1、第 1 页 共 6 页 1.2 时间 位移、1.3 记录物体的运动信息 教案（粤教版必修 1）教学重点 时间和位移概念.教学难点 帮助学生正确认识生活中的时间与时刻和理解位移.教学方法 启发式、讨论式、归纳式.教学用具 多媒体课件、电磁打点计时器、纸带.课时安排 2 课时.三维目标知识与技能1.知道时间和时刻的区别和联系.2.理解位移的概念，了解路程与位移的区别.3.知道标量和矢量，知道位移是矢量，时间、时刻和路程是标量.4.了解打点计时器的计时原理，理解纸带中包含的物体运动的信息（时间、位移）.过程与方法1.围绕问题进行充分的讨论与交流，联系实际(如运动场)引出时间、时刻、位移、路程等.要使
2、学生学会将抽象问题形象化的处理方法.2.在记录物体的时间与位移实验时，要培养学生实验能力和动手操作能力,并培养学生的科学态度.情感态度与价值观1.通过时间、位移的学习，要让学生了解生活与物理的关系，同时学会用科学的思维看待事实.2.在学习过程中要让学生体会既要尊重科学，同时也要尊重社会的观点.3.认识实验对物理学研究的作用.4.从知识是相互关联、相互补充的思想中，培养同学们建立事物是相互联系的唯物主义观点.教学过程导入新课学会归纳师 请同学们阅读下列一段文字,然后用恰当的文字进行归纳.多媒体课件展示：空间和时间是物质存在的形式,不依赖于人们的意识而存在的客观实在，是永恒的.物质结构、运动状态和
3、物理特性都在时间和空间之中显现.“所有存在的基本形式是空间和时间，离开时间的存在和离开空间的存在同样是最大荒唐.”空间是物质存在的广延性;时间是物质运动过程的持续性和顺序性.时间和空间与物质运动有着密切不可分割的内在联系.运动就是时间和空间的直接统一，没有脱离物质运动的时间和空间，也没有不在空间和时间中运动的物质.就宇宙而言，空间和时间是无限的，空间无边无际，时间无始无终，就每一个具体的个别事物而言，则它在空间上和时间上都是有限的.生 就宇宙而言，空间和时间是无限的，空间无边无际，时间无始无终，就每一个具体的个别事物而言，则它在空间上和时间上都是有限的.引言：宇宙万物都在时间和空间中存在和运动
4、.我们每天按时上课、下课、用餐、休息.从幼儿园、小学、中学，经历一年又一年，我们在时间的长河里成长.对于时间这个名词，我们并不陌生，你能准确说出时间的含义吗？物体的任何机械运动都伴随着物体在空间中位置的改变，你们用什么来量度物体位置的改变呢？这就是我们今天要研究的课题时间和位移.第 2 页 共 6 页 推进新课一、时间与时刻 讨论与交流（播放 1 500 m 比赛的录像片断）如图 1-2-1 所示,在标准的运动场上将要进行 1 500 m 赛跑，上午 9 时 20 分 50 秒，发令枪响，某运动员从跑道上最内圈的起跑点出发，绕运动场跑了 3 圈多，到达终点，成绩是 4 分 38 秒.请根据上面
5、的信息讨论以下问题，并注意题中有关时间、时刻、路程、位置变化的准确含义.图 1-2-11.该运动员在哪几段跑道上做直线运动?在哪几段跑道上做曲线运动?2.该运动员从起跑点到达终点所用的时间是多少?（4 分 38 秒）起跑和到达的时刻分别是多少?（上午 9 时 20 分 50 秒、上午 9 时 25 分 28 秒）3.该运动员跑过的路程是多少?（1 500 m）他的位置变化如何?（起跑点到终点的连线）师 根据以上讨论与交流 ，能否说出时刻与时间的概念?生 时刻：表示某瞬时.在时间坐标轴上用一点来表示时刻.时刻跟瞬时速度或运动物体所经的位置相对应.时间：时间间隔的简称.两个时刻的间隔表示一段时间.
6、一段时间在时间坐标轴上用一线段表示.为了用具体数字说明时间，必须选择某一时刻作为计时起点，计时起点的选择是人为的.单位秒(s).常跟位移或平均速度相对应 .师 图 1-2-2 给出了时间轴，请你说出第 3 s、前 3 s、第 3 s 初、第 3 s 末、第 n s 的意义.图 1-2-2生 如图 1-2-3 所示.图 1-2-3课堂练习 以下表述指时刻的是( )，指时间的是( )A.某运动员跑百米用时 11.70 sB.某学校上午第一节课 8：15 正式上课C.1997 年 7 月 1 日零时，中国开始对香港恢复行使主权D.课间休息十分钟答案:BC AD以下提供几个课堂讨论与交流的例子，仅供参
7、考.讨论与交流1.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少时间？第 3 页 共 6 页 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 16：52参考答案:6 小时 59 分、15 小时 44 分、22 小时零 6 分.2.我国在 2003 年 10 月成功地进行了首次载人航天飞行.10 月 15 日 09 时 0 分， “神舟”五号飞船点火，经 9 小时 40 分 50 秒至 15 日 18 时 40
8、 分 50 秒，我国宇航员杨利伟在太空中展示中国国旗和联合国国旗，再经 11 小时 42 分 10 秒至 16 日 06 时 23 分，飞船在内蒙古中部地区成功着陆.在上面给出的时间或时刻中，哪些指的是时间，哪些又指的是时刻？参考答案:这里的“10 月 15 日 09 时 0 分” “15 日 18 时 40 分 50 秒”和“16 日 06 时 23 分”分别是指这次航天飞行点火、展示国旗和着陆的时刻；而“9 小时 40 分 50 秒”和“11 小时42 分 10 秒”分别指的是从点火到展示国旗和从展示国旗到着陆所用的时间.3.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
9、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 s 内飞行几百米；光穿过原子核的时间只有 1023 s，这样短的时间用手表计时显然是不行的.更糟糕的是，人们发现天体运动是不均匀的，彻底改革时间标准已迫在眉睫.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
10、钟系统的时间新标准：1 s 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 s.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 1 万倍.请问上述材料中的“分秒不差” “1023 s”“1967 年第 13 届国际权度会议” “30 万年” ，表示的是时间还是时刻？参考答案:时间 时间 时刻 时间二、路程和位移引言：中国西部的塔克拉玛干沙漠，是我国最大的沙漠，在沙漠中，远眺不见边际，抬头不见飞鸟.沙漠中布满了 100200 m 高的沙丘，像大海的巨浪，人们把它称为“死亡之海”.许多穿越这个沙漠的勇士常常迷路，甚至因此而丧
11、生.归结他们的失败原因都是因为在沙漠中搞不清这样三个问题：我在哪里？我要去哪里？选哪条路线最佳？而这三个问题涉及三个描述物体运动的物理量：位置、位移、路程.师 (投影中国地图)让学生思考：从北京到广州，观察地图，你有哪些不同的选择？这些选择有何相同或不同之处？生 从北京到广州，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，都是从北京来到了广州.师 根据上面的学习，你能给出位移及路程的定义吗？第 4 页 共 6 页 生 位移是从物体运动的起点指向运动终点的有向线段.位移是表示物体位置变化的物理量.位移是既有大小又有方向的物理量,是矢量.国
12、际单位为米(m).路程是质点实际运动轨迹的长度，是标量.以下提供几个课堂讨论与交流的例子，仅供参考.讨论与思考 11.（用课件展示中国地图）在地图上查找上海到乌鲁木齐的铁路.请根据地图中的比例尺，估算一下，坐火车从上海到乌鲁木齐的位移和经过的路程分别是多少？2.阅读下面的对话：甲：请问到市图书馆怎么走？乙：从你所在的市中心向南走 400 m 到一个十字路口，再向东走 300 m 就到了.甲：谢谢！乙：不用客气.请在图 1-2-4 上把甲要经过的路程和位移表示出来.图 1-2-4师 请你归纳一下：位移和路程有什么不同？生 1 位移是矢量，有向线段的长度表示其大小，有向线段的方向表示位移的方向.生
13、 2 质点的位移与运动路径无关，只与初位置、末位置有关.生 3 位移与路程不同，路程是质点运动轨迹的长度，路程只有大小没有方向，是标量.讨论与思考 2一位同学从操场中心 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.用有向线段表示他第一次、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:画图如图 1-2-5 所示.矢量相加的法则是平行四边形法则.图 1-2-5讨论与思考 3气球升到离地面 80 m 高空时，从气球上掉下一物体，物体又上升了 10 m 高后才开始下落，
14、规定向上方向为正方向.讨论并回答下列问题，体会矢量的表示方向.(1)物体从离开气球开始到落到地面时的位移大小是多少米？方向如何？(2)表示物体的位移有几种方式？其他矢量是否都能这样表示？注意体会“、”号在表示方向上的作用.解析:（1）80 m，方向竖直向下 （2）到现在有三种：语言表述法，如“位移的大小为 80 m，方向竖直向下” ；矢量图法；“、”号法，如“规定竖直向上为正方向，则物体的位移为80 m”.第 5 页 共 6 页 三、记录物体运动的时间与位移师 下面我们来学习一种能记录时间和位移信息的实验仪器.电磁打点计时器电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,如图 1-2-6 所示,工
15、作电压为 4 V6 V.当电源的频率是 50 Hz 时，它每隔 0.02 s 打一次点.通电以前，把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面.当接通电源时，线圈产生的交变磁场使振动片(由弹簧钢制成)磁化，振动片的一端位于永久磁铁的磁场中.由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化，在永久磁铁的磁场作用下，振动片将上下振动，其振动周期与线圈中的电流变化周期一致，即为 0.02 s.位于振片一端的振针就跟着上下振动起来,如图 1-2-7 所示.这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一列小点.图 1-2-6 图 1-2-7电火花打点计时器电火花打点计时器的外形如图 1-2-8 所示，它
16、可以代替电磁打点计时器使用，也可以与简易电火花描迹仪配套使用.图 1-2-8使用时电源插头直接插在交流 220 V 插座内，将裁成圆片(直径约 38 mm)的墨粉纸盘的中心孔套在纸盘轴上，将剪切整齐的两条普通有光白纸带(20 mm700 mm)从弹性卡和纸盘轴之间的限位槽中穿过，并且要让墨粉纸盘夹在两条纸带之间.这样当两条纸带运动时，也能带动墨粉纸盘运动，当按下脉冲输出开关时，放电火花不至于始终在墨粉纸盘的同一位置而影响到点迹的清晰度.也可以用上述尺寸的白纸带和墨粉纸带(位于下面) 做实验，例如在简易电火花描迹仪的导轨上就是这样放置的.还可以用两条白纸带夹着一条墨粉纸带做实验,用电火花打点计时
17、器做测量自由落体的加速度实验就是这样做的.墨粉纸可以使用比较长的时间，一条白纸带也可以使用 4 次，应注意降低实验成本.电火花打点计时器使用中运动阻力极小(这种极小阻力来自于纸带运动的本身，而不是打点产生的)，因而系统误差小，记时精度与交流电源频率的稳定程度一致( 脉冲周期不大于 50 s ，这一方面也远优于电磁打点计时器 )，同时它的操作简易，学生使用安全可靠(脉冲放电电流平均值不大于 5 A).师 打点计时器能记录哪些信息?生 时间和位移.下面的时间交给学生自主探究.第 6 页 共 6 页 课堂讨论多媒体课件展示：当伽利略在比萨大学念书时，他发现了他的第一个科学定律.在一个星期天礼拜仪式的
18、时候，偶然间从摆动的吊灯中，发现摆动物体的科学.16 世纪以前，人们尚未发明时钟，科学家对于短时间的测量都感到十分头痛.在没有任何测时器的环境下，伽利略就利用自己的脉搏跳动作为测时工具.他发现无论摆动距离的长短为多少，吊灯完成一次摆动所需的时间是一样的.他得出结论吊灯从一端摆动到另一端，每次摆动来回所花的时间是相同的；即使因风吹而令摆动幅度大小改变，但结果仍是不变.回到他在学校的住所后，他开始以家中的吊灯做实验.在吊灯上以不同长度的线悬挂重物，再以他唯一的测时器他的脉搏跳动，测量摆动的时间.虽然这样的方法并不精确，但可以肯定的是，他最初的想法是正确的.伽利略因此发现了摆的等时性，并公布了它的原
19、理：无论钟摆的幅度如何，完成一次摆动的时间皆同.单摆的等时性是奇特而引人入胜的物理现象之一,曾被一些人广泛演绎.有一则流传久远的演绎故事，说青年时的伽利略是在教堂里用自己的脉搏验证了单摆的等时性的，这则故事称颂了伽利略善用身边事物于科学研究.你对这则故事有怀疑吗?请说出你的理由.参考：（1）一个人难以一心二用，既测吊灯周期又数脉搏.（2）重而短的室内吊灯不会轻易摆动起来.（3）被认定当年的原始吊灯的制造年份晚于伽利略对这一问题的发现.（4）单摆的等时性完全不必附加计时的仪器.方法：做两个摆长尽量相同的甲乙两个摆，让甲摆摆幅大一些，乙摆摆幅小一些，并令其同时开摆，若它们摆动同步即可得证.实验探究
20、给你一块表，一枝彩色画笔，一条宽约 5 mm 的长纸带，请你设计一台 “打点计时器”.问：你用彩色画笔点出的两个相邻的点表示多长的时间?纸带上两个点之间的距离跟牵动纸带的快慢有什么关系?牵动纸带的快慢不均匀，对相邻两点所表示的时间有影响吗?（可以分小组让学生亲自操作一下）课堂小结时间和时刻这两个概念是同学们很容易混淆的，同学们要掌握时间坐标轴.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，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，物体的位移大小总是小于路程.布置作业课后练习.板书设计第二节 时间 位移第三节 记录物体的运动信息时间 在时间坐标轴上对应于一段时刻 在时间坐标轴上对应于一点位移 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 是质点运动轨迹的长度，是标量，取决于物体运动路径仪器 打点计时器记录时间和位移信
