2021学年第一章 运动的描述2 时间 位移教案设计

第一章　运动的描述

1.2   时间  位移

　　世界万物都在时间和空间中存在和运动，因此时刻和时间是描述质点运动的基础性概念之一，而位移则是质点在空间位置上的变化.本节要求学生了解时刻、时间间隔，并以生活中学生最熟悉的上课、下课时间表来阐释时间、时刻，要求学生明确路程和位移，也以学生地理课上最常见的地图来说明问题.由于引入了位移的概念，用数轴来表示时间和时刻，用平面直角坐标系来表示物体在平面空间中的位移，用数轴（一维直线坐标系）来表示直线运动中物体的位置和位移.，注意与学生的实际接受能力相适应，符合学生对问题的认知规律.教师应围绕教材中的基本概念创设更接近学生生活实际的物理情景，提出问题，逐一在学生中展开讨论，在充分交流的基础上，激发学生探究问题的兴趣。

　　新教材中增加了时间和位移的测量：练习使用打点计时器，以及位移-时间图象，本节内容更加完整。

【物理观念】能建立时间和位移概念，知道时间和时刻、位置和位移的区别和联系.

【科学思维】严密的数学思维方法，能用坐标系（直线坐标系）来理解时间和时刻、位置和位移，学会用图象描述运动，掌握位移-时间图象

【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，要让学生了解生活与物理的关系，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

3、位移-时间图象的理解和应用

4、掌握和使用打点计时器

【教学难点】

1、帮助学生正确认识生活中的时间与时刻.

2、理解位移的概念，会用有向线段表示位移.

3、打点计时器的使用

PPT

【新课导入】

1、上节课我们学习了描述运动的几个概念，大家想一下是哪几个概念？

答：质点和参考系

2、如果仅用这几个概念，能不能全面描述物体的运动情况？

答：不能

要讨论物体的位置随时间的变化，就要涉及位置、时间等概念，如果要准确地描述一辆行驶在北京长安街上的汽车所处的位置，你认为应该采用什么方法？你对时间是怎么认识的？

【新课讲授】

一、时该和时间间隔

1．时刻：钟表指示的一个读数对应着某一瞬间，也就是时刻．

2．时间间隔：是指两个时刻之间的间隔．

★时间的单位：时、分、秒，即h、min、s

★时间的计算：末时刻减初时刻， △ t=t2-t1

（1）观察我们的作息时间表.

（2）根据下列“列车时刻表”中的数据，列车从广州到长沙、郑州和北京西站分别需要多长时间？

参考答案：6小时59分、15小时50分、22小时零6分.

（3）用时间坐标轴表示时间和时间

★练一练★

在时间数轴中找出第1秒末、第3秒初、第3秒末、第1秒、前2秒、第3秒

小结：

（1）在时间坐标轴中，时刻用点表示，时间间隔是两个时刻之差，用线段表示。

（2）第几秒表示一秒的时间间隔；

（3）表示时刻的关键词：初、末、时

（4）平时说的“时间”，有时指的是时刻，有时指的是时间间隔，要根据上下文认清它的含义。

★表示时间的关键词：内、经历、历时。

例题1：关于时刻和时间，下列说法中正确的是（        ）

A. 时刻表示时间较短，时间表示时间较长

B．上午8点上课，8点是我们上课的时间

C. 作息时间表上的数字表示时刻

D．1 min内有60个时刻

答案：C

二、位置和位移

1、如何描述物体的位置

若物体只在一条直线上运动，如何描述位置变化？若在某平面（操场）上呢？

★坐标系

为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。

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，建立直线坐标系。

★练一练★

如图所示，汽车沿X轴做直线运动，从A点运动到B点，由图判断A点坐标、B点坐标

答案：A点坐标XA=-3m；B点坐标XB=2m。

2、如何描述物体位置的变化

北京 → 重庆

（1）坐飞机

（2）坐火车

（3）先坐火车，再乘船

思考：三种不同路径的相同点和不同点？

1.路程：物体运动轨迹的长度。

2.位移

（1）定义：质点由初位置指向末位置的有向线段。

（2）物理意义：表示物体位置的变化

（3）大小： 线段的长度

（4） 方向：初位置 → 末位置 符号： △ x  ，单位：m

物体从A运动到B,不管沿着什么轨迹，它的位移都是一样的。这个位移可以用一条有方向的（箭头）线段AB表示

思考：物体从B 运动到A, 位移与刚才是一样的吗？

小结：位移与路程的区别

(1)位移表示质点位置的变化的物理量.方向由初位置指向末位置（有方向）。

路程则是表示质点通过的实际轨迹长度的物理量（没有方向）

(2) 位移与质点的运动路径无关，只与初位置、末位置有关.

路程不仅与质点的初末位置有关,还与路径有关

（3）只有当质点做单向直线运动时，位移的大小才等于路程

特别提醒：

(1)位移小于等于路程   当物体做单方向直线运动时，位移的大小才等于路程，但位移不是路程；当物体做曲线运动时位移的大小小于路程．

(2)同一位移路程多解    质点的始末位置一旦确定，位移是唯一的，而路程可能有多个取值．

(3)位移为零路程不一定为零

例如，质点环绕一周又回到出发点时，它的路程不为零，但其位置没有改变，因而其位移为零．

思考：

（1）向东走40m，向南走30 m，位移和路程各是多少？

（2）沿圆周运动一周、1/4、1/2、3/2位移和路程各是多少？

例题2：（多选）关于位移和路程，下列说法中正确的是（              ）

A. 在某一段时间内质点运动的位移为零，该质点不一定是静止的

B. 在某一段时间内质点运动的路程为零，该质点一定是静止的

C. 在直线运动中，质点位移的大小一定等于其路程

D. 在曲线运动中，质点位移的大小一定小于其路程

答案：ABD

三、直线运动的位移

任一时刻质点的位置可以用坐标来表示，如图所示

如图，质点在A、B的坐标分别为XA=3m和XB=-2m

任一段时间位移△x可用运动质点末位置减初位置

如质点从A运动到B，Δx ＝-5m

如质点从B运动到A，Δx ＝5m

例题3 ：一个皮球从5m高的地方落下，如果碰到地面后又反弹起1m高，则(1)皮球通过的路程是多少？(2)位移又如何？

答案：(1)路程6m；(2)位移为4m，方向为竖直向下

四、位移-时间图像

物体在每一时刻的位置或每一时间间隔的位移可以用图象直观地表示

在直角坐标第中选时刻t为横轴，选位置x为纵轴，其上的图线就是位置-时间图象，通过它能直观地看了物体在任意时刻的位置

如果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，以称x-t图像。从x-t图像可以直观地看出物体在不同时间内的位移

★位移-时间图像

物理意义：描述物体位移随时间的变化关系

1、图线上任意一点的横纵坐标表示物体在某一时刻及所处的位置。

2、图线上起点的横纵坐标表示物体开始运动的时刻及位置。

3、x-t图像表示的是位移随时间变化的情况不是运动的轨迹。

直线表示的是：物体做匀速直线运动

平行于t轴的直线表示的是：物体静止

两图象的交点代表两物体相遇

a.图线向上走代表物体向正方向运动

b.图线水平代表物体静止

c.图线向下走代表物体向负方向运动。

五、位移和时间的测量（练习使用打点计时器）

生活中，人们可以用多种方法记录某一时刻物体运动的位置，从而推断出它在一段时间内的位移，例如：用照相的方法记录物体的位置，用钏表记录物体运动的时刻，也可以用频闪照相的方法同时记录运动的时刻和位置，学校实验室中，常用打点计时器来记录时间和位移.

★两种打点计时器

打点计时器有什么作用？

1. 测时间（直接测出，电源频率 50 Hz，每隔 0.02 s秒打一个点）。

2. 测位移（直接测出）。

操作步骤

（1）固定计时器

（2）穿纸带

（3）启动电源，拉纸带，随后立即关电源

思考并回答：

1、 哪几个时刻？如何确定？为何这样定？

2、位置和位移如何确定？

3、如何设计表格？

判断物体的运动规律

通过研究纸带，间接的反映物体运动情况：

1. 打出的点越密，则运动越慢；

2. 若打出的点间距相等，则物体做匀速直线运动。

　　本节课用到的数学知识和方法：用数轴来表示时间轴和位移轴，在时间轴上，点表示时刻，线段表示时间间隔．要选计时起点(零时刻)，计时起点前的时刻为负，计时起点后的时刻为正；在位移轴上，点表示某一时刻的位置，线段表示某段时间内的位移．要选位置参考点(位置零点)，直线运动中，可选某一单一方向作为正方向，朝正方向离开参考点的位置都为正，朝负方向离开参考点的位置都为负．位移方向与规定方向相同时为正，相反时为负。