1.下列说法中,关于时间的是( BCD ),关于时刻的是( A )
A.学校上午8点开始上第一节课,到8点45分下课
B.小学每节课只有40分钟
C.我走不动了,休息一下吧
D.邢慧娜获得雅典奥运会女子10000m冠军,成绩是30分24秒36
4.如果是直线运动,则位移Δx和初、末位置坐标x1 、x2的关系十分简单:Δx=x2 - x1。而且此式有着丰富的含义:Δx的数值表示位移的大小,Δx的正负表示位移的方向--正表示位移Δx的方向与x轴的正方向相同,负表示位移Δx的方向与x轴的正方向相反。
[范例精析]
例1 :分清几个概念和说法。 以后,我们在研究运动时,常常会要求出“物体在1秒末、2秒末(或第1秒末、第2秒末)的速度及位置”,也会要求“物体在1秒内、2秒内(或第1秒内、第2秒内)的位移和平均速度”。请问:
(1)其中哪个表示时刻、哪个表示时间间隔?
(2)“1秒内”和“第1秒内”的位移(以及平均速度)是同一概念吗?“2秒内”和“第2秒内”的位移(以及平均速度)是同一概念吗?
(3)“第2秒末的速度”与“第2秒内的平均速度”相同吗?
解析 (1)“1秒末、2秒末(或第1秒末、第2秒末)”表示时刻;“1秒内、2秒内(或第1秒内、第2秒内)”表示时间间隔。
(2)“1秒内”和“第1秒内” 的位移(以及平均速度)是同一概念。“2秒内”和“第2秒内”的位移(以及平均速度)不是同一概念。“2秒内的位移”表示2秒长的时间里的位移,“第2秒内的位移” 表示“第2秒”这1秒长的时间里的位移。
(3)不相同。前者是瞬时速度;后者是平均速度。
拓展 时间间隔Δt=t2- t1,如果初始时刻t1取为零时刻,则Δt = t2,也就是说在这种情况下时间间隔Δt就等于末时刻t2;反之,一般情况下时间间隔Δt不等于末时刻t2。
例2.如图1-2-1所示,一辆汽车在马路上行驶,t=0时,汽车在十字路口中心的左侧20m处,过了2秒钟,汽车正好到达十字路口的中心,再过3秒钟,汽车行驶到了十字路口中心右侧30m处,如果把这条马路抽象为一条坐标轴x,十字路口中心定为坐标轴的原点,向右为x轴的正方向,试将汽车在三个观测时刻的位置坐标填入下表,并说出前2秒内、后3秒内汽车的位移分别为多少?这5秒内的位移又是多少?
观测时刻 |
t=0时 |
过2秒钟 |
再过3秒钟 |
位置坐标 |
x1= |
x2= |
x3= |
解析:马路演化为坐标轴,因为向右为x轴的正方向, 所以,在坐标轴上原点左侧的点的坐标为负值。右侧的点的坐标为正值,即:
x1=-20m, x2=0, x3=30m。
前2秒内的位移Δx1=x2―x1=0―(―20)m=20m
后3秒内的位移Δx2=x3―x2=30m―0m=30m。
这5秒内的位移Δx3=x3―x1=30m―(―20)m=50m
上述位移Δx1、Δx2和Δx3都是矢量,大小分别为20、30和50m,方向都向右,即与x轴同方向。
[能力训练]
3.很多同学可能对物理学里引入“位移矢量”来研究运动觉得迷惑不解。当物体作曲线运动时,位移直线段与走过的“路径轨迹”完全不同,位移大小跟“路程”数值也大不相同,尤其是当物体走一封闭曲线如一圆周时,路程可以很大,而位移却总是为零,有人觉得很荒谬。其实这只是初学时的一种错觉,物理学家也是经过长期研究才克服“常识思维”的桎梏找到“位移”这个有效的物理量的。
确实,人走路的劳累程度、汽车耗油的多少是跟路程大小有关,但是只有位移才能仅由初、末位置唯一确定。而研究物体运动的目的就是找到“确定物体在任意时刻的位置”的方法。注:无论物体是作直线运动还是曲线运动,一段“无限小”的运动,其位移与路径总是可以看成重合,而用“高等数学”工具来研究物理,都是从研究“无限小运动”着手,因此,位移也可以用来研究曲线运动。
2.位移:从初位置到末位置的有向线段,叫做位移。它是表示位置变动(变化)的物理量。位移既有大小又有方向,它是一个矢量。矢量相加和标量相加遵从不同的法则(见后面“力的合成”)。
物体只有作单一方向的直线运动时,位移大小才等于路程,一般情况下位移大小不大于路程。
[要点导学]
1.如果用一条数轴表示时间,则时刻t就是时间轴上的一个点 ,时间间隔Δt就是时间轴上的一段线段。但是在日常语言中,我们用语比较混淆,大都不加区别地说成时间。如“时间还早”里的时间,就是时刻;说“一堂课时间有45分钟”,则是指时间间隔;有时“时间”又是指与“空间”对偶的概念--无限的时间轴的整体。因此我们在看书时要结合上下文正确理解。
9、一质点在x轴上运动,各个时刻的位置坐标如下表,则:
t/s |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
x/m |
0 |
5 |
4 |
-1 |
-7 |
1 |
⑴哪个时刻离开坐标原点最远,有多远?
⑵第几秒内位移最大?有多大?
⑶前3s内质点通过的路程为多大?
⑴4秒时刻离坐标原点最远,7m。
⑵第5秒内(即从4s到5s时刻位移最大,为8m。
⑶前3s内质点通过的路程为11m。
8、美国发射的哈勃望远镜在宇宙空间绕着地球沿一定轨道高速飞行,因出现机械故障,用航天飞机将宇航员送上轨道对哈勃望远镜进行维修.以 作参照系,宇航员相对静止时就可以实行维修工作;以 作参照系时,宇航员是在做高速运动.
哈勃望远镜 地球
7、下列情况中的运动物体,一定不能被看成质点的是 ( B )
A.研究绕地球飞行的航天飞机
B.研究飞行中直升飞机上的螺旋桨
C.研究从北京开往上海的一列火车
D.研究在水平推力作用下沿水平地面运动的木箱
6、某人坐在甲船中,他看到乙船在运动,那么相对河岸两船的运动情况不可能是( D )
A.甲船不动,乙船在运动 B.甲船运动,乙船不动
C.甲、乙两船都在运动 D.甲、乙两船运动方向一样,且运动快慢相同
5、下列关于位移和路程的说法,正确的是 ( CD )
A.位移是矢量,路程是标量,但位移的大小和路程总是相等
B.位移描述直线运动,路程描述曲线运动
C.位移仅取决于始末位置,而路程取决于实际运动路线
D.在某一运动过程中,物体经过的路程总大于或等于物体位移的大小
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