运动的路

径代表路程的大小；分析运动员的技术动作不能把运动员作为质点。

3.某同学沿着周长为400m的环形标准跑道跑了一圈后又回到原出发点，则他运动的路程和位

移大小分别是（）

A.路程是400m,位移大小是

400mB.路程是0,位移大小是400m

C.路程是400m,位移大小是

0D.路程是0,位

移大小是0

【答案】C

【解析】路程是物体运动轨迹的实际长度，位移是从起点指向终点的一条有向线段，线段的长

度表示位移的大小。某同学沿着周长为400m的环形标准跑道跑了一圈后又回到原出发点，该

同学实际走过轨迹的长度为400m,故路程为400m；该同学从出发点绕一周后又回到了出发点，

故位移的大小为0。

故答案为：C。

【分析】利用运动的轨迹长度可以求出路程的大小，利用初末位置的有向线段可以求出位移的

大小。

4.衢宁铁路于2020年9月27日开通运营，如图所示，该铁路北起浙江省衢州市终至福建省宁

德市，途径13个客运车站，结束了8个县市不通铁路的历史。线路全长379公里，设计时速

160公里，最快运行时间为5小时17分钟。下列说法正确的是（）

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A.“全长379公里”指位移大

小B.“时速160公里”

指路程

C.“5小时17分钟”指时

刻D.

在研究运行时间时，可以把火车看成质点

【答案】D

【解析】A.“全长379公里”指路程，A不符合题意;

B.“时速160公里”指瞬时速度，B不符合题意；

C.”5小时17分钟”指时间，C不符合题意；

D.在研究运行时间时，火车的大小和形状忽略，可以看成质点，D符合题意。

故答案为：Do

【分析】全程的公里数属于路程；时速属于瞬时速度；运动的时间是指时间间隔；研究火车的

运行时间可以把火车作为质点。

5.如图，直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位移一时间（x-t）图线，

由图可知（）

A.在3到匕这段时间内，b车的平均速度大于a车的平均速度

B.在时刻t2,a、b两车运动方向相反

C.在时刻3,a车追上b车

D.在砥到t,这段时间内，b车做曲线运动

【答案】B

【解析】A.在匕到t2这段时间内，两车的位移和时间均相同，所以平均速度也相同。A不符

合题意；

B.在时刻t2,图像的斜率的符号相反，表示两车的速度方向相反，B符合题意；

C.在时刻L,从图像看，b车从后面追上a车，C不符合题意；

D.在3到t2这段时间内，b车的图像的斜率开始为正，后来为负，表示其速度方向与开始相

反，说明该车在做往返直线运动。D不符合题意。

故答案为:Bo

【分析】s-t图像中，横坐标为时间，纵坐标为位移，图像的斜率是速度，两图像的交点意味

着两个物体具有相同的位移，通过这些性质结合选项分析即可。

6.A,B两小球在光滑水平面上发生正碰，小球A的质量为叫=0.2kg。碰撞前后两小球的位移

与时间的关系如图所示，由此可以判断（）

A.小球B的质量为nh=

0.6kgB.小

球B的质量为叱=0.2kg

C.碰后小球A和B运动方向相

同D.碰前小球A加

速运动，小球B匀速运动

【答案】A

【解析】AB.由x—t图象的斜率表示速度，则碰撞前，小球A的速度为=1m/s=4m/s

小球B的速度为v2=0

碰撞后，A与B的速度分别为％=?m/s=—2m/s

，16-8,

%=---------m/zs=2m/s

z4

z

根据动量守恒定律得机1%=m2v2+机1%/

解得m2=0.6kg

A符合题意，B不符合题意；

C.碰后小球A沿负方向运动，B沿正方向运动，两者运动方向相反，C不符合题意；

D.根据x—t图象的斜率表示速度，知碰前小球A做匀速运动，小球B静止，D不符合题意。

故答案为：Ao

【分析】利用图像斜率可以求出两个小球碰撞前后的速度大小；结合动量守恒定律可以求出B

小球的质量；利用图像斜率可以判别运动的方向；碰前A做匀速直线运动，B处于静止。

7.关于位移和路程，下列说法中正确的是（）

A.位移和路程在大小上总相等，只是位移有方向，是矢量，路程无方向，是标量

B.位移是用来描述直线运动，路程是用来描述曲线运动

C.位移是矢量，它取决于物体的始末位