精品物理频道 2020-07-30
教材内容预习
教材内容解读
问题解析：
如何准确地描述一辆行驶在北京长安街上的汽车所处的位置。
解析：研究汽车在长安街上的位置变化时，可以把汽车看成质点，以地面或长安街上的标志建筑（如天安门等）为参考系。
由于汽车是运动的，要说清楚汽车的位置及位置变化，还必须先指明是哪个时刻汽车所处的位置或哪段时间内汽车的位置变化。
高中阶段同学们将要学习用时间和空间参量描述物体的运动，同时也要对时空之间的瞬时和过程间的对应关系有初步的认识。
概念解读
一、时刻和时间间隔
作息时间表上的时刻与时间间隔
1.时刻：钟表指示的一个读数(或时间轴上的一点),对应着某一瞬间,是指一个状态。
2.时间：任意两个时刻之间的时间间隔,是时间轴上的一段,是指一个过程。
3.两者关系：用t1、t2分别表示先后两个时刻,则时间为
Δt=t2-t1。
4.表示方法：在时间轴上,每一点都对应着一个时刻,每一段都对应着一段时间。
简单地说，时刻是表示什么时候，时间间隔是表示时间有多长了。
二、时间轴上的时刻与时间间隔
说说上面时间轴上标记的数值哪些是时刻，哪些是时间间隔。
第1s、第3s、前2s是时间间隔，7s末或8s初是时刻。
概念解读
三、位置和位移
1、位置的描述：
日常生活中,我们常问“你在哪里?”,意思是“你的位置在哪里?”而当对方回答你的问题时，对方常会选择一个明显的目标为基准点来说明自己对于基准点的位置和方向。
例如:有一天,你坐火车去南昌西站，到站之后,你打电话给你的朋友，告诉他你在南昌西站北广场右侧离出站口50米的地方等他。这里，北广场就是一个明显的基准点，广场右侧离出站口50米就是相对广场的方向和距离。
物理学中采用位置坐标来描述物体的位置。
物体做直线运动时,通常选取这条直线为x轴,在x轴上任选一点作为原点,规定好坐标轴的正方向和单位长度,物体的位置就可以用它的位置坐标来描述。
例如,我们要确定一辆行驶在北京长安街上汽车的位置,可以沿东西方向建立一维坐标系,x轴的正方向指东,选取路上的某交通岗亭作为坐标原点O,汽车的位置就可以用它的坐标准确地描述出来。如果汽车的坐标是30m,表示它在岗亭以东30m处;如果汽车的坐标是-20m,表示它在岗亭以西20m处(如图)
2、位移
定义：物体作有方向性之位置的改变，叫做位移。
位移既有大小又又方向。其大小与路径无关，方向由起点指向终点。
位移是一个有大小和方向的物理量，即矢量。
(1) 位移的大小是指起点到终点的直线长度，而起点到终点的方向就是位移的方向。
(2) 如果起点的位置坐标以x1表示，终点的位置坐标以x2表示，则物体的位移为 x2－x1，且x2－x1的正、副即代表位移的方向。
位移常用Δx表示，Δx= x2－x1
选择不同的交通方式从北京到重庆通过的路程不相同，但位置的变化都是一样的，所以位移是相同的。
3、直线运动的位置和位移
物体先后两个坐标x1和x2表示物体的位置,坐标的变化量Δx表示物体的位移。
一个物体从A运动到B,初位置的坐标是xA=3m,末位置的坐标是xB=-2m,它的位移Δx是多少？方向如何？
答案：-2m、由A指向B
11矢量和标量11
1.标量：只有大小没有方向的物理量。如:质量、时间、长度、温度、密度、面积、电流强度、功等。
2.矢量：既有大小又有方向的物理量。如:力、位移、速度、加速度等。
3.标量的运算法则为代数法则，矢量的运算法则为平行四边形定则。
图像解读
四、位置—时间图像
1、正确认识位置—时间图像
误区警示：图像是由物体在不同时刻的位置坐标连线而成，而不是物体的运动轨迹，图像上的每一点对应一个时刻和该时刻的位置（如下图）。（后面有视频讲解）
2、位移图像上位置坐标与位移大小相等
如果将物体运动的初始位置选作位置坐标原点O,则位置坐标与位移大小相等(x=Δx)。上图中，t1时刻物体的位置坐标是x=5，物体的位移大小是Δx=5。
知
识
链
接
实验解读
位移和时间的测量
实验室中常用打点计时器来记录时间和位移。
打点计时器是一种使用交变电源的计时仪器,工作电压为4~6V,能够按照相同的时间间隔,在纸带上连续打点。当电源频率是50Hz时,每隔0.02s打一次点。如果把纸带和运动的物体连在一起,纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移大小。由这些点的位置,我们可以了解物体运动的情况。
视频来源：科普中国
知
识
链
接
练习与应用答案
1.以下各种说法中,哪些指时间间隔?哪些指时刻?
(1)列车员说:“火车8时42分到站,停车8分。”
(2)“您这么早就来啦,抱歉!让您等了这么久。”
(3)“前3s”“最后3s”“第3s末”“第3s内”。
答案：
（1） 8 点42 分是指时刻，8 分是指时间间隔。
（2）“这么早”是指时刻，“等了这么久”是指一段时间间隔。
（3）“前3 s”“最后 3 s”“第3 s内”是指时间间隔，“第3 s末”是指时刻。
2.某市出租汽车的收费标准有1.20元/km、1.60元/km、2.00元/km,其中的千米说的是路程还是位移?
答案：其中的“千米”是指路程。因为汽车行驶路线一般不是直线。
3.田径运动场跑道周长是400m。
(1)百米赛跑选用跑道的直道部分,运动员跑完全程的路程是多少?位移大小是多少?
(2)800m跑比赛中,不同跑道的运动员跑完全程的路程相同吗?跑完全程的位移相同吗?请结合田径比赛的规则想一想。
答案：
（1）路程和位移的大小都是100 m。
（2）在800 m比赛中，不同跑道的运动员跑完全程的路程，可以认为都是800 m ；对于800 m比赛，在第1 道次上起跑的运动员，若从第1 道次到达终点，则他的位移是0，而其他道次上的运动员，跑完全程的位移一般不是0，而且大小和方向一般均不相同。
提示：标准跑道周长为400 m。在800 m比赛中，起跑线为阶梯形起跑线，在起跑后运动员先沿着各自的道次跑，通过第一个弯道后，进入直道上的抢道线切入里道，绕跑两圈到达终点。
4.如图1.2-10,一个物体从P点运动到Q点,坐标xp为3m,xQ为-2m,它的位移大小是多少?方向如何?请你画出它的位置坐标和位移矢量。
答案：如图所示，位移Δx＝ xQ-xP＝ -5 m，方向由P指向Q。
5.一辆汽车在教练场上沿平直道路行驶，以x示它相对于出发点的位移。图1.2-11近似描写了汽车在0时刻到40s这段时间的x—t图像。通过分析回答以下问题。
(1)汽车最远位置距离出发点约为多少米?
(2)汽车在哪段时间没有行驶?
(3)汽车在哪段时间驶离出发点,在哪段时间驶向出发点?
答案：
（1）汽车最远位置距离出发点30 m ；
（2）汽车在10~20 s 内没有行驶；
（3）汽车在0~10 s内驶离出发点，在20~40 s驶向出发点。
6.从高出地面3m的位置竖直向上抛出一个小球,它上升5m后回落,最后到达地面(图1.2-12)。分别以地面和抛出点为原点建立一维坐标系,方向均以向上为正,填写以下表格。
提示：分别以地面和抛出点为原点建立一维坐标系，通过比较可知，在不同的坐标系中，出发点、最高点和落地点的坐标不同，而两点间的位移相同，进一步体会到位移矢量与坐标系无关，只与初、末位置（坐标）有关。
本题的典型错误是学生容易将-3 m或-8 m写成正的。
