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1、2、时间和位移一、教学目标:1、 知道时间和时刻的概念以及它们之间的区别和联系,会用坐标表示时刻与时间、位置和位移及相关方向。2、理解位移的概念以及它与路程的区别。3、初步了解矢量和标量,会用矢量表示和初步计算质点位移。二、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。三、教学难点:位移的概念及其理解。四、教学过程:引入新课:问: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?质点、参考系、坐标系。问:大家想一下,如果仅用这几个概念,能不能全面描述物体的运动情况?不能。问:那么要准确、全面地描述物体的运动,我们还需要用到那些物理概念?(描
2、述运动就是要描述物体位置随时间的变化。)还需要学习时间和位移两个物理量。(一)、时刻和时间间隔:平时我们所说的时间,实际上是笼统地包含了两个物理概念,时间和时刻,这两个物理概念是不同的,但我们能根据语境来区分它们的意义。但物理上是需要严格区分出来的。比如我们开始上课的“时间”8:00就是指的时刻;下课的“时间”8:45也是指的时刻。这样每个活动开始和结束的那一瞬间就是指时刻。我们上一堂课需要45分钟,做眼保健操需要5分钟,这些都是指时间间隔,每一个活动所经历的一段时间都是指时间间隔。时刻与时间的概念。时刻:指某一瞬时。时间:时间间隔的简称,指一段持续的时间间隔。两个时刻的间隔表示一段时间。我们
3、可以用数轴形象地表示出时刻和时间间隔。请同学们在下面坐标轴上指出时刻、时间间隔的位置。如第3秒、第3秒初、第3秒末、前3秒、第n秒。时刻:在时间坐标轴上用一点来表示时刻。时间:两个时刻的间隔表示一段时间。一段时间在时间坐标轴上用一线段表示。例1、关于时间与时刻,下列说法正确的是( ABCD )A. 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。B. 我们什么时间上第一节课的时间指时刻。C. 某人用15S跑完100m指时间。D.1997年7月1日零时,中国对香港行使主权的时间是指时刻。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。例2、关
4、于时刻和时间,下列说法中正确的是 (BC )A时刻表示时间较短,时间表示时间较长 B在坐标轴上时刻对应一点,时间对应一段C作息时间表上的数字表示时刻 D1 min内有60个时刻T15站名T1618:19北京西14:5800:3500:41郑州08:4208:3605:4905:57武昌03:2803:2009:1509:21长沙23:5923;5116:25广州16:52解析:BC。紧扣时间和时刻的定义及位置、位移与时刻、时间的关系,可知B、C正确,A错。一段时间内有无数个时刻,因而D错。例3、某一列车时刻表,帮助学生分析列车运动情况。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
5、京西站分别需要多长时间?解析:6小时59分、15小时50分、22小时零6分。列车表的意义:T15次列车18:19从北京西到郑州,0:35到郑州,停车6分钟,0:41出发到武昌,05:57从武昌出发到长沙,09:21出发到广州。T16次列车,16:52出发经长沙、武昌、郑州到北京西。列车从广州到长沙6小时59分,列车从广州到郑州15小时50分列车从广州到北京西站22小时06分问:从古代到现在有什么可以来计算时间的?天津F上海BCD北京A古时候,人们根据前人的经验和探究,创造过很多种计时仪器,北京故宫博物院保存的“日晷(也叫日规)”就是其中一种。它是在圆形的石板中间竖立一根铁针,石板四周刻着时辰标
6、记。随着太阳的东升西落,针影方位就能指示出时间来,自伽利略发现单摆的等时性后,既准确又方便的钟表相继问世,到现在已有挂钟、台钟、自动手表及电子表等。然而,人们并不以“分秒不差”为满足。试想炮弹呼啸而过,1秒内飞行几百米;光穿过原子核的时间只有10秒,这样短的时间用手表计时显然是不行的。随着人们对微观世界认识的不断深化,发现原子的振动有确定的周期,可利用它作为计时标准。1967年第13届国际权度会议,通过了铯原子钟系统的时间新标准:1秒钟等于铯原子振动9 192 631 770次所经历的时间,这种铯原子钟即使使用30万年,误差也不过1秒钟。目前科学家预言,用激光建立起来的时间标准其精确度还可以提
7、高l万倍。(二)、路程和位移学生结合插图阅读教材,思考归纳位移和路程的区别。问:根据课本图,由北京去重庆,你可以选择哪几种交通路线,这些路线有哪些不同点,有什么相同点?从北京到重庆,可以乘汽车,也可以乘火车或飞机,还可以中途改变交通工具。选择的路线不同,运动轨迹不同,但就位置变动而言,都是从北京来到了重庆。是相同的。路程:质点实际运动轨迹的长度。是标量。国际单位为米(m)。位移:从物体运动的起点指向运动的终点的有向线段。方向由初位置指向末位置。位移是表示物体位置变化的物理量。国际单位为米(m)。注意:位移与路程不是一回事。是不同的定义。只有物体做单向直线运动时,位移大小才等于路程;除此之外,两
8、者大小不会相等。位移只与初末位置有关,与路径无关,而路程与路径有关。例4、质点沿着下图所示的边长为10 m的正方形路线,从A点开始逆时针方向运动,每秒运动5 m。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02s末04s末08s末解析:(1)02 s末:运动路程10 m,位移大小为m,位移矢量由A指向B点。(2)04 s末:运动路程20 m,位移大小等于10 m,位移矢量由A指向C点。(3)08 s末:运动路程40 m,位移大小为零(回到出发点A)例5、一质点绕半径为R的圆周运动了
9、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0 m,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;(三)、矢量和标量像位移这样的物理量,既有大小又有方向,我们以前学过的物理量很多都只有大小,没有方向,请同学们回忆。温度、质量、体积、长度、时间、路程等。像这样的两个量相加遵从算术加法的法则。如质量:米袋里面有10斤米,又加进30斤,现在里面有40斤,10斤+30斤=40斤。对于既有大小又有方向的量,它们相加遵从另外一种法则。所以我们把这
10、两类物理量分类开来。既有大小又有方向的量,相加遵从平行四边形法则,称为矢量。只有大小没有方向的量,相加遵从算术加法的法则,称为标量。 讨论与思考: 一位同学从操场中心A出发,向北走了40 m,到达C点,然后又向东走了30 m,到达B点。用有向线段表明他第一次、第二次的位移和两次行走的合位移(即代表他的位置变化的最后结果的位移)。三个位移的大小各是多少?你能通过这个实例总结出矢量相加的法则吗? 解析:位移的定义是从物体运动的起点指向终点的有向线段,则第一次的位移是AC,大小为40m,方向由A指向C,第二次位移大小30m,方向由C指向B,第三次呢?根据定义来,是从A点到B点的有向线段,由A指向B,
11、大小为50m,从图中看,第一第二次和第三次位移构成了封闭三角形。矢量的运算不再适应于算术运算了,关于它的运算我们以后要详细学习。 (四)、直线运动的位置和位移问:我们怎样用数学的方法描述直线运动的位置和位移? 如果物体做的是直线运动,运动中的某一时刻对应的是物体处在某一位置,如果是一段时间,对应的是这段时间内物体的位移。 如图,物体在时刻t处于“位置”x,在时刻t运动到“位置”x,那么,(x-x)就是物体的“位移”。记为x= x- x。 可见,要描述直线运动的位置和位移。只需建立一维坐标系,用坐标表示位置,用位置坐标的变化量表示物体位移。在一维坐标系中,用正、负表示运动物体位移的方向。如下图所
12、示汽车A的位移为-3,负值汽车A的位移方向为x轴负方向,B的位移则为2,正值表明汽车B的位移方向为x轴正方向。 小结:时间和时刻这两个概念很容易混淆的,同学们要掌握时间坐标轴。在时间轴上,用点表示时刻,用线段表示一段时间间隔。位移和路程是两个不同的物理量,位移是用来表示质点变动的,它的大小等于运动物体初、末位置间的距离,它的方向是从初位置指向末位置,是矢量;而路程是物体实际运动路径的长度,是标量。只有物体做单向直线运动时,其位移大小才和路程相等,除此以外。物体的位移的大小总是小于路程。找位移的最好办法是从初位置到末位置间画有向线段。有向线段的方向就是位移的方向。有向线段的长度就是位移的大小。时
13、刻对应位置,时间对应位移。在位置坐标轴上,用点来表示位置,用有向线段来表示位移。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;要选位置参考点(位置零点),直线运动中,可选某一方向作为正方向,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。布置作业:第16页练习3、4。板书设计 时间和位移时刻:某一瞬间。在时间坐标轴上对应一点时间:两个时刻间的一段时间间隔。在时间坐标轴上对应于一段。位移:初位置指向末位置的有向线段,描述物体位置的改变,是矢量,与运动路径无关,只由初末位置决定。路程:质点运动轨迹的长度,是标量,取决于物体运动路径。矢量:矢量既有大小,又有方向。标量:只有大小,没有方向。标量相加遵循算术加法法则。位置:用坐标表示位置。位移:用位置坐标的变化量表示物体位移。