2020-2021学年第一章 运动的描述2 时间 位移第二课时学案设计

这是一份2020-2021学年第一章 运动的描述2 时间 位移第二课时学案设计，共5页。学案主要包含了位移—时间图象，计时器结构认识，计时器原理，数据的测量，例题讲解，当堂练习等内容，欢迎下载使用。

第二课时 位移时间图象 位移时间的测量
一、位移—时间图象（x-t图）：
1．表示位移和时间的关系的图象，叫位移-时间图象，简称位移图象．
2．物理意义：描述物体运动的位移随时间的变化规律。
3．坐标轴的含义：横坐标表示时间，纵坐标表示位移。由图象可知任意一段时间内的位移或发生某段位移所用的时间。
4．匀速直线运动的x-t图：

①匀速直线运动的x-t图象是一条倾斜直线，或某直线运动的x-t图象是倾斜直线则表示其作匀速直线运动。
②x-t图象中斜率（倾斜程度）大小表示物体运动快慢，斜率（倾斜程度）越大，速度越快。
③x-t图象中直线倾斜方式（方向）的不同，意味着两直线运动方向相反。
④x-t图象中，两物体图象在某时刻相交表示在该时刻相遇。
⑤x-t图象若平行于t轴，则表示物体静止。
⑥x-t图象并不是物体的运动轨迹，二者不能混为一谈。
⑦x-t图只能描述直线运动。
5．变速直线运动的x-t图象为曲线。
6．图象的应用：
（1）求各时刻质点的位移和发生某一位移对应时间
（2）求速度：
（3）判断物体的运动性质：
例1．如图所示为某客车的x ­t图像。
(1)据图说明客车在各时间段的运动情况。
(2)求各时间段的客车的速度。
(3)求全程中客车的平均速度和平均速率。
解析：(1)0～1 h，客车向正方向匀速前进了40 km。1～1.5 h，客车静止在40 km处。1.5～3 h，客车沿负方向匀速返回。
(2)客车在0～1 h内的速度：v1＝eq \f(40 km,1 h)＝40 km/h。1～1.5 h内客车静止，故v2＝0,1.5～3 h内的速度：v3＝eq \f(0－40,3－1.5)km/h＝－26.7 km/h，负号表示与v1方向相反。
(3)全程的总位移为零，故平均速度为零。平均速率v＝eq \f(2×40,3) km/h＝26.7 km/h。
答案：(1)见解析 (2)见解析 (3)0 26.7 km/h
二、计时器结构认识
（一）看图填（电磁打点计时器）名称
1. __________
2. __________
3. __________
4. __________
5. __________
6. __________
7. __________
（二）看图填（电火花计时器）名称
1. __________
2. __________
3. __________
4. __________
答案（一）1.接线柱2.线圈3.振片4.纸带5.复写纸6.振针7.限位孔
（二）1.电源插头2.纸带3.墨粉纸盘4.弹性卡
三、计时器原理
电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定 内发生 的仪器，它使用 电源，由学生电源供电，工作电压在 以下。当电源的频率是50Hz时，它每隔 打一个点，通电前把纸带穿过 ，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面。接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下， 便振动起来，带动其上的 上下振动。这时，如果把纸带跟运动的物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的 。
电火花计时器的原理与电磁打点计时器相似，工作电压是 当电源的频率是50Hz时，它每隔 打一个点。这种计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较 ，实验误差也就比较 。
答案：时间 位移 交流 6V 0.02s 振片 振针 位移 交流220V 0.02s 小 小
四、数据的测量
1.取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n个点，那么这n个点的间隔数为n－1，则纸带的运动时间Δt＝(n－1)×0.02 s。
2.用刻度尺测量出这几个点间的距离Δx。
3.把纸带上能看得清的某个点作为起始点O，以后的点分别标上A、B、C、D……作为“计数点”，如图所示，依次测出O到A、A到B、B到C……之间的距离x1、x2、x3……
4.自已用直尺测一下各点间的距离？
x1＝ x2＝ x3＝ x4＝ x5＝ x6＝ x7＝ x8＝
五、例题讲解
1.（多）如图1所示为甲、乙两物体运动的x ­t图像，则下列说法正确的是( )
图1
A．甲物体做变速直线运动，乙物体做匀速直线运动
B．两物体的初速度都为零
C．在t1时间内两物体平均速度相等
D．相遇时，甲的速度大于乙的速度
解析：选ACD 甲图线的斜率不断变化，乙图线的斜率不变，故A对；t＝0时两图线的斜率不为零，故B错；t1时间内位移相等，故C对；t1时刻甲的斜率大，故D对。
2.一同学在练习使用打点计时器时，纸带上打出的不是圆点，而是如图所示的一些短线，这可能是因为( )
A打点计时器错接在直流电源上
B电源电压不稳定
C电源频率不稳定
D振针压得过紧
精析：当打点计时器振片一端的振针与复写纸片的距离过大时，这时打点针可能够不着复写纸片，我们可能看到时有时无的点痕，也可能完全没有点痕。当振针距离复写纸片间隙过小，每一个打点周期内就会有较长一段时间接触并挤压在复写纸上，这样就变成了一段一段的小线段，所以在使用打点计是器前要检查一下振针到复写纸片的距离是否适中，否则就要作适当的调整。
答案：D
六、当堂练习
1.沿同一条直线运动的a、b两个质点，在0～t0时间内的x ­t图像如图2所示。根据图像，下列说法不正确的是( )
图2
A．质点a做周期性往返运动
B．t′时刻，a、b的位移相同
C．在0～t′时间内，a的位移大于b的位移
D．在0～t0时间内，a通过的路程是b通过路程的3倍，但位移相同
解析：选C
由题中图像可以看出：t＝0时，a、b的位移均为零，表明a、b同时从同一点开始运动，a朝正方向运动，b向相反的方向运动，a做周期性的往返运动，b有可能也做周期性的运动。
t′时刻，a、b的位移均为－5 m；在0～t′时间内，a、b的位移都是－5 m，位移相同。
在0～t0时间内，a运动的路程是30 m，b运动的路程是10 m；
它们在t0时刻都回到了出发点，在0～t0时间内，a、b的位移均为零。
故选项A、B、D均正确，C错误。
2．(多选)关于打点计时器的原理和使用方法，下列说法中正确的是( )
A．打点计时器应接交流电源，交流频率通常为50 Hz
B．如果纸带上相邻两个计数点之间有四个点，则相邻两个计数点间的时间间隔是0.08 s
C．如果打点计时器在纸带上打下的点先密集后稀疏，则说明纸带的速度由小变大
D．电磁打点计时器接在220 V电源上，电火花打点计时器接在6 V电源上
解析：选AC 打点计时器使用交流电，电磁打点计时器使用6 V以下的低压交流电源；电火花计时器使用220 V交流电源，相邻两点的时间间隔是0.02 s。
3．(多选)使用打点计时器时应注意( )
A．无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器，都应该把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸压在纸带上面
B．使用打点计时器时应先接通电源，再拉动纸带
C．使用打点计时器时，拉动纸带的方向应与限位孔平行
D．打点计时器只能连续工作很短时间，打点之后要立即关闭电源
解析：选BCD 电磁打点计时器需要使用复写纸，电火花计时器不需要用复写纸，选项A错误；实验时应当先接通电源，再拉动纸带，选项B正确；为减小摩擦，拉动纸带的方向应当与限位孔平行，选项C正确；打点计时器不能长时间连续工作，打点完毕后应立即关闭电源，选项D正确。
4.打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量如图3所示，纸带在A、C间的距离为________ m时间间隔为________ s，在A、D间的距离为______m时间间隔为________ s。
图3
解析：由题意知，相邻两点间的时间间隔为0.02 s。A、C间的距离为14 mm＝0.014 m， A、C间的时间间隔为0.04 s ，A、D间的距离为25 mm＝0.025 m， A、D间的时间间隔为0.06 s。
答案：0.014 m 0.04 s 0.025 m 0.06 s