【人教版2019必修第一册】高一物理2.时间　位移（教学设计）教案

第2节时间位移（教学设计）年级高一年级学科物理教师课题第2节时间位移教学目标物理观念知道时刻与时间间隔的含义及其在数轴上的表示方法。理解位置、位移等概念的含义。了解矢量、标量的含义，理解位移的矢量性。科学思维严密的数学思维方法，能用坐标系来理解时间和时刻，位置和位移，学会用图像描述运动，掌握位移时间图像。科学探究知道时间和位移的意义，掌握时间和位移的思想和方法。科学态度与责任通过时间位移的学习，要让学生了解生活和物理的关系，同时学会用科学的思维看待事实，养成良好的思考表述习惯和科学的价值观。教学重难点1.知道时刻和时间间隔的含义和区别；知道位移与路程的含义与区别,会区分矢量和标量；(重点)。2.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)。3.会用打上点的纸带计算物体运动的位移和时间；两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用。(难点)。教学过程教师活动学生活动教学引入教师：播放“天问一号”的视频，并提问:视频中出现的时间有哪些?有哪些与过程对应?有哪些与瞬间对应?教师：生活中，我们经常提到时间，那么，我们的表达准确吗?如何将生活语言转换成物理语言，以便更精确地描述时间呢?今天我们就来学习一下。观看视频并回答。新课讲授一、时刻和时间间隔教师：同学们日常交流时有这样的话语:(1)现在几点了?(2)什么时间放学?(3)你从食堂到班级用了多长时间?(4)一节课多长时间?请大家想一想，这里提到的几个“时间”有什么本质上的区别?这里有些时间是指时间点，有些时间是指时间段。教生：总结时刻和时间间隔的区别和联系。教师：在我们平时上课的时候，例如:9时20分上课、10时下课，这里的“9时20分”“10时”是指这节课开始和结束的时间点，我们把它称为时刻，在表示时间的数轴上﹐时刻用“点”来表示；这两个时刻之间的40min，则是这两个时刻之间的时间间隔，在表示时间的数轴上，时间间隔用“线段”来表示。教师：请同学们在数轴上标出时间:第1s初，第1s末，第2s初，第2s末，第2s内，前2s内，然后说一说，哪些指时刻，哪些指时间间隔?例1如图所示的时间轴，下列时间间隔的说法正确的是()A.t2表示时刻，称为第2s末或第3s初，也可以称为2s内B.tn-1~tn表示时间间隔，称为第ns内C.t0~t2表示时间间隔，称为最初2s或第2s内D.tn-1表示时刻，称为第(n-1)s答案B解析t2表示时刻，可以称为第2s末或第3s初，不可以称为2s内，2s内表示时间间隔，故A错误；tn-1~tn表示时间间隔，称为第ns内，故B正确；t0~t2表示时间间隔，称为最初2s或前2s内，不是第2s内，故C错误；tn-1表示时刻，称为第ns初或第(n-1)s末，故D错误。学生讨论并回答问题新课讲授二、位置和位移1.坐标系教师：我们可以通过参考系来定性地描述物体的位置，如果要定量地描述物体的位置，我们就要在参考系上建立坐标系。教师：描述下列三种运动，需要建立怎样的坐标系呢?(1)描述百米运动员在运动中的位置。(2)描述滑冰场上花样滑冰运动员的位置。(3)描述翱翔在蓝天上的飞机的位置。学生：如果物体沿直线运动，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立一维直线坐标系。教师：如果要定量地描述―辆汽车在长安街上的位置，我们可以怎样建立坐标系?学生：可以沿东西方向建立一维坐标系，x轴的正方向指向东，选取路上的某交通岗亭作为坐标原点O，就可以准确地描述汽车的位置。如果汽车的坐标是30m，表示它在岗亭以东30m处；如果汽车的坐标是-20m，表示它在岗亭以西20m处。教师：这里的“+”“-”是否表示大小?学生：这里的“+”“-”不表示大小，仅表示物体在原点的哪一侧。“+”表示在原点的正方向一侧“-”表示在原点的负方向一侧。2.位移教师：我们知道了如何描述物体的位置，那么，物体位置的变化该怎样描述呢?教师：大家都知道路程是物体运动轨迹的长度。根据教材中的图片我们可以知道，人从北京到重庆，既可以乘火车，也可以乘飞机，还可以先乘火车到武汉﹐然后乘轮船沿长江而上，这些不同的路径所走的路程也不同。请同学们思考一下；就位置的变动来说相同吗?学生：我们发现，出发的起点和到达的终点相同，无论使用什么交通工具，走过了怎样的路径，总是从北京到达了西南方向、直线距离约1300km的重庆，即位置的变化是相同的。师生：总结:在物理学中，只要物体的初，末位置确定，这个有向线段就是确定的，不因路径的不同而改变，我们称之为位移。学生：上述从北京到达重庆，位置的变化是相同的，即位移是相同的，大小约为1300km，方向从北京指向重庆。3.矢量与标量教师：物理学中，把像位移这样，既有大小又有方向的物理量叫作矢量；把像路程这样，只有大小没有方向的物理量叫作标量。教师：请同学们举出其他矢量和标量的例子。师生：总结位移和路程的区别与联系。学生分组思考，讨论。新课讲授三、直线运动的位移教师：做直线运动的物体，从初位置A处运动到B处，又运动到C处。(1)在图中用有向线段画出物体从A到B的位移，并求坐标变化量。(2)在图中用有向线段画出从A到C的位移，并求坐标变化量。学生：(1)Δx1=xB-xA=5m-2m=3m。(2)Δx2=xC-xA=-1m-2m=-3m。例1下列关于位移和路程的说法中正确的是()A.位移描述物体相对位置的变化，路程描述通过路径的长短B.因为位移大小和路程不一定相等，所以位移不等于路程C.位移的大小等于路程，方向由起点指向终点D.位移描述直线运动，路程描述曲线运动答案A解析位移是矢量，大小等于初、末位置间的距离；路程是标量，大小等于运动轨迹的长度，所以位移描述物体相对位置的变化，路程描述物体运动路径的长短，故A正确；位移是矢量，路程是标量，任何时候位移和路程都不相等，故B错误；位移的大小等于初、末位置间的距离，路程等于运动轨迹的长度，两者不一定相等，故C错误；位移和路程都可以描述直线运动和曲线运动，故D错误。例2(多选)关于矢量和标量，下列说法正确的是()A.甲、乙两运动物体的位移大小均为50m，这两个物体的位移必定相同B.描述矢量既要说明大小，又要指明方向C.做直线运动的甲、乙两物体位移分别为x甲=3m，x乙=-5m，则甲的位移大于乙的位移D.温度计读数的正、负号表示温度高低，不表示方向，温度是标量答案BD解析因为位移是矢量，所以甲、乙两运动物体的位移大小均为50m，但方向未知，则这两个物体的位移不一定相同，故A错误；描述矢量既要说明大小，又要指明方向，故B正确；位移是矢量，正、负号代表方向，所以-5m比3m的位移大，故C错误；温度计读数的正、负号表示温度高低，不表示方向，温度是标量，故D正确。学生分组讨论。新课讲授四、位移－时间图像教师：a、b两物体沿x轴正方向还是x轴负方向运动？两图线的交点表示什么?学生：(1)随着时间的推移，a的位置坐标在增大，说明a正沿x轴正方向运动，b的位置坐标在减小，说明b正沿x轴负方向运动。(2)两图线的交点表示的位置相同，即两物体相遇。师生：1.位置—时间图像: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—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):将物体运动的初始位置选作位置坐标原点O，则位置与位移大小相等(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位置。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。例1一质点沿直线运动，其运动的x－t图像如图所示，则：(1)质点在时间内离出发点越来越远；质点在时间内离出发点越来越近；质点在时间内没有运动．A．0～20s B．20～30sC．30～40s D．40～50s(2)质点离出发点的最远距离是m.(3)质点在10s时距离出发点m，质点在s时回到出发点．答案(1)ACDB(2)50(3)1050解析(1)质点在0～20s时间内和30～40s时间内离出发点的位移越来越大，离出发点越来越远；质点在40～50s时间内离出发点的位移越来越小，离出发点越来越近；质点在20～30s时间内位移没有变化，故处于静止状态．(2)由题图知，t＝40s时，质点离出发点的距离最远，最远距离为50m。(3)从题图上读出质点在10s时距离出发点10m；质点在50s时位移为0，即回到出发点。例2(多选)某物体的位移—时间图像如图所示，物体从t=0时刻开始运动;x-t图像是抛物线，则下列叙述正确的是 ()A.物体运动的轨迹是曲线B.物体经8s回到初始位置C.物体运动的最大位移为80mD.在0~8s内物体做往返运动答案BCD解析x-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，但运动轨迹是直线，A错误;从x-t图像可以看出，物体在0~8s内的最大位移为80m，8s时回到初始位置，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。学生思考并回答问题。新课讲授五、位移和时间的测量教师：我们在前面已经学习了位移和时间的相关概念，那么，我们该如何记录一个物体在一段时间内的位移呢?学生：测量时间的工具有停表和沙漏;测量位移的工具有直尺。频闪照相机既可以测量时间，也可以测量位移。教师：请大家同桌之间，一位同学手拿一支彩色画笔，另一位同学牵动一条长纸带，使纸带在笔下沿着直线缓慢向前移动，拿笔同学按照一定的时间间隔点击纸带(比如每秒1次)。我们可以从纸带上记录的点中得到什么信息?学生：我们可以知道每两点间的时间间隔和两点间的位移。教师：如果将上述实验中的人工打点自动化，就能制成一个打点计时器。在高中阶段，我们可以利用电磁打点计时器和电火花计时器来测量时间和位移。师生：学生了解打点计时器的相关知识，师生共同总结。(1)电磁打点计时器使用交变电源的计时仪器；工作电压约为8V，当电源频率是50Hz时，每隔0.02s打一次点．(2)电火花计时器使用220V交变电源，当电源频率是50Hz时打点周期是0.02s.教师：请大家阅读一下教材中的“实验一练习使用打点计时器”，了解打点计时器的使用方法。学生：实验操作(1)把打点计时器固定在桌子上．(2)安装纸带．(3)把打点计时器的两个接线柱接到交变电源上．(4)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．2．注意事项(1)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．(2)打点计时器不能连续工作太长时间，打完点之后应立即关闭电源．(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与起始点之间的距离．(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＝0.1s.教师：请大家阅读一下教材中的“科学漫步——全球卫星导航系统”，说说你有什么收获。例1(1)打点计时器是记录做直线运动物体的和的仪器．电火花计时器是其中的一种，其工作电压是，电火花计时器靠电火花和墨粉打点，当交变电源的频率为50Hz时，它每隔s打一次点．(2)以下是练习使用电火花计时器的部分实验步骤，其中错误的操作是．A．把打点计时器固定在桌子上，把墨粉纸盘套在纸盘轴上，让纸带穿过限位孔B．把打点计时器与8V低压交变电源相连C．用手水平拉动纸带，然后启动电源D．关闭电源，取下纸带，用刻度尺测量某计数点与计时起点的距离x0，并算出时间t答案(1)时间位移220V0.02(2)BC例2(1)电磁打点计时器使用的电源是(填“交变8V”或“交变220V”)电源，电源频率为50Hz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.答案(1)交变8V0.1s(2)3.156.15学生动手操作学生阅读并总结，然后利用教师准备的器材动手操作。学生阅读并总结课堂练习1.《墨经》中对时间概念下了正确的定义:“久，弥异时也”。下列关于时间和时刻的说法正确的是 ()A.上午8:30上第一节课，上午8:30表示的是时间间隔B.时钟指针所指的某一位置表示的是时刻C.3s内与第3s内指的是同一段时间D.第2s指的是从第2s末到第3s初答案B解析上午8:30指的是一个时间点，是时刻，A错误；时钟上指针所指的某一位置表示的是时刻，B正确；3s内的时间间隔为3s，第3s内的时间间隔为1s，它们不是同一段时间，C错误；第2s指的是从第2s初到第3s初，D错误。2.下列关于民间俗语中所说的时间，理解正确的是 ()A.用“做一天和尚，撞一天钟”表示做事得过且过，“一天”指时间间隔B.用“三分钟热度”形容做事没有持久性，“三分钟”指时刻C.用“冰冻三尺非一日之寒”形容做事情不能一蹴而就，“一日”指时刻D.用“宁停三分，不抢一秒”进行交通安全教育，“三分”和“一秒”均指时刻答案A解析“一天”表示一个过程，是持续的量，为时间间隔，A正确；“三分钟”对应一个过程，是持续的量，为时间间隔，B错误；“一日”表示寒冷持续的过程，是持续的量，为时间间隔，C错误；“三分”对应一个过程，“一秒”对应一个过程，均是持续的量，均为时间间隔，D错误。3.仔细观察如图所示的时间轴，下列说法正确的是 ()A.第2s内是指时间轴上的C点B.第3s内是指时间轴上AD段C.前4s内是指时间轴上DE段D.第3s初是指时间轴上的C点答案D解析第2s内是指时间轴上的BC段，故A错误；第3s内是指时间轴上的CD段，故B错误；前4s内是指时间轴上的AE段，故C错误；第3s初是指时间轴上的C点，故D正确。4.(多选)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.这辆汽车最远距离出发点30kmB.AB段汽车静止C.CD段表示汽车的运动方向与初始运动方向相同D.0~4h内，汽车的位移大小为30km答案AB解析由题图可知，这辆汽车从O位置开始出发，最远距离出发点30km，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对;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0~4h内，汽车的位移大小为0，故D错。5.(多选)关于打点计时器的原理和使用方法，下列说法正确的是() ()A.打点计时器应接交变电源，且所接交变电源的频率通常为50HzB.如果纸带上从A点到B点共有6个点，且打点计时器所接电源的频率为50Hz，则从打A点到打B点经历的时间为0.12sC.如果打点计时器在纸带上打下的点先密集后稀疏，则说明纸带运动得越来越快D.电磁打点计时器接在220V的交变电源上，电火花计时器接在8V的交变电源上答案AC解析电磁打点计时器使用8V的低压交变电源，电火花计时器使用220V的交变电源，且二者所接交变电源的频率通常为50Hz，A正确，D错误;由于打点计时器每隔0.02s打一个点，所以打下相邻计时点的时间间隔为0.02s，从A点到B点共有6个点，中间有5个时间间隔，则从打A点到打B点经历的时间为5×0.02s=0.1s，B错误;点迹由密集变稀疏，说明相等时间内纸带的位移变大，即纸带运动变快，C正确。课堂小结物理中矢量的正负不表示大小，只表示方向，当规定了正方向后，正值表示与正方向同向，负值表示与正方向反向。反之亦然。板书设计2时间位移一、时刻和时间间隔1.时刻:指某一瞬间，它在表示时间的数轴上用点表示。2.时间间隔:指某两个时刻之间的时间间隔，表示一段时间，在时间数轴上用线段表示。二、位置和位移1.坐标系:为了定量地描述物体的位置，需要在参考系上建立适当的坐标系。坐标系构成要素:原点、正方向、单位长度。2.路程:物体运动轨迹的长度。3.位移(1