高中物理 12 位置变化的描述 位移教案 教科版必修1.docx
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高中物理 12 位置变化的描述 位移教案 教科版必修1.docx
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高中物理12位置变化的描述位移教案教科版必修1
2019-2020年高中物理12位置变化的描述位移(教案)教科版必修1
学习目标:
1.知道时间和时刻的含义以及它们的区别,知道在实验中测量时间的方法。
2.知道位移的概念。
知道它是表示质点位置变动的物理量,知道它是矢量,可以用有向线段来表示。
3.知道路程和位移的区别。
学习重点:
1.时间和时刻的概念和区别。
2.位移的矢量性、概念。
学习难点:
位移和路程的区别。
主要内容:
一、时刻和时间间隔
1.时刻和时间间隔可以在时间轴上表示出来。
时间轴上的每一点都表示一个不同的时刻,时间轴上一段线段表示的是一段时间间隔。
2.在学校实验室里常用停表,电磁打点计时器或频闪照相的方法测量时间。
【例一】下列说法中指的是时间的有___________________,指的是时刻的有________________。
A.第5秒内B.第6秒初C.前2秒内D.3秒末E.最后一秒内F.第三个2秒G.第五个1秒的时间中点。
课堂训练:
1.关于时间和时刻,下列说法正确的是( )
A.物体在5s时就是指物体在5s末时,指的是时刻。
B.物体在5s时就是指物体在5s初时,指的是时刻。
C.物体在5s内就是指物体在4s末到5s末的这1s时间。
D.物体在第5s内就是指物体在4s末到5s末的这1s的时间。
二、路程和位移
1.路程:
质点实际运动轨迹的长度,它只有大小没
有方向,是标量。
2.位移:
是表示质点位置变动的物理量,有大小和方向,是矢量。
它是用一条自初始位置指向末位置的有向线段表示,位移的大小等于质点始末位置间的距离,位移的方向由初位置指向末位置,位移只取决于初末位置,与运动路径无关。
3.位移和路程的区别:
4.一般来说,位移的大小不等于路程。
只有质点做方向不变的直线运动时大小才等于路程。
【例二】中学的垒球场的内场是一个边长为16.77m的正方形,在它的四个角分别设本垒和一、二、三垒.一位球员击球后,由本垒经一垒、一垒二垒跑到三垒.他运动的路程是多大?
位移是多大?
位移的方向如何?
课堂训练:
1.以下说法中正确的是( )
A.两个物体通过的路程相同,则它们的位移的大小也一定相同。
B.两个物体通过的路程不相同,但位移的大小和方向可能相同。
C.一个物体在某一运动中,位移大小可能大于所通过的路程。
D.若物体做单一方向的直线运动,位移的大小就等于路程。
2.如图甲,一根细长的弹
簧系着一个小球,放在光
滑的桌面上.手握小球把
弹簧拉长,放手后小球便左
右来回运动,B为小球向右到
达的最远位置.小球向右经过中间位置O时开始计时,其经过各点的时刻如图乙所示。
若测得OA=OC=7cm,AB=3cm,则自0时刻开始:
a.0.2s内小球发生的位移大小是____,方向向____,经过的路程是_____.
b.0.6s内小球发生的位移大小是_____,方向向____,经过的路程是____.
c.0.8s内小球发生的位移是____,经过的路程是____.
d.1.0s内小球发生的位移大小是____,方向向______,经过的路程是____.
3.关于质点运动的位移和路程,下列说法正确的是( )
A.质点的位移是从初位置指向末位置的有向线段,是矢量。
B.路程就是质点运动时实际轨迹的长度,是标量。
C.任何质点只要做直线运动,其位移的大小就和路程相等。
D.位移是矢量,而路程是标量,因而位移不可能和路程相等。
4.下列关于路程和位移的说法,正确的是()
A.位移就是路程。
B.位移的大小永远不等于路程。
C.若物体作单一方向的直线运动,位移的大小就等于路程。
D.位移是矢量,有大小而无方向,路程是标量,既有大小,也有方向。
5.关于质点的位移和路程,下列说法正确的是()
A.位移是矢量,位移的方向就是质点运动的方向。
B.路程是标量,也是位移的大小。
C.质点做直线运动时,路程等于其位移的大小。
D.位移的数值一定不会比路程大。
6.下列关于位移和路程的说法,正确的是()
A.位移和路程的大小总相等,但位移是矢量,路程是标量。
B.位移描述的是直线运动,路程描述的是曲线运动。
C.位移取决于始、末位置,路程取决于实际运动路径。
D.运动物体的路程总大于位移。
三、矢量和标量
四、直线运动的位置和位移
课堂训练
课后作业:
阅读材料:
我国古代关于运动的知识
我国在先秦的时候,对于运动就有热烈的争论,是战国时期百家争鸣的一个题目.《庄子》书上记载着,公孙龙曾提出一个奇怪的说法,叫做“飞鸟之影未尝动也.”按常识说,鸟在空中飞,投到地上的影当然跟着鸟的移动而移动.但公孙龙却说鸟影并没有动.无独有偶,当时还有人提出“镞矢之疾;有不行不止之时”,一支飞速而过的箭,哪能“不行不止”呢?
既说“不行”,又怎能“不止”呢?
乍看起来,这些说法实在是“无稽之谈”,也可以给它们戴一顶“诡辩”的帽子.
但是事情并不这么简单.这个说法不但不是诡辩,而且还包含着辩证法的正确思想.恩格斯曾经指出,“运动本身就是矛盾,甚至简单的机械的位移之所以能够实现,也只是因为物体在同一瞬间既在一个地方又在另一个地方,既在同一个地方又不在同一个地方.这种矛盾的连续产生和同时解决正好就是运动.”因为运动体的位置随时间而变化,某一时刻在A点,在随之而来的另一时刻,就在相邻的B点,因此,也就有一个时刻,它既在A点又不在A点,既在B点又不在B点.在这时刻,物体岂不是“不行不止”吗?
再者,在一定的时间Δt内,物体前进一段距离Δs,当这时间变小,Δs随之变小;当Δt趋近于零时,Δs也趋近于零.也就是说,在某一瞬间,即某一时刻,运动体可以看作是静止的,所以飞鸟之影确实有“未尝动”的时候,对于运动的这种观察和分析实在是十分深刻的.这同他们能够区分“时间”与“时刻”的观念很有关系.《墨经》对于“鸟影”问题又有他们自己的理解,说那原因在于“改为”.认为鸟在A点时,影在A′点,当鸟到了相邻的B点,影也到了相邻的B′点.此时A′上的影已经消失,而在B′处另成了一个影,并非A′上的影移动到B′上来,这也是言之有理的.
机械运动只能在空间和时间中进行,运动体在单位时间内所经历的空间长度,就是速率.《墨经下》第65条之所述就包含着这方面的思想.《经说》云:
“行,行者必先近而后远.远近,修也;先后,久也.民行修必以久也.”这里的文字是明明白白的,“修”指空间距离的长短.那意思是,物体运动在空间里必由近及远.其所经过的空间长度一定随时间而定.这里已有了路程随时间正变的朴素思想,也隐隐地包含着速率的观念了.
东汉时期的著作《尚书纬·考灵曜》中记载地球运动时说:
“地恒动不止而人不知,譬如人在大舟中,闭牖(即窗户)而坐,舟行不觉也.”
这是对机械运动相对性的十分生动和浅显的比喻.哥白尼①在叙述地球运动时也不谋而合地运用了十分类似的比喻*.
2019-2020年高中物理12时间位移学案粤教版必修1
【学习目标】
知识与技能
1.知道时间和时刻的区别和联系.
2.理解位移的概念,了解路程与位移的区别.
3.知道标量和矢量,知道位移是矢量,时间、时刻和路程是标量.
4.能用数轴或一维直线坐标表示时刻和时间、位置和位移.
5.知道时刻与位置、时间与位移的对应关系.
过程与方法
1.围绕问题进行充分的讨论与交流,联系实际引出时间、时刻、位移、路程等,要学会将抽象问题形象化的处理方法.
2.会用坐标表示时刻与时间、位置和位移及相关方向
3.会用矢量表示和计算质点位移,用标量表示路程.
情感态度与价值观
1.通过时间位移的学习,要了解生活与物理的关系,同时学会用科学的思维看待事实.
2.通过用物理量表示质点不同时刻的不同位置,不同时间内的不同位移(或路程)的体验,领略物理方法的奥妙,体会科学的力量.
3.养成良好的思考表述习惯和科学的价值观.
4.从知识是相互关联、相互补充的思想中,培养建立事物是相互联系的唯物主义观点.
【学习重点】
1.时间和时刻的概念以及它们之间的区别和联系
2.位移的概念以及它与路程的区别.
【知识要点】
1.如果用一条数轴表示时间,则时刻t就是时间轴上的一个点,时间间隔Δt就是时间轴上的一段线段。
但是在日常语言中,我们用语比较混淆,大都不加区别地说成时间。
如“时间还早”里的时间,就是时刻;说“一堂课时间有45分钟”,则是指时间间隔;有时“时间”又是指与“空间”对偶的概念——无限的时间轴的整体。
因此我们在看书时要结合上下文正确理解。
2.位移:
从初位置到末位置的有向线段,叫做位移。
它是表示位置变动(变化)的物理量。
位移既有大小又有方向,它是一个矢量。
矢量相加和标量相加遵从不同的法则(见后面“力的合成”)。
物体只有作单一方向的直线运动时,位移大小才等于路程,一般情况下位移大小不大于路程。
3.很多同学可能对物理学里引入“位移矢量”来研究运动觉得迷惑不解。
当物体作曲线运动时,位移直线段与走过的“路径轨迹”完全不同,位移大小跟“路程”数值也大不相同,尤其是当物体走一封闭曲线如一圆周时,路程可以很大,而位移却总是为零,有人觉得很荒谬。
其实这只是初学时的一种错觉,物理学家也是经过长期研究才克服“常识思维”的桎梏找到“位移”这个有效的物理量的。
确实,人走路的劳累程度、汽车耗油的多少是跟路程大小有关,但是只有位移才能仅由初、末位置唯一确定。
而研究物体运动的目的就是找到“确定物体在任意时刻的位置”的方法。
注:
无论物体是作直线运动还是曲线运动,一段“无限小”的运动,其位移与路径总是可以看成重合,而用“高等数学”工具来研究物理,都是从研究“无限小运动”着手,因此,位移也可以用来研究曲线运动。
4.如果是直线运动,则位移Δx和初、末位置坐标x1、x2的关系十分简单:
Δx=x2-x1。
而且此式有着丰富的含义:
Δx的数值表示位移的大小,Δx的正负表示位移的方向——正表示位移Δx的方向与x轴的正方向相同,负表示位移Δx的方向与x轴的正方向相反。
【问题探究】
如何区别时刻和时间间隔?
用什么工具测量时间?
导学1:
时间间隔能展示时间的一个过程,好比一段录象;时刻只能显示运动的一个瞬间,好比一张照片。
在时间轴上,时间间隔表示一段,时刻表示一个点。
投影:
意义
时间轴表示
通常说法(举例)
时刻
一瞬间
轴上一点
第几秒末,第几秒初,第几秒时
时间
一段时间
两时间间隔
轴上一段
前(头)几秒内,后几秒内,第几秒内
导学2:
时间的单位和测量工具。
时间的单位有小时(h)、分钟(min)、秒(s),国际单位用s表示。
注意:
日常用语“时间”实际上包含两个概念,要和物理上讲的时刻和时间间隔区别开。
【典型例题】
☆时刻和时间的区别与应用
[例1]关于时间与时刻,下列说法正确的是()
A.作息时间表上标出上午8:
00开始上课,这里的8:
00指的是时间
B.上午第一节课从8:
00到8:
45,这里指的是时间
C.电台报时时说:
“现在是北京时间8点整”,这里实际上指的是时刻
D.在有些情况下,时间就是时刻,时刻就是时间
解析:
时刻是变化中的某一瞬间,时间为两个时刻之间的长短,时刻是一个状态而时间是一个过程,所以答案应为BC。
答案BC
☆位移与路程的区别
[例2]质点沿着下图所示的边长为10m的正方形路线,从A点开始逆时针方向运动,每秒运动5m。
问,从开始运动时计时,到下列表中所指三个时刻的三段时间内,质点运动的路程和位移各多大(填在表中相应空格中)?
在图中画出三个位移矢量图。
运动时间
路程大小
位移大小
0~2s末
0~4s末
0~8s末
解析
(1)0~2s末:
运动路程10m,位移大小为m,位移矢量由A指向B点(bc边的中点)。
(2)0~4s末:
运动路程20m,位移大小等于10m,位移矢量由A指向C点(cd边的中点)。
(3)0~8s末:
运动路程40m,位移大小为零(回到出发点A)
☆关于矢量和标量及位移的应用
在运动问题中时间、路程为标量,而位移为矢量,计算时注意各自的规律。
[例3]一质点绕半径为R的圆周运动了一圈,则其位移大小为,路程是。
若质点运动了周,则其位移大小为,路程是,运动过程中最大位移是最大路程是。
解析:
如图所示,运动一圈位移是0m,路程为;若运动周,则物体末位置在B点,位移大小,路程为
;运动中最大位移为,最大路程为(n为圈数)
答案:
0;;;;;
【达标训练】
1.关于时间和时刻的说法中,正确的是()
A.学校作息时间表上的数字表示学习、生活等的时间;
B.时刻对应位置,时间对应位移;
C.1min等于60s,所以1min可分成60个时刻;
D.时间的法定计量单位是秒、分、时。
2.下列说法中,关于时间的是()
A.学校上午8点开始上第一节课,到8点45分下课;B.小学每节课只有40分钟;
C.我走不动了,休息一下吧;
D.邢慧娜获得雅典奥运会女子10000m冠军,成绩是30分24秒36。
3.我国著名篮球运动姚明在原地拍球,球从1.5m高处落下,又被地板弹回,在离地1m处被接住。
则球通过的路程和位移的大小分别是()
A.2.5m,2.5m B.2.5m,0.5mC.1.5m,1m D.1.5m,0.5m
4.关于位移和路程,下列四种说法中正确的是()
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.位移用来描述直线运动,路程用来描述曲线运动;
C.位移取决于物体的始末位置,路程取决于物体实际通过的路线;
D.位移和路程是一回事。
5.一列火车从上海开往北京,下列叙述中,指时间的是()
A.火车在早上6点10分从上海出发; B.列车共运行了12小时;
C.列车在9点45分到达中途的南京站;D.列车在南京停了10分钟。
6.全班每人说一句有关时间的话,下面收集了5句,其中关于时刻的是()
A.中央电视台新闻联播节目每天19时开播;
B.刘翔获得雅典奥运会110m栏冠军,成绩是12秒91;
C.足球比赛上下半场各45分钟;
D.各位听众请明天这个时间继续收听长篇评说……;
E.现在是北京时间八点整。
7.下列哪种情况下指的是位移()
A.出租汽车里程表上所显示的千米数;B.标准田径场跑道的周长是400m;
C.乘火车或飞机由上海到北京的直线距离为1080km;
D.计量跳远运动员的比赛成绩。
8.下列关于路程和位移的说法,正确的是()
A.位移就是路程;B.位移的大小永远不等于路程;
C.若物体做单一方向的直线运动,位移的大小就等于路程;
D.位移是矢量,有大小而无方向.路程是标量,既有大小又有方向。
9.如图1所示,一个质点沿两个半径为R的半圆弧由A运动到C,规定向右方向为正方向,在此过程中,它的位移大小和路程分别为()
A.4R,2πRB.4R,-2πRC.-4R,2πRD.-4R,-2πR
10.如图2所示,一物体沿三条不同的路径由A运动到B,下列关于它们的位移的说法中正确的是()
A.沿Ⅰ较大B.沿Ⅱ较大
C.沿Ⅲ较大D.一样大
11.质点沿半径为R的圆周作匀速圆周运动,其间最大位移等于______,最小位移等于______,经过9/4周期的位移等于______。
12.一个质点在x轴上运动,其位置坐标如下表:
t(s)
0
1
2
3
4
5
…
x(m)
2
0
-4
-1
-7
6
…
(1)该质点0~2s末的位移大小是,方向是。
(2)该质点在开始运动后s内位移数值最大。
(3)该质点在第s内位移数值最大,大小是,方向是。
13.时间和时刻是两个不同的概念,下面几种提法中属于时刻的概念是__________,属于时间的概念是____________(填写序号)①第2s初;②第2s内;③2s内;④前2s;⑤前2s初;⑥后2s初;⑦第2s末。
14.如图3所示一小球从离地4m高的A点竖直落下,在地面上竖直反弹至离地面高为3m的B点后又落回地面,再反弹至离地面高为2m的C点,再落回地面,又反弹回离地面高为1m的D点,此后落在地面上不再反弹而静止.则该过程中小球位移大小为___m,方向___,小球通过的路程为______m。
15.运动员在进行折返跑测试时,在运动场的一条直线跑道上,每隔5m放置一个空瓶.运动员从中间某一瓶子处出发,跑向最近的空瓶将其扳倒后返回,再扳倒出发点处的第一个瓶子,之后再折返扳倒前面的最近处的瓶子.依次下去,当他扳倒第6个空瓶时,他跑过的路程是多大?
位移是多大?
在这段时间内,他一共几次经过出发点?
16.质点沿如图4所示的边长为10m的正方形路线,从A点开始逆时针方向运动,每秒运动5m,问,从开始运动时计时,到下列表中所指三个时刻的三段时间内,质点运动的路程和位移各多大(填在表中相应空格中)?
在图中画出三个位移矢量图。
17.质点沿半径为d的圆形轨道运动,每2s移动1/4圆周,初始位置在某处的A点,如图5所示,分别求出下列各种情况下的路程和位移的大小,并在图上标出各位移矢量的方向.
(1)从A点开始到第2s末时;
(2)从A点开始到第4s末时;
(3)从A点开始到第8s末时。
18.某人从学校操场A处开始散步,先向南走了60m到达B处,再向东走了80m到达C处,最后又向北走了120m到达D处。
则
(1)这人散步的总路程和位移各是多少?
(2)要比较确切地表示此人散步的最终位置,应该用位移还是用路程?
【达标训练参考答案】
1、BD2、BCD3、B4、C5、BD6、ADE7、CD8、C9、C10、D11、2R,0,12、
(1)6m,x轴负方向
(2)4(3)5,13m,x轴正方向13、①⑤⑥⑦;③④②14、4,竖直向下,16
15、根据题意画出运动情境如图1,设运动员从D瓶开始出发,
以后的运动中经历的是E(第一个瓶)、D(第二个)、F(第三个)、C(第四个)、G(第五个)、B(第六个),显然运动员跑过的路程是DE段、ED段、DF段、FC段、CG段和GB段的总和,路程是80m,位移是从D到B的有向线段,则位移大小是10m,在这段时间内,共4次经过出发点.
16、10m,;20m,10m;40m,0.方向见图2(点拨:
如图22s末,质点到达图中B点(bc边的中点),4s末质点到达图中C点(cd边的中点),8s末质点回到A点)
17、如图3所示
(1)路程,位移,方向AB
(2)路程,位移,方向AC
(3)路程,位移0
18、
(1)路程是260m,位移100m方向东偏北37°
(2)位移
解析:
如图4所示,路程是人走过的实际路线的轨迹长度,等于AB、BC、CD之和.而位移是从初位置指向末位置的有向线段,即AD.
【反思】
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获
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