普通高中物理必修一 第一章第2节时间 位移

这是一篇关于时间、位移的竖屏思维导图，内容包括：时间和时间间隔、位置与位移、直线运动的位移、位移—时间图像、位移与时间的测量。作为备课参考。

• 普通高中物理必修一 第一章第2节 时间 位移
• 内容来源|普通高中教科书 物理 必修第一册 人民教育出版社 软件|亿图脑图MindMaster
• 要讨论物体位置随时间的变化，就要涉及位置、时间等概念。如果要准确地描述一辆行驶在北京长安街上的汽车所处的位置，你认为应该采用什么方法？你对时间是怎样认识的？
• 时间和时间间隔
• 时刻与时间间隔既有联系又有区别
  • 时刻与时间间隔
    • 上午8时上课 8时45分下课
      • 这里的“8时”“8时45分”是指这节课开始和结束的时刻。
      • 两个时刻之间的45min，则是这两个时刻之间的时间间隔。
  • 表示时间的数轴
    • • 在时间轴上，时刻用点表示。
      • 在时间轴上，时间间隔用线段表示。
• 平时说的“时间”，有时指的是时刻，有时指的时间间隔，要根据上下文认清它的含义。
• 位置和位移
• 坐标系
  • 为了定量地描述物体的位置，需要在参考系上建立适当的坐标系。
    • 要想说明地面上某人所处的位置，可以采用平面直角坐标系来描述。
    • 如果物体做直线运动，可以用一维坐标系来描述。
  • 一维坐标系建立的方法
    • 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。
    • 实例
      • 一辆在北京长安街上汽车的位置，可以用它的位置坐标准确地进行描述。
        • 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。
        • 汽车位置：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。
• 物体位置 变化的描述
  • • 路程
      • 路程是物体运动轨迹的长度。
        • 图中旅行者所经过的线路不同，说明这个人旅行的路程也不同。
    • 位移
      • 用 l 表示
      • 位移是用来描述物体位置的变化。
      • 位移，用由初位置指向末位置的有向线段来表示。
      • 只要物体的初、末位置确定，物体的位移就是相同的。
      • 位移不因路径的不同而改变
• 在物理学中，像位移这样的物理量叫作矢量，它既有大小又有方向；像温度、路程这样的我是量叫作标量，它们只有大小，没有方向。
• 直线运动的位移
• 一维坐标系中位移的表示
  • 物理情境
    • 做直线运动的物体，它的初位置为x1，末位置为x2。
  • 物体位移
    • 位移是由x1指向x2的有向线段。
      • 位移大小等于末位置与初位置坐标之差。
      • 用Dx表示位移，
      • 若Dx为正，则位移的方向指向x轴的正方向；若Dx为负，则位移的方向指向x轴的负方向。
• 思考与讨论 某物体从A运动到B点，坐标xA为5m，xB为2m，物体的位移大小等于多少？方向如何？
• 位移——时间图像
• 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。
    • 通过位置——时间图像能直观地看出物体在任意时刻的位置。
• 位移——时间图像
  • 将物体运动的初始位置选作位置坐标的原点O
    • 位置与位移大小相等（x=Dx）。
    • 位置——时间图像就成为了位移——时间图像，又称为x—t图像。
    • 从x—t图像可以直观地看出物体在不同时间内的位移。
• 位移和时间的测量
• 生活中，人们可以用多种方法记录某一时刻物体运动的位置，从而推断出它在一段时间内的位移。
  • 例如
    • 用照相的方法记录物体的位置，用钟表记录物体运动的时刻。
    • 用频闪照相的方法同时记录物体运动的时间和位置。
    • 学校实验室中常用打点计时器来记录时间和位移。
  • 打点计时器
    • 电磁打点计时器
      • 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。
      • 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，就可以了解物体运动的情况。
    • 电火花打点计时器
      • 计时原理与电磁打点计时器相同。
      • 在纸带上打点的不是振针和复写纸，而是电火花和墨粉。
• 实验： 练习使用打点计时器
  • 了解打点计时器的构造，然后把它固定好。
  • 安装纸带。
  • 启动电源，用手水平拉去纸带，纸带上就打出一行小点。随后关闭电源。
  • 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。例如数出n个点，算出纸带从起始点到第n个点的运动时间t。
  • 用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。
  • 测量之前，先设计一个表格，用来记录时间及位移。
  • 通过测量仪器直接读取的数据是原始数据。它是宝贵的实验资料，要如实记录，妥善保存。
• 科学漫步 全球导航卫星系统
• 全球导航卫星系统（GNSS）是目前广泛应用的新一代导航定位系统，利用近地空间的卫星为各类用户提供可靠和高精度的定位、导航和授时服务。
  • 全球导航卫星系统一般分为空间部分、地面测控部分和用户三大部分。
    • 空间部分即导航卫星系统，一般由数十颗卫星组成，每颗卫星可以发送导航卫星信号，编织成细密的网络，使得地球上任何地点任意时刻都能观测到4颗以上的导航卫星。
    • 地面测控部分负责操控系统和向卫星注入导航电文等。
    • 用户通过接收机能够接收导航卫星发送的信号，并精准地进行定位、授时和测速。
  • 全球导航卫星系统能够在全球范围内实时、全天候和全天时地提供服务。
    • 全球导航卫星系统不受地域和天气影响，全球任何时刻都能得到持续可靠的定位服务。
    • 身边的车载导航、手机定位、机场调度、海事救援和地质测绘等，都有广泛的应用。
  • 常用的全球导航卫星系统
    • 美国的全球定位系统（GPS）、我国的北斗系统（COMPASS）、俄罗斯的格洛纳斯系统（GLONASS）和欧盟的伽利略系统（GALILEO）。
    • 2012年我国的北斗系统开始为亚太地区提供定位、导航和授时服务，2020年该系统实现在全球范围内提供服务。
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