必修一第一章第一节运动的描述经典课件

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1、第一章第一章 运动的描述运动的描述不了解运动，就不了解自然。亚里士多德1.质点质点 参考系参考系 坐标系坐标系 各种形态的运动各种形态的运动热运动热运动 组成微观世界的粒子的活动。政治运动政治运动 人类社会中，某些利益群体为实现某种利益诉求而进行的政治斗争。如：辛亥革命 五四运动 机械运动机械运动 物体物体的空间空间位置随时间时间变化的过程。机械运动是最基本最简单的运动形态。力学是机械运动是最基本最简单的运动形态。力学是研究物体机械运动规律的物理学分支。它所研究研究物体机械运动规律的物理学分支。它所研究的核心问题是：物体在何时运动到何位置。的核心问题是：物体在何时运动到何位置。描述运动的困难描

2、述运动的困难 每个物体有大小和形状。通常情况，物体上的每个点的运动情况都是不同的。如果物体都可以看作一个点点问题将得以简化。思考思考 在现实中，研究物体的运动问题时，可以将物体视为“点”？请举几个例子，并说明其中的道理。总结总结 研究的问题无需关注物体大小、形状或将物体上的某个点的运动代替整个物体的运动后，对于研究的结果没有重大影响，就可以将一个具有质量的点代替这个物体。物体和质点 物理学是一门研究模型的学科，物理学发展的物理学是一门研究模型的学科，物理学发展的过程是不断构建、完善和应用物理模型的过程。过程是不断构建、完善和应用物理模型的过程。“模型模型”的特征与的特征与“理想化理想化”的的思

3、维本质思维本质 模型是“假”的 模型很象“真”的 抓住“主要因素”忽略“次要因素”“理想化理想化”的条件的条件 能否进行“理想化”的简化取决于研究问题的性质。模型的分类模型的分类 对象模型：质点 刚体 过程模型：匀速运动 质点质点 具有一定质量但没有大小、形状的物体“质点”模型问题与练习ACDF 问题问题1分析下列运动，能把物体看作质点的是（）A.研究邢慧娜在万米长跑中不同阶段的快慢 B.观看花样滑冰运动员在比赛中的表演 C.研究运动中的人造卫星的轨道 D.研究在空中飞旋的乒乓球轨道 E.研究乒乓球的各种旋转打法 F.研究火车从北京到上海运行需要的时间问题与练习无法判断无法判断 问题问题2例：

4、研究下列情况中哪些运动的物体可以看作质点（）A.从北京开往天津的火车 B.匀速转动的圆盘 C.荡秋千的小孩 D.转动的门窗参考系与坐标系 看图分析看图分析 教材P10中图1.1-3及图1.1-4。参考系参考系 一切物体都是运动的，即运动具有绝对性。判断物体位置随时间的变化，需要选择一个假定静止的物体作为参考标准，这个物体称为参考系参考系（参照物参照物）。参考系的选择不同，物体的运动情况可能不同。即运动的相对性。一般在研究地面物体时选择地面为参考系。坐标系坐标系 为标定物体位置，在参考系上建立坐标系。坐标系是参考系的数学表达，包括：原点原点 坐标轴坐标轴 标度标度 正方向正方向。位置 思考思考

5、今天上学时你忘记带教材，家人需要将其送到学校。他最需要了解的信息是什么？位置位置 物体在参考系中的坐标称为物体的位置。oxzyA(x0,y0,z0)物体在三维空间中的位置物体在三维空间中的位置空间位置的标定 二维空间坐标系二维空间坐标系 一维空间坐标系一维空间坐标系2 1 0 1 2 3 4 5 6 x/mvx/my/mox0y0A（x0，y0）汽车位置：5.2m STICKER操作惯例操作惯例：以参考系为原点，以运动方向为正方向建立坐标系。科学漫步 全球卫星定位系统全球卫星定位系统（教材P11）1.GPS此刻位于我国哪个城市？2.从显示屏上你还能获得哪些信息？3.GPS系统的基本原理是什么？

6、2.时间和位移时间和位移时刻与时间（间隔）练习练习 请在时间轴上标注内容：第1秒末 第3秒末 第3秒初 第1秒 第2秒 前1秒 前3秒0 1 2 3 4 5 t/s第第1s末末第第3s末末第第3s初初第1s第2s前1s前3s 时刻时刻 时间轴上的点表示时刻。时间（间隔）时间（间隔）时间轴上的线段表示时间。提示：提示：生活中我们经常混淆“时刻”与“时间”，如：“今天早自习你又迟到，一点没有时间观念！”在物理学中它们的含义有明确的区别。7.5km全程全程11.2km功能功能 查找查找 常用常用 设置设置时间时间00:13事件1 GSGPS系统规划的行车路线系统规划的行车路线 你希望GPS系统为你提

7、供什么帮助？屏幕右下角的信息是何含义？蓝色线条表示什么？红色线条表示什么？红色数字标注是何含义？事件2 你的旅程安排你的旅程安排7月月28日日 北京北京7月月29日日 乌鲁木齐乌鲁木齐7月月31日日 格尔木格尔木8月月2日日 成都成都 你每天向家人报告你的旅程，你的家人希望得到什么信息？与事件1有何不同？8月月4日日 香港香港路程与位移 路程路程 物体运动的轨迹长度称为路程。“位置的变化位置的变化”的含义的含义 1.位置变化了多远多远的距离？2.位置朝哪个方向方向变化的？位移位移 意义：描述物体位置的变化。矢量：既有大小又表示方向。符号：x 单位：米（m）表达：由初位置指向末位置的有向线段。大

8、小：有向线段的长度。方向：箭头所指的方向。oyxl1l2xN花园桥花园桥七贤村七贤村首师大附中首师大附中400m300m西三环中路西三环中路北洼路北洼路 问题问题1 你从花园桥经过七贤村路口到首师大附中。求这一过程的路程和位移。问题与练习路程：路程：700m位移：位移：500m 西偏南西偏南37 2 1 0 1 2 3x/mt1xAt2xB 问题问题2 物体从位置xA移动到xB，请画出并求解这一过程的位移。x(1)(3)4mBAxxx 位移：位移：4m x轴负方向轴负方向标量与矢量 标量标量 只有数值大小，没有方向的量。如：时间 温度 功 运算法则：算术加减法则 矢量矢量 既有大小又有方向的量

9、。如：位移 速度 力 *运算法则：三角形法则（教材P13 思考与讨论）x1x2x将矢量将矢量x1、x2首首尾相接，从尾相接，从x1矢矢尾指向尾指向x2矢端的矢端的矢量为这两个矢量矢量为这两个矢量之和之和x。12xxx 12xxx 将矢量将矢量x、x1矢矢尾相接，从尾相接，从x1矢矢端指向端指向x矢端的矢端的矢量为这两个矢量矢量为这两个矢量之差之差x2。作业布置与要求 作业要求作业要求 在作业本上完成作业。作业本分栏使用。不抄题，注明页码及题号。按具体要求写清必要的过程分析，图形操作，求解过程、结果等。作业清单作业清单练习册：P7：6 要求画图，建立地理坐标系，标注旗杆及汽车位置。P8：4 要求

10、画图，标注位移及路程（分清颜色），写明求解过程。P8：7 要求画图，以幻灯片规范格式标注。（本题只文科作）P9：9 要求画图，建立坐标系（包含四要素）。3.运动快慢的描述运动快慢的描述速度速度思考 人们如何比较物体运动的快慢？人们如何比较物体运动的快慢？x1x2 txxt1t2 在相等的时间内比较通过的位移 在通过相等的位移时比较时间变化率 思考思考 若两者的位移和时间均不相同，能否比较物体运动的快慢？比值定义法比值定义法 位移与发生这段位移所用时间的比值可以反映运动的快慢。xvt 物理量随时间变化率物理量随时间变化率 物理量的变化与发生这段变化所需时间的比值称为这个物理量随时间的变化率。它可

11、以反映这个物理量变化的快慢。这样的情况还有很多，如：功率等。单位：米/秒（m/s或ms-1）平均速度 一张闪光照片一张闪光照片 思考思考 小球做什么运动？如何描述小球运动的快慢？平均速度（矢量）平均速度（矢量）定义：物体在一段时间内一段时间内发生的位移与这段时间的比值。它只能粗略地粗略地描述变速运动的快慢。xvt 方向：运动方向（位移的方向）。每间隔每间隔0.1s拍摄一次拍摄一次对运动的分割 分割小球的运动分割小球的运动 由此可以看出：以更小的时间间隔分割运动过程，用更多组平均速度数据共同描述这个过程时，对运动的描述会越精细（微分思想）。每间隔每间隔0.1s拍摄一次拍摄一次1v2vT=1s1v

12、2v3v4vT=0.5s瞬时速度 瞬时速度（矢量）瞬时速度（矢量）定义：运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度。准确地讲，瞬时速度是物体在某时刻前后无穷短时间内的平均速度。(0)xvtt 大小：速度矢量的大小，也称为速率。方向：运动轨迹的切线方向。11()xt1v2v22()xt33()xt3vv 汽车的速汽车的速度表指针反映度表指针反映的是什么？的是什么？常见物体的速度问题与练习 问题问题1 汽车在1分30秒时距离坐标原点-300m，在2分55秒时距离坐标原点+1400m，请你画出草图并求出这段时间内汽车行驶的平均速度。300 0 1400 x/mt2=175sx2t1=90sx1x2121

13、(1400)(300)20m/s 17590 xxxvxttt方向为 轴正向v提示：提示：1.平均速度是矢量，必须表明方向。2.注意本题求解过程中的图形操作规范和符号运算规范。问题与练习 问题问题2 运动员百米训练时，前2秒内的位移为17m，第3秒内的位移为11m，第4秒内的位移为12m，求：（1）这三段时间的平均速度分别是多大？（2）这4秒内的平均速度是多大？答案答案：（：（1）8.5m/s，11m/s，12m/s （2）10m/s提示：提示：1.一个运动过程的不同阶段的平均速度往往是不同的。因此在表述平均速度时必须先明确“哪一段过程的”或“哪一段时间的”。2.用多个平均速度描述运动更加精细

14、。3.平均速度不是速度的平均值。*平均速率 思考思考 甲、乙两位同学用不同的时间围绕操场跑了一圈，都回到了出发点，他们的平均速度相同吗?怎样比较他们运动的快慢?答案：相同，均为零。答案：相同，均为零。平均速率（标量）平均速率（标量）定义：物体运动通过的路程与所用时间的比值。lvt率 练习练习 一同学绕400米跑道跑了三圈，用时5分钟，求此过程的平均速度和平均速率。答案：答案：0，4m/s4.实验：用打点计时器测速度实验：用打点计时器测速度实验室基本行为规范 进入实验楼区请保持安静。进入实验楼区请保持安静。实验室座次应固定，由课代表记录备案。实验室座次应固定，由课代表记录备案。在实验室就坐后，在

15、实验室就坐后，未经允许不可随意触动实验未经允许不可随意触动实验器材及桌面电源器材及桌面电源。实验结束后应自觉将实验仪器拆卸摆放整齐，实验结束后应自觉将实验仪器拆卸摆放整齐，必须由课代表检查同意后方可离开。必须由课代表检查同意后方可离开。未经检查而未经检查而离开的学生对出现的损坏、丢失仪器等问题负全离开的学生对出现的损坏、丢失仪器等问题负全责责。离开前将圆凳放回原位。离开前将圆凳放回原位。爱护实验室中的所有设备、仪器，保持实验室爱护实验室中的所有设备、仪器，保持实验室整洁卫生，不得带入食品、饮料等无关物品。整洁卫生，不得带入食品、饮料等无关物品。实验准备 电磁打点计时器和电火花计时器分别使用什么

16、电源？它们的打点周期是多少？用毫米刻度尺测量长度时，下列结果哪一个是正确的?A.1.45mm B.23.7cm C.0.041m D.0.3450m 表1数据栏中的x和t表示位移和时间还是位置和时刻？教材估算瞬时速度的方法是什么？实验报告中估算瞬时速度的方法是什么？根据实验报告的要求，表3数据栏中的t应如何填写？0 cm 1 2 3 4 5 6 7 20.5mm36.0mm50.0mm打点计时器 电磁打点计时器电磁打点计时器 使用4-6V、50Hz交流电源，打点周期0.02s。操作注意：先接通电源，再释放纸带。电火花计时器电火花计时器 使用220V、50Hz交流电源，打点周期0.02s。实验过

17、程与实验报告 实验目的实验目的 知道打点计时器的结构用途，会使用打点计时器。初步学习利用图像处理数据的方法。实验原理实验原理 利用打点计时器在纸带上记录每经过0.02s物体运动的位置。计算平均速度，估计瞬时速度。实验器材实验器材 打点计时器 固定夹 学生电源 纸带 刻度尺 实验方法与步骤实验方法与步骤 （1）将打点计时器固定安装在桌面上，并与电源正确连接。（使用交流低压6V输出端或交流220V输出端）（2）将复写纸和纸带正确装入打点计时器。实验过程与实验报告 （3）打开电源打点计时器正常工作。水平拉动纸带，在纸带上打出合适的点迹后关闭电源。（4）选择点迹清晰、间隔适当的一段纸带处理数据。（5）

18、整理实验器材，实验结束。实验过程与实验报告实际点实际点 计数点计数点0 1 2 3 4 5 6 7T0.1s 实验测量与数据处理实验测量与数据处理绘制位移随时间变化图像绘制位移随时间变化图像 用刻度尺分别测量0号计数点到1、2、38号计数点的距离，并将各点坐标及对应的时刻数据填入表1中。根据数据描绘位置时间图像（x-t图像）。位移的测量位移的测量 长度测量结果应包含准确数字准确数字和估计数字估计数字。毫米刻度尺读数规则为.mm。绘制速度随时间变化图像绘制速度随时间变化图像 用刻度尺测量02号计数点、24号计数点的位移。将位移和对应的时间数据填入表2中。计算各段的平均速度。将上述各段的平均速度近

19、似看作每段时刻中点的瞬时速度，抄入表3，并填上各个速度所对应的时刻。根据表3的数据，绘制速度时间图像（v-t图像）实验过程与实验报告组 别12345678 x(m)t(s)表1实验过程与实验报告组 别123456x(m)t(s)表2(m/s)v组 别123456 t(s)v(m/s)表3实验过程与实验报告描绘图像描绘图像（1）建立坐标系。标注原点、物理量及单位。（2）规划标度。观察实验数据，制定合适的标度。尽可能充分利用坐标纸。标度一般以10、20或50分度划分。（3）描绘图线。根据数据用“”描点。（4）拟合曲线。观察数据点的分布趋势。用光滑曲线或直线连接尽可能多的点，使其余点尽量均匀分布在线

20、的两侧。t/sx/m00.2 0.4 0.6 0.825 20 15 10 5离散点 拟合含有拟合含有“推测推测”与与“取平均取平均”的意义的意义实验过程与实验报告 误差分析与实验结论误差分析与实验结论数字化实验室与数字化物理实验首师大附中数字化实验室简介 本实验室创建于2005年，是当时北京市罕有的几个中学数字化物理实验室之一。它包括传感器实验平台和计算机仿真实验平台两大部分。其中配备了力学、电磁学、光学、声学、热学、原子物理学等众多传感器及模拟或数字电路教学板设备，能够在这里完成几乎全部初高中物理实验。该实验室可支持整班建制的教学活动，也可开展选修课或课外小组活动。在这里还可以利用计算机仿

21、真物理实验平台模拟物理过程，分析动态变化或制作物理仿真课件。本学期选修课为数字化物理实验，主要内容包括：认识传感器、完成规定的传感器实验和自主探究性传感器实验等三部分。名额40人。数量有限，报完为止。5.速度变化快慢的描述速度变化快慢的描述思考 速度是标量还是矢量？速度是标量还是矢量？对对“速度发生了变化速度发生了变化”这句话你如何理解？这句话你如何理解？在上节课你拉动纸带的过程中速度变化了吗？在上节课你拉动纸带的过程中速度变化了吗？在你学过的物理量中有没有可以描述速度变化在你学过的物理量中有没有可以描述速度变化的物理量？的物理量？速度变化量 速度变化量（矢量）速度变化量（矢量）意义：描述速度

22、的变化。定义：末速度与初速度的差。0tvvv *运算法则：三角形法则 一维（直线）运动的速度增量一维（直线）运动的速度增量v0vtvvvv0vt加速运动过程加速运动过程v0vt减速运动过程减速运动过程 求解一维运动过程速度变化量，矢量运算法则退化为代数运算法则，正负号表示速度的增减。方向可由图形操作来确定。新浪汽车网页上的一张截图 请比较两种车型的加速性能请比较两种车型的加速性能8.312.10-100Km/h加加速时间速时间(s)280/1500-4200170/4000最大扭矩最大扭矩(N.m)147/5000-620088/5200最大功率最大功率(kw)19841984排量排量(mL)

23、2.0L/直列四缸直列四缸/4气阀电控燃油气阀电控燃油缸内直喷缸内直喷/涡轮增压涡轮增压直列直列4缸缸MPI电喷汽油机电喷汽油机发动机型式发动机型式迈腾迈腾2.0T+DSG自动自动明锐明锐2.0手动手动车型车型初始速度初始速度m/s 经过时间经过时间s 末速度末速度m/s速度变化速度变化量量 m/s每秒速度每秒速度变化量变化量m/s2A 自行车下坡 231193B 公交车出站 03662C 某舰艇出航 020660.3对几组数据的分析 请比较三个过程的速度变化量。请比较三个过程的速度变化量。请判断哪个过程的速度增加得最快请判断哪个过程的速度增加得最快？速度变化量是否可以反映速度变化的快慢？速度

24、变化量是否可以反映速度变化的快慢？加速度 加速度（矢量）加速度（矢量）意义：描述速度变化的快慢。定义：速度变化量与速度变化所用时间的比值。vat 方向：速度变化量的方向。单位：米每二次方秒（m/s2）一维（直线）运动的加速度一维（直线）运动的加速度vv0vt加速运动过程加速运动过程v0vt减速运动过程减速运动过程aav STICKER符号惯例符号惯例 在运动学中，通常以初速度方向为正方向。因此，在加速运动中加速度与初速度同向，为正；在减速运动中加速度与初速度反向，为负。一些物体运动的加速度一些物体运动的加速度a/(ms-2)炮弹在炮筒中炮弹在炮筒中 5104 赛车起步赛车起步 4.5 跳伞者着

25、路时跳伞者着路时 24.5 汽车起步汽车起步 约约2 喷气式飞机着路时滑行喷气式飞机着路时滑行 58 无轨电车起步无轨电车起步 约约1.8 汽车急刹车汽车急刹车 46 旅客列车起步旅客列车起步 约约0.35问题与练习 问题问题1 步枪子弹射出时速度为900m/s，经过的时间只有0.001s，则子弹加速度是多少？vv0=0vt规定正方向规定正方向a520(900)09 10 m/s0.001tvvvatt提示：提示：仅仅知道“什么是矢量”并不意味着矢量概念的确立。更重要的是在行动中能够自觉地进行矢量运算的操作。这包括：图形运算操作过程和一维代数运算过程（规定正方向）。问题与练习 问题问题2 一物

26、体作变速直线运动，某时刻速度的大小为4m/s，方向向右。2s后速度的大小变为10m/s。求在这2s内：（1）物体速度的变化量。（2）物体速度的变化率。（3）物体运动的加速度。vv0vta规定正方向规定正方向vv0vta规定正方向规定正方向6m/s或或-14m/s3m/s2或或-7m/s23m/s2或或-7m/s2提示：提示：在进行代数运算过程之前，必须先进行图形运算操作。问题与练习 问题问题3 关于速度和加速度的关系，判定下列说法是否正确，并举例说明。（）A速度大，加速度一定大B速度的变化越大，加速度一定越大C速度的变化越快，加速度一定越大D速度为零，加速度一定为零E加速度减小，速度一定减小F

27、速度方向向东，加速度方向可能向西G速度变化方向为正，加速度方向可能为负CF速度、速度变化量与加速度的对比速度v速度变化量v加速度a物理意义位置变化的快慢位置变化的方向速度变化的多少速度变化的方向速度变化的快慢速度变化的方向定义方法比值定义差值定义比值定义性 质矢量矢量矢量单 位m/sm/sm/s2实 质变化率变化量变化率 请完成下表请完成下表6.图像对运动的描述图像对运动的描述位置随时间变化图像 匀速直线运动的匀速直线运动的x-t图像图像2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x/mt=1st=0t=2st=3st=4st=5s0 x/mt/s 1 2 3 4 5 610 8 6

28、 4 2轴：轴：t自变量（因）自变量（因）x因变量（果）因变量（果）点点：（：（tA,xA）tA时刻的位置时刻的位置xA线：函数（线：函数（x=vt）运动过程（匀速直）运动过程（匀速直线运动）线运动）斜：斜率速度斜：斜率速度v2121tanxxxkvtttxt（t2,x2）（t1,x1）问题与练习 请根据图像画出运动情境图请根据图像画出运动情境图oxt xAAtCCx0规定正方向规定正方向xAt=0vxBBtBx0规定正方向规定正方向xBt=0vt=tBx0规定正方向规定正方向t=0vt=tc截：纵轴截距零时刻的位置截：纵轴截距零时刻的位置 请目测比较请目测比较B、C两物两物体的速度大小。体的

29、速度大小。vCvB知识拓展 分组实验中的分组实验中的x-t图像图像oxttx1tx2 将图线分割，每段时间内的平均速度等于图线在这段的割线斜率。如果分割的时间间隔无限小，这段时间的平均速度则转化为某时刻的瞬时速度。割线将与这一时刻的切线重合。也就是说，在x-t图像中曲线在某点的切线斜率表示该点对应时刻的瞬时速度。过原点的直线是曲线图像的特例，反映了一个匀速直线运动过程。红线表明物体先加红线表明物体先加速运动后减速运动。速运动后减速运动。速度随时间变化图像 匀速直线运动的匀速直线运动的v-t图像图像ovt轴：轴：t自变量（因）自变量（因）v因变量（果）因变量（果）点点：（：（tA,vA）t时刻的

30、速度时刻的速度v线：函数运动过程（匀速直线运动）线：函数运动过程（匀速直线运动）面：图线与其在横轴投影所围的面积面：图线与其在横轴投影所围的面积位移位移截：纵轴截距零时刻的速度截：纵轴截距零时刻的速度速度随时间变化图像 描述描述AB两个物体运动的两个物体运动的v-t图像图像tv2tv1 红线表明物体做加速度先红线表明物体做加速度先增大后减小的加速运动。增大后减小的加速运动。ovtAB斜：斜率加速度斜：斜率加速度a2121tanvvvkatttovttv1v2t*瞬时加速度：瞬时加速度：(0)vatt 问题与练习 请根据图像画出运动情境图请根据图像画出运动情境图ovt vAAx0规定正方向规定正

31、方向vvBBtB截：纵轴截距零时刻的速度截：纵轴截距零时刻的速度v0=vAt=0ax0规定正方向规定正方向vv0=vBt=0avt=0t=tBtCCvCx0规定正方向规定正方向vv0=vCt=0avt=0t=tC 请目测比较请目测比较B、C两物两物体的加速度大小。体的加速度大小。aCaB作业与要求 作业本作业作业本作业（1）P10.5绘制情景图（2个），表明公式及计算过程。（2）P11.8绘制情境图，写明求解过程。（3）P13.7绘制纸带，在上面标注各已知的距离数据，和待解的距离。并用语言（文字）表述题中“在等时间内位移的增加量相等”这一句话的含义。（4）P14.5绘制情境图，图中表明坐标系、

32、位置、速度、加速度的方向，分清初末状态及时刻。（5）进行章节复习，下周考试。做第一章知识结构图（只允许使用作业本一页）练习册作业练习册作业 将练习册P20页前（第一章全部内容）完成。章节总结无字天书的第一页运动的描述参考标准参考系运动描述物理量图像x-t图像v-t图像速度速度位置位置位移位移速度速度变化量变化量加速度加速度位置的位置的变化变化位置变位置变化快慢化快慢速度的速度的变化变化速度变速度变化快慢化快慢随时间随时间变化率变化率 运动描述的阶梯结构运动描述的阶梯结构研究对象物体质点理想化艺术的美庄重与幻化的结合庄重与幻化的结合完美与残缺的统一完美与残缺的统一动感与稳定的和谐动感与稳定的和谐11.0cm6.8cm“美”究竟是什么？直到目前没有人能够给出一个明确的定义。但是，“美”一定是使人类感到“愉悦”的一种主观体验！它与人类对自身的某种“崇拜”有关。古希腊人认为“人体是最美的容器”科学的美对称的美简约的美自洽的美守恒的美 科学美的科学美的“定义定义”：一张情境图的绘制t=0v1v2t=0 t=t2x1xt=t60