1.知道位移—時(shí)間圖像的物理意義及應(yīng)用。2.知道用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量位移和時(shí)間的原理和方法。3.借助位移和時(shí)間的測(cè)量體會(huì)物理實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究中的作用。
一、位移—時(shí)間圖像1.意義:表示物體的 隨 變化的規(guī)律。2.靜止物體的x-t圖像:是一條 的直線。3.勻速直線運(yùn)動(dòng)的x-t圖像:是一條 直線。
二、位移和時(shí)間的測(cè)量1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及其原理
2.位移和時(shí)間的測(cè)量方法:如果把紙帶和運(yùn)動(dòng)的物體連在一起,紙帶上各點(diǎn)之間的 就表示相應(yīng)時(shí)間間隔中物體的 大小。
1.思考判斷(1)x-t圖像是曲線的物體做曲線運(yùn)動(dòng)。(　 　)(2)x-t圖像是一條水平直線,表明物體靜止。(　 　)(3)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用直流電工作。(　 　)(4)電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓高于電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,所以打點(diǎn)周期較小。(　 　)
2.一列火車(chē)沿直線軌道運(yùn)動(dòng),如圖描述了它關(guān)于出發(fā)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的情況,則在0～3 min時(shí)間內(nèi),火車(chē)(　 　)A.一直做勻速運(yùn)動(dòng)B.在2.5～3 min時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)最快C.距離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)為90 mD.在2.5 min時(shí)改變了運(yùn)動(dòng)方向
解析:由圖像可知2.5～3 min火車(chē)靜止,A、B錯(cuò)誤;在t=2.5 min時(shí)火車(chē)靜止,位移達(dá)到最大為90 m,故C正確,D錯(cuò)誤。
3.根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶,我們不用測(cè)量就能直接得到的物理量是(　　)A.時(shí)間間隔B.位移C.路程 D.速度
解析:通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期,可以知道任意兩點(diǎn)的時(shí)間間隔,故A正確;而其余則需要測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的距離,故B、C、D不能直接得到。
要點(diǎn)一　位移—時(shí)間圖像1.x-t圖像:以時(shí)間為橫坐標(biāo),以位移為縱坐標(biāo),描述位移隨時(shí)間變化情況的圖像叫位移—時(shí)間圖像。2.對(duì)x-t圖像的理解(1)斜率:圖線的傾斜程度,即斜率的絕對(duì)值大小表示運(yùn)動(dòng)的快慢;斜率的正負(fù)表示運(yùn)動(dòng)的方向。(2)截距:縱截距表示物體起始位置。
3.靜止物體的x-t圖像是平行于時(shí)間軸的直線,如圖中直線A;勻速直線運(yùn)動(dòng)的x-t圖像是一條傾斜的直線,如圖中直線B和C,其中B表示沿規(guī)定正方向運(yùn)動(dòng),C表示沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng)。
[典例1] 如圖所示為甲、乙兩物體運(yùn)動(dòng)的x-t圖像,下列關(guān)于甲、乙兩物體運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法,正確的是(　 　)A.甲、乙兩個(gè)物體同時(shí)出發(fā)B.甲、乙兩個(gè)物體在同一位置出發(fā)C.甲比乙運(yùn)動(dòng)快D.t2時(shí)刻兩個(gè)物體相遇
解析:由題圖可知甲物體從t=0時(shí)刻開(kāi)始運(yùn)動(dòng),而乙物體從t1時(shí)刻開(kāi)始運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;甲物體從坐標(biāo)為x1的位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng),而乙物體從坐標(biāo)為0的位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;x-t圖像的斜率大小表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢,由題圖可知乙比甲運(yùn)動(dòng)得快,故C錯(cuò)誤;t2時(shí)刻兩物體的位移相同,即兩物體相遇,故D正確。
(1)x-t圖像上兩點(diǎn)坐標(biāo)之差表示對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移Δx,即Δx=x2-x1。
(3)圖線交點(diǎn)表示兩物體在同一時(shí)刻處于同一位置,即相遇。
[變式1] 一遙控玩具汽車(chē)在平直路面上運(yùn)動(dòng)的位移—時(shí)間圖像如圖所示,則下列說(shuō)法正確的是(　 　)A.前10 s內(nèi)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)越來(lái)越快B.前15 s內(nèi)汽車(chē)的位移為30 mC.前25 s內(nèi)汽車(chē)做單方向直線運(yùn)動(dòng)D.汽車(chē)在15～25 s比在0～10 s運(yùn)動(dòng)得快
解析:從圖像上可以看出,前10 s內(nèi)汽車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;前15 s內(nèi)汽車(chē)的位移為30 m,選項(xiàng)B正確;10～15 s內(nèi)汽車(chē)靜止,15～25 s 內(nèi)汽車(chē)做反向勻速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;圖線的傾斜程度表示運(yùn)動(dòng)的快慢,汽車(chē)在0～10 s比15～25 s運(yùn)動(dòng)得快,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
要點(diǎn)二　位移和時(shí)間的測(cè)量使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)的步驟(1)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上,并穿好紙帶。(2)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到相應(yīng)電源上。(3)先接通電源開(kāi)關(guān),再用手水平拉動(dòng)紙帶,紙帶上就打下一行小點(diǎn),隨后立即關(guān)閉電源。(4)取下紙帶,從能看得清的某個(gè)點(diǎn)開(kāi)始,往后數(shù)出若干個(gè)點(diǎn),如果共有n個(gè)點(diǎn),那么n個(gè)點(diǎn)的間隔數(shù)為 n-1 個(gè),則紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt=(n-1)×0.02 s。(5)用刻度尺測(cè)量出從開(kāi)始計(jì)數(shù)的點(diǎn)到所需測(cè)量的點(diǎn)間的距離Δx。
[典例2] 在測(cè)定位移和時(shí)間的實(shí)驗(yàn)中,使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的一條紙帶如圖所示,0、1、2、3、4是選用的計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打出的點(diǎn)沒(méi)有在圖上標(biāo)出。圖中還畫(huà)出了實(shí)驗(yàn)時(shí)將毫米刻度尺靠在紙帶上進(jìn)行測(cè)量的情況。(1)圖中所給的測(cè)量點(diǎn)的讀數(shù)分別是　　　、　　　、　　　和　　　。
解析:(1)由毫米刻度尺可讀出0、1、3、4點(diǎn)的讀數(shù)分別是10.00 cm、12.60 cm、22.60 cm、30.00 cm。
答案:(1)10.00 cm　12.60 cm　22.60 cm 30.00 cm
[典例2] 在測(cè)定位移和時(shí)間的實(shí)驗(yàn)中,使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的一條紙帶如圖所示,0、1、2、3、4是選用的計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打出的點(diǎn)沒(méi)有在圖上標(biāo)出。圖中還畫(huà)出了實(shí)驗(yàn)時(shí)將毫米刻度尺靠在紙帶上進(jìn)行測(cè)量的情況。(2)1、3兩點(diǎn)間的位移是　　　　　,1、4兩點(diǎn)間的位移是　　　　　,0、4兩點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為　　　　　。
解析:(2)由讀數(shù)可得1、3兩點(diǎn)和1、4兩點(diǎn)間的位移大小分別是Δx1=22.60 cm-12.60 cm=10.00 cm,Δx2=30.00 cm-12.60 cm=17.40 cm,由題意知各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔Δt=5×0.02 s=0.10 s,則從0到計(jì)數(shù)點(diǎn)4的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為0.40 s。
答案:(2)10.00 cm　17.40 cm　0.40 s
使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)的注意事項(xiàng)
(1)打點(diǎn)前,應(yīng)使物體停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置。(2)紙帶應(yīng)從復(fù)寫(xiě)紙下面穿過(guò)。(3)打點(diǎn)時(shí),應(yīng)先接通電源,待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后,再拉動(dòng)紙帶。(4)對(duì)紙帶進(jìn)行測(cè)量時(shí),不要分段測(cè)量各段的位移,正確的做法是一次測(cè)量完畢(即統(tǒng)一測(cè)量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)之間的距離),讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意刻度尺的估讀。

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