第2课时 位移—时间图像 位移和时间的测量.docVIP

第2课时位移—时间图像位移和时间的测量

学习目标1.知道x－t图像的物理意义，并能根据x－t图像描述物体的位置和位移。2.了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用。3.会用打上点的纸带计算物体运动的位移和时间。

知识点一位移—时间图像

1.位置—时间图像：在直角坐标系中选时刻t为横轴，选位置x为纵轴，其上的图线就是位置—时间图像，是反映物体在任意时刻的位置的图像。

2.位移—时间图像(x－t图像)：将物体运动的初始位置选作位置坐标原点O，则位置与位移大小相等(x＝Δx)，位置—时间图像就成为位移—时间图像，是反映物体在不同时间内的位移的图像。

3.x－t图像的物理意义：x－t图像反映了物体的位移随时间的变化关系，图像上的某一点表示物体在某时刻所处的位置。

4.由x－t图像可求

(1)任一时刻所对应的位置。

(2)任意一段时间内的位移。

(3)发生一段位移所用的时间。

5.x－t图像只能描述直线运动，不能描述曲线运动。

【思考】

如图所示为甲、乙两物体的位移随时间变化的图像。

(1)甲、乙两物体是不是同时出发？是不是同一位置出发？

(2)甲、乙两个物体在0～10s内位移各为多少？

(3)两图线的交点表示什么？

提示(1)不是同时出发，甲在t＝0时刻出发，乙在t＝5s时刻出发；不是同一位置，甲从x＝15m处出发，乙从坐标原点处出发。

(2)甲的位移大小Δx甲＝20m－15m＝5m，乙的位移大小位Δx乙＝20m。

(3)t＝10s时刻，甲、乙的位置相同，即两物体相遇。

例1一辆汽车在教练场上沿着平直道路行驶，在t＝0到t＝40s的时间内的x－t图像如图所示，则这40s内汽车()

A.在前10s内向负方向运动

B.在10～20s内没有行驶

C.离出发点最远距离为750m

D.在20～40s内驶离出发点

答案B

解析由题图可知，0～10s内汽车的位移逐渐增大，向正方向运动，故A错误；在10～20s内汽车停在x＝30m处，汽车没有行驶，故B正确；汽车在20～40s内向出发点行驶，离出发点最远距离为30m，故C、D错误。

总结提升对位移—时间图像的四点说明

纵轴截距

表示初始时刻离坐标原点的距离

横轴截距

表示物体位移为零的时刻

图像的交点

两图线的交点表示两物体同时处在同一位置(即相遇)

图像的斜率

斜率的大小表示物体运动的快慢，斜率越大，运动的越快；斜率越小，运动的越慢。斜率的正负，表示物体运动的方向，斜率为正，表示物体向正方向运动；斜率为负，表示物体向负方向运动

训练1甲、乙两质点运动的位移—时间图像如图中a、b所示，不考虑二者碰撞，则下列说法中正确的是()

A.甲做曲线运动，乙做直线运动

B.乙质点在t2～t3时间内做匀速直线运动

C.t1～t4时间内甲、乙两质点的位移相同

D.甲质点在t2～t4时间内一直沿同一方向运动

答案C

解析位移—时间图像只能描述直线运动的规律，因此甲、乙都做直线运动，故A错误；乙质点在t2～t3时间内位置不变，表示处于静止状态，故B错误；由题图知t1～t4时间内两质点的初位置、末位置均相同，故位移相同，故C正确；由图像可知，甲质点在t2～t4时间内先向负方向运动后向正方向运动，故D错误。

知识点二位移和时间的测量

1.两种打点计时器(如图所示)

(1)电磁打点计时器

使用交变电源的计时仪器；工作电压约为8V，当电源频率是50Hz时，每隔0.02__s打一次点。

(2)电火花计时器

使用220V交变电源，当电源频率是50Hz时打点周期是0.02__s。

2.时间的测量

从能够看清的某个点开始(起始点)，往后数出若干个点，数出时间间隔个数n，则这段时间t＝0.02ns。

3.位移的测量

用刻度尺测量纸带上两个点之间的距离，即为相应时间间隔内物体的位移大小。

4.实验操作

(1)了解打点计时器的构造，把打点计时器固定在桌子上并将纸带穿过打点计时器的两个限位孔。

(2)把打点计时器的两个接线柱接到交变电源上(电源频率为50Hz，电磁打点计时器接8V低压交变电源，电火花计时器接220V交变电源)。

(3)启动电源，用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源。

(4)取下纸带从能够看清的某个点开始(起始点)，往后数出若干个点。如数出n个点，算出纸带从起始点到第n个点的运动时间t。

(5)用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。

5.注意事项

(1)打点前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。

(2)打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带。

(3)打点计时器不能连续工作太长时间，打完点之后应立即关闭电源。

(4)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕，即统一测