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高中物理


第一章 运动的描述

2 时间和位移

为了理解现象,首要条件是引入适当的概念,我们才能 真正知道观察到了什么。” ——海森堡

在日常生活中,我们会碰到这样的交流话语:
1、小华,现在时间是多少啊(现在几点啊?) 2、小明,今天你从家里出发来学校用了多少时间啊?

[问题]

里两个时间有什么区别?

1.1 时刻与时间间隔

1.时刻:是指某一瞬时,在表示时间数轴上,用点来表示.

上 课

下上 课课

下 课
上午前两节课 开始与结束的 时刻及两节课 与课间休息的 时间间隔

8 45min

9 45min

10

t/h

10min 2.时间间隔:是指两时刻的间隔,在表示时间数轴上用线段 来表示.时间间隔简称时间.

1.1 时刻与时间间隔

3.时间的测量:在实验室中常用秒表和打点计时器进行测量.

4. 单位:秒 (s),分钟(min),小时(h)

1.1 时刻与时间间隔

[讨论与交流] 我国在2003年10月成功地进行了首次载 人航天飞行.10月15日09时0分,“神舟”五 号飞船点火,经9小时40分50秒至15日18时40 分50秒,我国宇航员杨利伟在太空中层示中 国国旗和联合国旗,再经1142分10秒至16日 06时23分,飞船在内蒙古中部地区成功着陆 .在上面给出的时间或时刻中,哪些指的是 时间,哪些又指的是时刻?

1.1 时刻与时间间隔

与神舟五号有关的几个时间:

9小时40分50秒
2003.10.15 09:00

11小时42分10秒
t 10.16 06:23

10.15 18:40

1.1 时刻与时间间隔

回答刚才的问题:
1、小华,现在时间是多少啊(现在几点啊?) 2、小明,今天你从家里出发来学校用了多少时间啊? 问题:这两个时间的区别在哪?

前者是时刻,后者是时间(间隔)

时间间隔和时刻
时刻指的是某一瞬间,它是一个状态量,不存 在长短概念,就像是一架照相机。

时间间隔指的是两个时刻之间的时间段,是一 个过程量,存在长短概念,像一架放映机。

1.1 时刻与时间间隔

[课堂练习]

例:下列选项中表示时间间隔的有 ( BC ) A.时间轴上的点 B.时间轴上两点间的间隔 C.小明上学在路上需要走30min D.11:30放学

1.1 时刻与时间间隔

在高中物理中,对时刻和时间间隔的用词是有所差 异的 几个相关时间概念的理解: 如果含有末、初这些字眼,那么就指代时刻

如果出现像第几秒内、前几秒、几秒后等说法,那 么指的就是时间。
从第一秒末到第二秒末指的是时间还是时刻?

时刻与时间的关系
第二秒末 第一秒末 第三秒末

0

1

2

3

4

5 t/s

第一秒 第二秒

第三秒

1.1 时刻与时间间隔

0

1
前二秒

2

3

4

前三秒

5 t/s

前一秒

1min包含有多少个时刻?

1.1 时刻与时间间隔

例:在时间轴上找到 1.前3s 2.第3s内 3.第3s初 4.第3s末 5.第2s末
A B C D E F G t/s

0 1

2

3

4

5

6

结论: n秒末、n秒初是指时刻。第n秒内是

指1秒的时间。第n秒末和第(n+1) 秒初指的是同一时刻。前n秒是指n秒 的时间。

1.2 路程与位移

学习了质点、参考系、坐标系、和时间的概念,我 们还不能对物体的运动有一个准确的描述。
我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。许多穿越这个沙漠的勇士常 常迷路,甚至因此丧生。
他们失败的原因都是因为在沙漠中搞不清这三个问题:

我在哪里? 我要去哪里? 选哪条路线最佳?

所以,要想准确描述物体的运动,还需要学习 一系列的物理概念

它们是: 位置 路程 位移

路程
初中时,我们就学过路程的有关概念 有同学还记得路程的定义么?

物体运动轨迹的长度就叫做路程

1.2 路程与位移

不同路径路程相同么? 有共同点么? 能说明运动方向么?

位移
那位移又应该怎么表达呢? 位移就表示物体的位置发生了变化 我们在坐标轴上通常用一个点来代替物体的位 置
物体的运动必然有一个起点,有一个终点

位移:由起点指向终点的有向线段

对位移概念的理解
1、位移表示质点位置的变动

2、位移既有大小,又有方向

3、位移只与质点的始末位置有关
如果物体做直线运动,则位移在数值上等于末位置的坐标减 去初位置的坐标。

1.2 路程与位移

位移与路程的区别:

(1)位移表示质点位置的变动的物理量. 路程则是表示质点通过的实际轨迹长度的物理量 (2)位移既有大小又有方向 大小为有向线段的长度,方向为有向线段的方向 路程只有大小没有方向
问题:位移的方向一定是质点的运动方向吗?请举例说明。

(3) 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 注意:位移的大小小于等于路程,只有当质点做 单向直线运动时,位移的大小才等于路程

1.2 路程与位移

y B

A

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。

O

x

1.2 路程与位移

例1:下列关于位移和路程的说法中,正确的 是………………( C ) 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

1.2 路程与位移

例2:小球从距地面5m高处落下,碰到地面反弹 后,在距地面2m高处被接住,则小球从高处落下 到被接住这一过程中通过的路程和位移的大小 分别是(D)

A、7m、7m
B、5m、2m

C、5m、3m
D、7m、3m

1.2 路程与位移

3、如图,一个质点沿半径为R的圆弧由A运动到C,在 此过程中,它的位移大小为 2R ,路程为 πR 。

A

2R

C

1.3 矢量与标量

矢量:在物理学中,既有大小又有方向的物理量叫矢量。 矢量运算遵循平行四边形法则(亦称三角形法则)

如:位移,力,速度等等

标量:在物理学中,只有大小而没有方向的物理量叫标量。 标量运算遵循算术加法法则。
如:时间,路程,质量,温度,长度,能量等等

1.3 矢量与标量

C

B

A
路程:直接代数相加,为70m 位移:矢量相加,为50m

1.4 直线运动的位置和位移

物体在t1时刻处于“位置”x1,在t1时刻处 于“位置” x2,那么x2 -x1就是物体的“位移” 记为 Δ x= x2 -x1


X1

Δx

X2

x

要确定一个物体的位移,首先请确定其始位置与末位置。 位移等于末位置坐标减去始位置坐标。

1.4 直线运动的位置和位移

课堂练习

例1:物体从A运动到B,初位置的坐标是XA=3m, XB=-2m,它的坐标变化量ΔX=?

Δx







x

Δx= XB- XA =-2m-3m =-5m

负号的含义是什么呢?

1.4 直线运动的位置和位移

例2:有一质点在X轴上运动,已知各时刻质点位置如图

t=4s

t=2s

t=5s t=3s t=0s

t=1s

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 ①质点在3s 内的路程; ②质点在3s内的位移 ③质点在前3s内的位移 ④质点在第3s内的位移 4 ⑤质点在___s内位移最大 2 ⑥质点在第___s内位移最大

1 2 3 4 5 X/m S3=17m X3=-1m X3=-1m XⅢ=3m X4=-7m XⅡ=-9m


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