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，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。