2.时间　位移 第2课时　位移-时间图像　位移和时间的测量2026-2027学年高中物理高一上上学期课件人教版必修一

第2课时位移—时间图像位移和时间的测量【学习目标】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。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。3.会用打上点的纸带计算物体运动的位移和时间。【情境引领】一辆汽车沿平直公路行驶,如表是汽车在各时刻的位置信息。时刻t/s04.910.015.119.9位置x/m0100200300400问题1:你能否结合表中汽车在各时刻的位置信息在x-t坐标系中用图像表示出来?提示:如图,时刻t为横轴,位置x为纵轴,建立直角坐标系,结合表中汽车在各时刻的位置信息在坐标系中描点,并用平滑的线连接起来。问题2:汽车的x-t图像是否表示汽车的运动轨迹?提示:汽车的x-t图像表示的是汽车位置随时间的变化情况,并不能表示汽车实际运动的轨迹。【新知导学】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(x=Δx),位置—时间图像就成为位移—时间图像。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_____。时刻t位置x初始位置位移大小位置4.由x-t图像能获得的信息(1)直观地看出物体在不同时间内的位移和发生某段位移所用的时间。(2)判断质点的运动情况。若图线与t轴平行,表示质点静止;若图线是一条倾斜的直线,表示质点在相等时间内位移相等,质点做匀速直线运动。(3)图像不过原点,说明开始计时时质点的位置不为零,或经过一段时间才开始运动。(4)两图线相交,表示两质点在这一时刻位于同一位置(即相遇)。(5)x-t图像只能描述直线运动,不能描述曲线运动。【思考】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?是不是从同一位置出发?(2)甲、乙两个物体在0~10s内位移各为多少?(3)两图线的交点表示什么?提示:(1)不是同时出发,甲在t甲=0时刻出发,乙在t乙=5s时刻出发;不是从同一位置出发,甲从x=15m处出发,乙从坐标原点处出发。(2)在0~10s内甲的位移大小Δx甲=20m-15m=5m,在0~10s内乙的位移大小Δx乙=20m。(3)t=10s时刻,甲、乙的位置相同,即两物体相遇。【辨析明理】(1)位置—时间图像就是位移—时间图像。(

)(2)x-t图像中的图线表示质点运动的轨迹。(

)(3)x-t图像只能描述直线运动,不能描述曲线运动。(

)提示:(1)×

(2)×

(3)√【典例精研】[典例1](教材P34T1改编)龟兔赛跑的故事告诉我们做人不能骄傲,做事要坚持不懈。设乌龟与兔子在同一直线上运动,且兔子在比赛途中睡了一觉,作出它们的位移(x)—时间(t)图像如图所示,则下列说法正确的是(

)A.图线甲表示的是乌龟的运动B.兔子先跑到终点C.两图线的交点表示乌龟与兔子相遇D.乌龟一直在追兔子√【解析】选C。由题意可知,图线甲表示的是兔子的运动,故A错误;由题可知,乌龟先跑到终点,故B错误;x-t图像的交点表示在同一位置,所以两图线的交点表示乌龟与兔子相遇,故C正确;由题图可知,乌龟先追兔子,在某时刻后,兔子追乌龟,故D错误。[典例2]一辆汽车沿着平直道路行驶,在t=0到t=40s的时间内,汽车的x-t图像如图所示,则这40s内汽车(

)A.在前10s内向负方向运动B.在10~20s内没有运动C.离出发点最远距离为750mD.在20~40s内驶离出发点√【解析】选B。【复盘升华】对位移—时间图像的四点说明纵轴截距表示初始时刻离坐标原点的距离横轴截距表示物体位移为零的时刻图像的交点两图线的交点表示两物体同时处在同一位置(即相遇)图像的斜率斜率的大小表示物体运动的快慢,斜率越大,运动得越快;斜率越小,运动得越慢。斜率的正负,表示物体运动的方向,斜率为正,表示物体向正方向运动;斜率为负,表示物体向负方向运动【新知导学】1.两种打点计时器电磁打点计时器和电火花计时器都是使用_____电源的计时仪器,工作电压分别为________和______,当电源频率为50Hz时,打点周期为______。

交流8

V左右220

V0.02

s2.时间的测量从能够看清的某个点开始(起始点),往后数出若干个点,数出时间间隔个数n,则这段时间为t=______

s。3.位移的测量用_______测量纸带上两个点之间的距离,即为相应时间间隔内物体的位移大小。0.02n刻度尺4.实验操作(1)了解打点计时器的构造,把打点计时器固定在桌子上并将纸带穿过打点计时器的两个限位孔。(2)把打点计时器的两个接线柱接到交流电源上。(3)启动电源,用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点,随后立即关闭电源。(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。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。5.注意事项(1)打点时,应先_________,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,打完点之后应立即_____电源。(3)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。(4)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(中间隔4个点)取一个计数点,此时两计数点间的时间间隔T=____

s。(电源频率为50Hz)接通电源关闭0.1【思考】电磁打点计时器与电火花计时器的工作原理是否相同?提示:不同,电磁打点计时器在纸带上打点的是振针和复写纸,电火花计时器在纸带上打点的是电火花和墨粉。【辨析明理】(1)电火花计时器的工作电压为220V的直流电。(

)(2)打点计时器打点完毕,应立即关闭电源。(

)(3)若电源频率为50Hz,每隔4个点取一个计数点,则相邻计数点间时间间隔为0.08s。(

)提示:(1)×

(2)√

(3)×【典例精研】角度1

打点计时器的使用[典例3]打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材,请你完成下列有关问题:(1)如图A、B是两种打点计时器的图片,其中A是__________计时器。

(2)电磁打点计时器使用的电源为_______。

(3)练习使用打点计时器,基本步骤如下:A.当纸带完全通过计时器后,及时关闭开关B.将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器C.用手拖动纸带运动D.接通打点计时器开关上述步骤正确的顺序是________(按顺序填写编号)。

【解析】(1)由图可知B是电磁打点计时器,A是电火花计时器。(2)电磁打点计时器使用8V左右的交流电源。(3)练习使用打点计时器,将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器,先接通打点计时器开关,然后用手拖动纸带运动,当纸带完全通过计时器后,及时关闭开关。故上述步骤正确的顺序是BDCA。答案:(1)电火花

(2)8V左右的交流电源

(3)BDCA角度2

位移和时间的测量[典例4]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、D、E五个计数点进行研究,这五个点和刻度尺标度对应的位置如图所示。(1)打点计时器使用的电源是我国民用电(频率为50Hz),如果每相邻的计数点间还有4个点未标出,则A、C两个计数点间的时间间隔为_________。

(2)A、C两个计数点间的距离为__________cm,C、E两个计数点间的距离为__________cm。

【解析】(1)如果打点计时器使用频率为50Hz的交流电源,每相邻的计数点间还有4个点未标出,则相邻两个计数点间的时间间隔为5×0.02s=0.1s,所以A、C两个计数点间的时间间隔为2×0.1s=0.2s;(2)刻度尺的分度值是1mm,读数时应估读到毫米的下一位,即A、C两个计数点间的距离xAC=(3.15-0)cm=3.15cm,C、E两个计数点间的距离为xCE=(9.30-3.15)cm=6.15cm。答案:(1)0.2s

(2)3.15

6.15课堂检测1.如图所示是某物体做直线运动的x-t图像,在A→B→C→D→E过程中,下列描述正确的是(

)A.A→B过程,物体运动了5mB.B→C过程,物体静止在5m的位置C.A→D过程,物体运动的位移与路程都为3mD.A→E过程,物体的位移为8m√【解析】选B。由题图可知A→B过程,物体运动了2m,A错误;B→C过程,物体位置未发生改变,可知物体静止在5m的位置,B正确;A→D过程,物体的位移为-3m,路程为(2+5)m=7m,C错误;A→E过程,物体的位移为(-5-3)m=-8m,D错误。2.(多选)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、乙同时出发B.0~t3这段时间内,甲、乙位移相同C.甲开始运动时,乙在甲的前面x0处D.甲在途中停止运动了一段时间,而乙没有停止√√√【解析】选A、C、D。由题图知,甲、乙计时起点都是零,同时出发,故A正确;0~t3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;由初始位置坐标可知x甲=0,x乙=x0,故C正确;在t1~t2时间内甲位置坐标没发生变化,即此段时间甲停止运动,乙没有停止,故D正确。3.如图所示是某同学练习使用