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文档简介
DIYIZHANG第一章第2课时位移—时间图像位移和
时间的测量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(重点)。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(重点)。3.会用打上点的纸带计算物体运动的位移和时间(重点)。
学习目标
学习目标内容索引一、位移—时间图像二、位移和时间的测量课时对点练一位移—时间图像一辆汽车沿平直公路行驶,下表是汽车各时刻的位置坐标。时刻t/s04.910.015.119.9位置x/m0100200300400如图,以时刻t为横轴,以位置x为纵轴,建立直角坐标系,结合表中汽车的时刻、位置信息在坐标系中描点,并用平滑的曲线连接起来。答案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。梳理与总结时刻t位置x初始位置位移大小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_____。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。位置如图所示为甲、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?是不是同一位置出发?答案不是同时出发,甲在t=0时刻出发,乙在t=5s时刻出发;不是同位置出发,甲从x=15m处出发,乙从坐标原点处出发。思考与讨论(2)甲、乙两个物体在0~10s内位移各为多大?答案甲的位移大小Δx甲=20m-15m=5m,乙的位移大小Δx乙=20m。(3)两图线的交点表示什么?答案t=10s时刻,甲、乙的位置相同,即两物体相遇。
一辆汽车在教练场上沿着平直道路行驶,以x表示它相对于出发点的位移。如图近似描写了汽车在0时刻到50s这段时间的x-t图像。通过分析回答以下问题。(1)汽车最远位置距离出发点为___m;(2)汽车在________时间内没有行驶;(3)汽车在________________时间内驶离出发点,在________时间内驶向出发点;(4)汽车前50s内的路程为___m,位移为_____m。例13010~20s0~10s,40~50s20~40s75-15
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.甲先出发B.0~t3这段时间内,甲、乙位移相同C.甲、乙出发点相同,在t3时刻两物体相遇D.甲在途中停止了一段时间,而乙没有停止例2√由图像知,甲、乙计时起点都是零,同时出发,故A错误;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;甲、乙出发点不同,甲的出发点坐标为x甲=0,乙的出发点坐标x乙=x0,故C错误;在t1~t2时间内甲位置坐标没发生变化,故甲停止,乙没有停止,故D正确。x-t图像1.x-t图像中的图线表示的是位移随时间变化的规律,不是质点运动的轨迹。2.两图线的交点表示两物体在对应时刻的位置相同,即相遇。3.截距:图像不过原点O时,若图像在纵轴有截距,如[例2]中乙图线,则表示开始计时时物体的初始位置坐标;若图像在横轴有截距,如
思考与讨论
中乙图线,则表示出发时刻。总结提升二位移和时间的测量1.打点计时器的结构和工作原理打点计时器的作用:打点计时器是一种使用交变电源的计时仪器,当电源频率为50Hz时,它每隔_____打一次点,打点计时器和纸带配合,可以记录物体运动的时间及在一段时间内的位移,这就为研究物体的运动提供了可能。(1)电磁打点计时器(如图)工作电压:____交变电源;工作原理:接通交变电源后,在线圈和永久磁体的作用下,振片便振动起来,带动其上的振针上下振动。这时,如果纸带运动,振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点。0.02s8V(2)电火花计时器(如图)工作电压:_______交变电源;工作原理:当启动电源,按下脉冲输出开关时,计时器发生的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生火花放电,于是在运动的纸带上就打出一行点迹。220V2.操作步骤(1)了解打点计时器的构造,然后把它固定好。(2)安装纸带。(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,例如数出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。(6)设计表格,用来记录时间及位移,并将测量结果填入表格中。3.注意事项
(1)打点时,应先启动电源,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,打点之后应立即关闭电源。(3)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(即间隔4个点)取一个计数点,若电源频率为50Hz,此时相邻两计数点间的时间间隔T=0.10s。(4)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。(1)电火花计时器的工作电压为220V的直流电。(
)(2)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为0.08s。(
)××
用打点计时器可测纸带运动的时间和位移。下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤,按照你对实验的理解,在各步骤空白处填上适当的内容,然后按实际操作的合理顺序,将各步骤的字母代号按顺序写在空白处。A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线,导线的另一端分别接在低压________(选填“交变”或“直流”)电源的两个接线柱上。B.把电磁打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过________,并压在________下面。C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离x。例3交变限位孔复写纸D.切断电源,取下纸带,如果共有n个清晰的点,电源频率是50Hz,则这段纸带记录的时间t=______________。E.打开电源开关,再用手水平地拉动纸带,纸带上打下一系列小点。实验步骤的合理顺序是________。(n-1)×0.02sBAEDC
(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。例4交变8V
0.10s3.156.15三课时对点练考点一位移—时间图像1.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.这辆汽车与出发点间的最远距离为30kmB.AB段汽车位移大小为15kmC.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30km123456789101112基础对点练√由题图可知,这辆汽车从O位置开始出发,与出发点间的最远距离为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错;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。1234567891011122.一质点沿直线运动,其x-t图像如图所示。关于该质点的运动,下列说法正确的是A.前2s内位移为负,后2s内位移为正,
所以第2s末质点改变了运动方向B.第1s内质点的位移为-0.1mC.第3s末质点的位置x=0.1mD.质点在前4s内的位移大小为0.2m,位移的方向与规定的正方向相同√1234567891011123.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,则下列叙述不正确的是A.物体运动的轨迹是曲线B.物体经8s回到初始位置C.物体运动所能达到的最大位移为80mD.物体在0~8s内做往返运动√123456789101112123456789101112x-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,但物体的运动轨迹是直线,A错误;从图像可以看出,物体在0~8s内的最大位移为80m,8s末回到初始位置,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。4.(2023·青铜峡市高一开学考试)一质点运动的x-t图像如图所示,下列说法正确的是A.0~6s内位移为-4mB.2~4s内位移为4mC.0~6s内路程为4mD.2~4s与4~6s运动方向相反123456789101112√123456789101112由题图可知,质点开始时位置坐标为0,6s末位置坐标为-4m,则0~6s内位移为-4m-0=-4m,故A正确;2s末位置坐标为4m,4s末位置坐标为0,则2~4s内位移为0-4m=-4m,故B错误;0~6s内路程为4m+4m+4m=12m,故C错误;由题图可知,2~6s内质点一直向同一方向运动,故D错误。考点二位移和时间的测量5.(2022·宿迁泗阳县实验高级中学校考)电火花计时器正逐渐取代传统的电磁打点计时器,下列不属于电火花计时器优点的是A.电火花计时器使用220V交变电源,不需要使用学生电源进行变压B.电火花计时器利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹,计
时更准确C.电火花计时器打点周期恒为0.02秒,不会由于电源的频率变化而变化D.电火花计时器打点时与纸带间的阻力很小,实验误差更小123456789101112√电火花计时器使用220V交变电源,学校用电就能满足,不需要使用学生电源进行变压,故A正确;电火花计时器利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹,与纸带间的阻力很小,实验误差更小,计时更准确,故B、D正确;电火花计时器打点的频率与电源频率相同,所以电火花计时器打点周期会由于电源的频率变化而变化,故C错误。1234567891011126.在“练习使用打点计时器”的实验中,若打点周期为0.02s,下列说法正确的是A.先拉动纸带,后接通电源B.必须从第一个点开始选取整条纸带C.根据情况选取点迹清晰的部分纸带D.连续n个计时点间的时间间隔为n×0.02s123456789101112√123456789101112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,A错误;应根据情况选取点迹清晰的部分纸带,不一定从第一个点开始,B错误,C正确;每相邻的两个计时点间的时间间隔为0.02s,连续n个计时点间有(n-1)个时间间隔,故连续n个计时点间的时间间隔为(n-1)×0.02s,D错误。7.打点计时器是用来分析物体运动情况的常用仪器。在使用电磁打点计时器来分析物体运动情况的实验中,有如下基本步骤:A.把打点计时器固定在桌子上B.安好纸带C.松开纸带让物体带着纸带运动D.接通低压交流电源E.取下纸带F.断开开关这些步骤正确的排列顺序为________。123456789101112ABDCFE1234567891011124.820.104.580.049.王老师给同学们讲了龟兔赛跑(赛程为L)的故事,按王老师讲的故事情节,兔子和乌龟的位移—时间图像如图所示,以下说法正确的是A.兔子和乌龟在同一地点同时出发B.兔子和乌龟在同一地点出发,兔子比乌龟早出发C.兔子和乌龟在比赛中两次相遇D.兔子和乌龟走的路径不同123456789101112√能力综合练123456789101112根据题图可知,两者从同一地点出发,兔子出发比乌龟晚,A、B错误;两条图线的交点表示相遇,兔子和乌龟在比赛中两次相遇,C正确;x-t图像只能描述直线运动,所以兔子和乌龟走的是同一条直线,路径相同,D错误。10.沿同一直线运动的A、B两物体,相对同一参考系的x-t图像如图所示,下列说法正确的是A.前5s内,A、B的位移均为10mB.两物体由同一位置开始运动,物体A比B迟3s
才开始运动C.在前5s内两物体的位移相同,5s末A、B相遇D.从第3s末开始,两物体的运动方向相同123456789101112√1234567891011125s末A、B到达同一位置,两者相遇,在前5s内,A通过的位移为10m,B通过的位移为5m,A、C错误;A从原点出发,而B从x=5m处出发,A在B运动3s后开始运动,B错误;由题图可知,前3s内A静止,从第3s末开始,两物体的位移越来越大,且均为正值,故两物体均沿正方向运动,运动方向相同,D正确。11.有两个跑步者A和B,他们运动的位移—时间图像如图所示。回答下列问题。(1)当跑步者A位于0处时,跑步者B在哪里?12345678
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