资源简介

第二节 时间 位移 教案
三维目标：
（一）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.了解直线运动的位移，能用数轴或一维直线坐标表示时刻和时间、位置和位移.
5.知道位移—时间图像的意义
6.掌握打点计时器的使用
（二）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，要使学生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.
4.练习使用打点计时器.
（三）情感态度与价值观
1.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.
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，培养同学们建立事物是相互联系的唯物主义观点.
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.
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.
教学方法：讨论、讲授
教学用具： 多媒体课件
教学过程：
（一）引入新课
师：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？
生：质点、参考系、坐标系.
师：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？
生：不能.
师：那么要准确、全面地描述物体的运动，我们还需要用到哪些物理概念？教
师指导学生快速阅读教材第一段，并粗看这节课的黑体字标题，提出问题：要描述物体的机械运动，本节课还将从哪几个方面去描述？
生通过阅读、思考，对本节涉及的概念有个总体印象，知道这些概念都是为了进一步描述物体的运动而引入的，要研究物体的运动还要学好这些基本概念.
引言：宇宙万物都在时间和空间中存在和运动.我们每天按时上课、下课、用餐、休息.从幼儿园、小学、中学，经历一年又一年，我们在时间的长河里成长.对于时间这个名词，我们并不陌生，你能准确说出时间的含义吗？物体的任何机械运动都伴随着物体在空间中位置的改变，你们用什么量度物体位置的改变呢？这就是我们今天要研究的课题时间和位移.
（二）新课教学
1、时刻和时间间隔
讨论与交流：
指导学生仔细阅读“时刻和时间间隔”一部分，然后用课件投影展示本校作息时间表，同时提出问题：
1.在我校的作息时间表上，你能找出更多的时刻和时间间隔吗？
2.结合教材，你能列举出哪些关于时间和时刻的说法？
3.观察教材如何用数轴表示时间？
学生在教师的指导下，自主阅读，积极思考，然后每四人一组展开讨论，每组选出代表，发表见解，提出问题.
生：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.
生：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.
师：根据以上讨论与交流，能否说出时刻与时间的概念.
教师帮助总结并回答学生的提问.
师：时刻是指某一瞬时，时间是时间间隔的简称，指一段持续的时间间隔.两个时刻的间隔表示一段时间.
让学生再举出一些生活中能反映时间间隔和时刻的实例，并让他们讨论.
教师利用课件展示某一列车时刻表，帮助学生分析列车运动情况.
（展示问题）
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？
T15
站名
T16
18：19
北京西
14：58
00：35
00：41
郑州
08：42
08：36
05：49
05：57
武昌
03：28
03：20
09：15
09：21
长沙
23：59
23：51
16：25
广州
16：52
参考答案：6小时59分、15小时50分、22小时零6分.
（教师总结）
师：平常所说的“时间”，有时指时刻，有时指时间间隔，如有人问你：“你们什么时间上课啊？”这里的时间是指时间间隔吗？
生：不是，实际上这里的时间就是指的时刻.
师：我们可以用数轴形象地表示出时刻和时间间隔.
学生分组讨论，然后说说怎样用时间轴表示时间和时刻.
生：时刻：在时间坐标轴上用一点表示时刻.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.
师：为了用具体数字说明时间，必须选择某一时刻作为计时起点，计时起点的选择是人为的.单位秒（s）.
课堂训练：
1.学习了时间与时刻，蓝仔、红孩、紫珠和黑柱发表了如下一些说法，正确的是
A.蓝仔说，下午2点上课，2点是我们上课的时刻
B.红孩说，下午2点上课，2点是我们上课的时间
C.紫珠说，下午2点上课，2点45分下课，上课的时刻是45分钟
D.黑柱说，2点45分下课，2点45分是我们下课的时间
答案：A
解析：下午2点上课、2点45分下课是指一瞬间，是时刻；上课历时45分钟是指一段时间间隔，是时间.故选A.
2.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.时刻对应位置，时间对应位移
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：BC
解析：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.
以下提供几个课堂讨论与交流的例子，仅供参考.
位置和位移
一、引入坐标系的概念
位置就是质点在某时刻所在的空间的一点。物体做机械运动时，其位置发生变化，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。坐标系是在参考系的基础上抽象出来的概念，是抽象化的参考系。
（1）坐标系即参考系的具体化，是在参考系上建立的，坐标系相对参考系是静止的。具体有：
① 一维坐标：描述物体在一条直线上运动，即物体做一维运动时，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。如下图所示，若某一物体运动到A点，此时它的位置坐标XA＝3m，若它运动到B点，则此时它的坐标XB＝-2m（“-”表示沿X轴负方向）。
② 二维坐标：平面直角坐标，描述物体在一平面内运动，即二维运动时，需采用两个坐标确定它的位置。
③ 三维坐标：立体坐标系，描述物体在空间的运动。
(2) GPS定位仪——确定地球物体的具体方位，提供准确时间。
要注意以下几点：
a坐标系相对参考系是静止的。
b坐标的三要素：原点、正方向、标度单位。
c用坐标表示质点的位置。
d用坐标的变化描述质点的位置改变。
二、路程和位移
情景展示：中国西部的塔克拉玛干沙漠是我国最大的沙漠，在沙漠中，远眺不见边际，抬头不见飞鸟.沙漠中布满了100～200 m高的沙丘，像大海的巨浪，人们把它称为“死亡之海”.许多穿越这个沙漠的勇士常常迷路，甚至因此而丧生.归结他们失败的原因都是因为在沙漠中搞不清这样三个问题：我在哪里？我要去哪里？选哪条路线最佳？而这三个问题涉及三个描述物体运动的物理量：位置、位移、路程.
师：（投影中国地图）让学生思考：从北京到重庆，观察地图，你有哪些不同的选择？这些选择有何相同或不同之处？
生：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，都是从北京到了重庆.
师：根据上面的学习，你能给出位移及路程的定义吗？
生：位移：从物体运动的起点指向运动的终点的有向线段.位移是表示物体位置变化的物理量.国际单位为米（m）.
路程：路程是质点实际运动轨迹的长度.
在坐标系中，我们也可以用数学的方法表示出位移.
实例：
质点从A点运动到B点，我们可以用有方向的线段表示位移，从初始位置A向末位置B画有向线段.
讨论与交流：
请看下面的一段对话，找出里面的哪些语言描述了位置，哪些语言描述了位置的变动.哪些是指路程，哪些是指位移.
甲：同学，请问红孩去哪里了？
乙：他去图书室了，五分钟前还在这儿.
甲：图书室在哪儿？
乙指着东北的方向说：在那个方位.
甲：我还是不知道怎么走过去，有最近的路可去吗？
乙：你可以从这儿向东到孔子像前再往北走，就能看见了.
丙加入进，说道：也可以先向北走，再向东，因为那边有好风景可看.
甲：最近要多远？
乙：大概要三百米吧.
丙开玩笑说：不用，你如果能从索道直线到达也就是一百米.
乙：别骗人了，哪有索道啊！
丙：我是开玩笑的，那只好辛苦你了，要走曲线.
甲：谢谢你们两位，我去找他了.
学生分组讨论后，选代表回答问题.
生1：乙手指的方向东北，就是甲在找红孩的过程中发生的位移的方向.
生2：里面的三百米是指路程，一百米的直线距离是指位移的大小.
生3：他们谈话的位置和图书室是两个位置，也就是甲在找红孩过程中的初末位置.
师：请你归纳一下：位移和路程有什么不同？
生1：位移是矢量，有向线段的长度表示其大小，有向线段的方向表示位移的方向.
生2：质点的位移与运动路径无关，只与初位置、末位置有关.
生3：位移与路程不同，路程是质点运动轨迹的长度，路程只有大小没有方向，是标量.
教师提出问题
师：位移的大小有没有等于路程的时候？
学生讨论后回答，并交流自己的看法.
生：在直线运动中，位移的大小就等于路程.
教师适时点拨，画一往复直线运动给学生讨论.
生：在单方向的直线运动中，位移的大小就等于路程.
教师总结
师：只有在单向直线运动中，位移的大小才等于路程，在其他情况中，路程要大于位移的大小.
课堂训练：
下列关于位移和路程的说法中，正确的是
A.位移大小和路程不一定相等，所以位移才不等于路程
B.位移的大小等于路程，方向由起点指向终点
C.位移描述物体相对位置的变化，路程描述路径的长短
D.位移描述直线运动，路程描述曲线运动
答案：C
解析：A选项表述的因果关系没有意义，故A错.位移的方向可以用从初位置指末位置的有向线段表示，但位移的大小并不等于路程，往往是位移的大小小于等于路程，故选项B错.位移和路程是两个不同的物理量，位移描述物体位置的变化，路程描述物体运动路径的长短，所以选项C正确.位移的大小和路程不一定相等，只有当物体做单向直线运动时，位移的大小才等于路程.无论是位移还是路程都既可以描述直线运动，也可以描述曲线运动，故选项D也是错误的.
3、矢量和标量
师：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，请同学们回忆并说给大家听听.
学生讨论后回答
生：温度、质量、体积、长度、时间、路程.
对于讨论中学生可能提出这样的问题，像电流这个学生学过的物理量，它是有方向的，但它仍然是标量.这在以后的学习中会更进一步加深对矢量和标量的认识.
学生阅读课文后，说说矢量和标量的算法有什么不同.
生：两个标量相加遵从算术加法的法则.
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？
教师板书演示，让学生认识矢量相加的法则是平行四边形法则.
讨论与思考：
气球升到离地面80 m高空中时，从气球上掉下一物体，物体又上升了10 m高后才开始下落，规定向上方向为正方向.讨论并回答下列问题，体会矢量的表示方向.
（1）物体从离开气球开始到落到地面时的位移大小是多少米？方向如何？
（2）表示物体的位移有几种方式？其他矢量是否都能这样表示？注意体会“＋”“－”号在表示方向上的作用.
解析：（1）－80 m，方向竖直向下；（2）到现在有两种：语言表述法，如“位移的大小为80 m，方向竖直向下”；矢量图法；“＋”“－”号法，如“规定竖直向上为正方向，则物体的位移为－80 m”.
4、直线运动的位移
提出问题：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.
如教材图1.2－5所示，物体在时刻t1处于“位置”x1，在时刻t2运动到“位置”x2，那么，（x2－x1）就是物体的“位移”，记为Δx=x2－x1.
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..
课堂训练：
如教材图1.2－5所示，一个物体从A运动到B，初位置的坐标是xA=3 m，末位置的坐标是xB=－2 m，它的坐标变化量是Δx=？
位移是多少？
答案：坐标变化量Δx=－5 m，位移大小为5 m，方向沿Ox轴的负方向.
解析：Δx=xB－xA=［（－2）－3］ m=－5 m为坐标变化，也就是物体的位移，其大小为5 m，位移是负值，表示位移方向沿Ox轴的负方向.
5、位移-时间图像
匀速直线运动的x－t 图象:
图像的特点:-----是条直线。
图像的物理意义：
（1）直观的反映出任意时刻的位置X。
（2）直观的反映出任意时间的位移△X.
（3）图线的斜率表示出v的大小和方向。
课堂训练：
如图所示为某客车的x-t图象
(1)根据图象说明客车在各时间段的运动情况。
(2)求各时间段客车的速度。
6、位移和时间的测量（练习使用打点计时器）
（1）电磁打点计时器（阅读说明书）
工作电压： 打点周期 振针打点不清晰或打不出点的原因可能是什么?应怎样调节?
（2）电火花式计时器 （阅读说明书）
工作电压： 打点周期 从原理上讲两种打点计时器哪中误差更小,为什么?
课堂训练：
图示仪器的名称为： ______ ，结构图中1为 ______ ：实验时，打点计时器应接低压 ______ （选填“直流”或“交流”）电源，每隔 ______ s打一次点，合理的操作应该是 ______
A．接通电源的同时用手牵动纸带
B．可以随意操作，没有先后顺序之分
C．先接通电源，待打点稳定后再用手牵动纸带
D．先用手牵动纸带，后接通电源．
作业：
教材：练习与应用.
人教版（2019）高中物理必修第一册同步学典
（2）时间 位移
1、关于时刻和时间，下列说法中正确的是 ( )
A.时刻表示时间极短，时间表示时间较长
B.时刻对应物体的位置，时间对应物体的位移或路程
C.火车站大屏幕上显示的是列车运行时间
D.1min只能分成60个时刻
2、2018年12月8日2时14分至2时36分,我国在西昌卫星发射中心利用长征三号乙运载火箭发射嫦娥四号探测器,对月球背面开展着陆巡视探测。经过约38万公里、26天的漫长飞行,2019年1月3日10时26分,嫦娥四号探测器在月球背面南极—艾特肯盆地中的冯·卡门撞击坑内自主着陆,并通过“鹊桥”中继星传回世界第一张近距离拍摄的月背影像图。下列说法正确的是( )
A.“2时14分至2时36分”是时刻 B.“26天”是时刻
C.“10时26分”是时刻 D.“10时26分”是时间
3、下列计时数据，指时刻的是( )
A.高考数学考试的时间是2 h
B.四川省汶川县发生8.0级地震是在2008年5月 12日14时28分
C.人造卫星绕地球一圈的时间是1.4 h
D.由青岛开往通化的1406次列车在德州站停车3 min
4、某物体在水平面上向正南方向运动了20m,然后又向正北方向运动了30m,对于这一过程,下列说法正确的是(?? )
A.物体的位移大小是50m,方向由南再向北 B.物体的路程是10mC.物体的位移大小是10m,方向向北 D.物体的位移大小10m,方向向南
5、如图所示,某物体第一次沿两个半径为R的圆弧由A经B到C,第二次沿直线由A经B到C。下列结论正确的是( )
A.两次物体的位移均等于,方向均向东
B.第一次物体的位移等于,第二次物体的位移等于,方向均向东
C.两次物体的路程均等于,方向向东
D.第一次物体的路程等于,第二次物体的路程等于
6、小球从5m高处落下，被地板反弹回后在2m高处被接住，则小球通过的路程与位移的大小分别是（　　）
A. 5m???2m B. 7m??3m C. 3m??3m D. 7m??2m
7、如图所示的时间轴,下列关于时刻和时间间隔的说法中正确的是( )
A.表示时刻,称为第2s末或第3s初,也可以称为2s内B.表示时间,称为第3s内C.表示时间,称为最初2s内或第2s内D.表示时间,称为第内
8、如图所示,坐高铁从杭州到南京,原需经上海再到南京,其路程为,位移为。杭宁高铁通车后,从杭州可直达南京.其路程为,位移为,则( )
A. B. C. D.
9、如图所示,自行车的车轮半径为R,车轮沿直线无滑动地滚动,当气门芯由轮子的正上方第一次运动到轮子的正下方时,气门芯位移的大小为( )
A. B. C. D.
10、从距地面3 m高处自由落下一个小球，球接触地板后竖直向上弹起，升至距地板2 m高处被接住，则小球在上述过程中的位移和路程分别是 （ ）
A.位移5 m，方向竖直向下;路程5 m B.位移1 m，方向竖直向下;路程5 m
C.位移1 m，方向竖直向上;路程5 m D.位移1 m，方向竖直向下;路程1 m
11、如图所示,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



答案以及解析
1答案及解析：
答案：B
解析：再短的时间也是一个时间间隔，时刻指一个瞬间，而不是很短的一段时间，A错误.火车站大屏幕上显示的是列车运行的时刻，C 错误.1 min是60 s,但是1 s不是一个时刻，1 min可以分成无数个时刻.

2答案及解析：
答案：C
解析：“2时14分至2时36分”和“26天”是时间,“10时26分”是时刻,所以只有选项C正确。

3答案及解析：
答案：B
解析：时刻指一个时间点，高考数学考试的时间2 h、人造卫星绕地球一圈的时间1.4 h和由青岛开往通化的1406次列车在德州站停车的3 min都是一段时间，是时间间隔，不是时刻.

4答案及解析：
答案：C
解析：位移的大小等于首末位置的距离,路程等于运动轨迹的长度。物体在水平面上向正南方向运动了20m,然后又向正北方向运动了30m,位移的大小,方向由南向北;故A、D错误,C正确;路程,故B错误;故选C。

5答案及解析：
答案：AD
解析：物体位移的方向是从起点指向终点,大小是从起点到终点的直线距离,选项A正确,选项B错误;路程只有大小没有方向,它的大小是从起点到终点运动轨迹的长度,选项C错误,选项D正确。

6答案及解析：
答案：B
解析：小球从离地板5m高处落下，通过的路程是5m，被地板弹回，在离地板2m高处被接住，通过的路程是2m，则小球通过的路程是7m．起点到终点的线段长度是3m，则位移大小是3m． 故选：B． 路程是物体运动路线的长度．位移表示物体位置的移动，用从起点到终点的有向线段表示． 本题是常规题．对于位移，关键确定物体的起点与终点的位置，大小等于起点与终止的直线距离．

7答案及解析：
答案：B
解析：时刻和时间间隔分别对应于时间轴上的一个点和一段线段。是时刻,可表述为第ns末或第初;ns内不等于第ns内,ns内是指从0至ns末共ns的时间;第ns内是指从第末至第ns末共1s的时间,故选项ACD错误,选项B正确。

8答案及解析：
答案：C
解析：由题图可知,,,选项C正确。

9答案及解析：
答案：B
解析：如图所示,气门芯由车轮的正上方第一次运动到车轮的正下方的过程中,初、末位置之间的距离也就是位移大小,为,故B正确.

10答案及解析：
答案：B
解析：物体的初位置距地面高度为3 m,末位置距地面高度为2 m，则物体的位移大小，方向竖直向下.物体向下运动的路程是3 m,向上运动的路程是2 m，总路程.

11答案及解析：
答案：D
解析：物体沿三条不同的路径由A运动到B,起点和终点的位置都相同,则位移一定相同.故选D

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