1.2 时间、位移 （导学案）-【优学堂】2024-2025学年高一上学期物理同步高效备课（人教版2019必修第一册）

1.2时间、位移 1．知道时刻和时间间隔的区别和联系。 2.知道位移和路程的联系及区别，初步了解标量和矢量的区别。 3.知道坐标系，会用一维坐标系描述直线运动物体的位置和位移。 4.理解位移—时间图像的意义，能根据图像直观地描述物体的位置和位移。 5.了解打点计时器的工作原理，并会用打点计时器记录、测量物体运动的时间和位移。 知识点一：时刻和时间间隔 1．时间：有时指 ，有时指 ，要根据上下文认清它的含义。 2．时刻和时间间隔的联系：两个时刻之间的间隔即为时间间隔。 3．用数轴表示时刻和时间间隔：在表示时间的数轴上，时刻用 表示，时间间隔用 表示。 时刻指一瞬间，所以当时间间隔很短很短时，即可视为时刻，这种理解正确吗？ 不正确。因为即使时间间隔很短很短，在表示时间的数轴上，它仍有一定长度，而不是一个点。 1．时刻和时间间隔的表示方法 (1)时刻：在表示时间的数轴(时间轴)上，时刻用点来表示，如第2 s末、第2 s初等，是状态量。如图所示。 (2)时间间隔：时间间隔指的是两时刻之间的间隔，在时间轴上用一段线段来表示，如2 s内、第2 s内等，是过程量。如图所示。 2．时刻和时间间隔的区别与联系 时刻 时间间隔 区别 (1)时刻指一瞬间 (2)对应时间轴上的一个点 (3)只有先后的区分，没有长短之分 (1)时间间隔指两时刻之间的间隔 (2)对应时间轴上的一段线段 (3)有长短之分 联系 (1)若用t1和t2分别表示先、后两个时刻，用Δt表示两个时刻的时间间隔，则Δt＝t2－t1 (2)时间轴上的两个点无限靠近时，它们间的时间间隔就会趋近于0，两时刻近似相同 注意：生活中所谓的时间，既有可能指时间间隔，也有可能指时刻，要注意体会、区分。 【预习检测1】（22-23高一上·河北沧州·期中）下列计时数据指时间间隔的是（　　） A．2022年9月6日10时24分，酒泉卫星发射中心成功将微厘空间一号S3/S4试验卫星发射升空 B．某同学在校运动会上110m跨栏成绩是14. 10s C．一辆汽车在第10s末开始加速行驶 D．我们12时15分开始吃午饭 【巩固训练1】（2024高二下·湖南·学业考试）“前3s”“第3s末”分别指的是（　　） A．时间间隔、时间间隔B．时刻、时刻 C．时刻、时间间隔 D．时间间隔、时刻 知识点二：位置和位移 1．坐标系 (1)建立坐标系的目的：为了定量地描述物体的 ，需要在 上建立适当的坐标系。 (2)常见坐标系的种类：若想说明地面上某人所处的位置，可以采用 坐标系来描述；如果物体做直线运动，可以用 坐标系来描述。 (3)一维坐标系的建立方法：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 ，规定好坐标轴的 和 ，物体的位置就可以用它的 来描述。 2．路程和位移 (1)路程：物体 的长度。 (2)位移 ①物理意义：描述物体 的物理量。 ②定义：由 指向末位置的 。如图中l所示。 3．矢量和标量 (1)矢量：既有大小又有 的物理量，如位移。 (2)标量：只有 没有方向的物理量，如温度、路程。 微点拨：(1)位移与路程永远不可能相同。因为位移是矢量，既有大小又有方向；而路程是标量，它只有大小没有方向。 (2)位移的大小与路程有可能相等。 物体在某段时间内路程为零，位移一定是零吗？位移为零，路程一定是零吗？ 路程为零，则物体位置保持不变，位移一定是零。位移为零，路程不一定是零，如运动一段时间回到出发点。 位移与路程的区别和联系 位移 路程 区别 物理意义 描述质点的位置变化，是从初位置指向末位置的有向线段 描述质点实际运动轨迹的长度 标矢 性 既有大小，又有方向，是矢量 有大小，无方向，是标量 相关 因素 由质点的初、末位置决定，与质点运动路径无关 既与质点的初、末位置有关，也与质点运动路径有关 联系 (1)都是描述质点运动的空间特征的物理量； (2)都是过程量； (3)位移的大小不大于相应的路程，只有质点做单向直线运动时，位移的大小才等于路程 【预习检测2】（23-24高一下·湖南株洲·开学考试）一个小球从距地面4m高处落下，被地面弹回，在距地面1m高处被接住。坐标原点定在出发点，向下为坐标轴的正方向。则小球的出发点、落地点、接住点的位置坐标分别是（　　） A．2m  -2m  -1m B．-2m  2m  1m C．0  4m  1m D．0  4m  3m 【巩固训练2-1】（23-24高一上·广东揭阳·期末）下列关于路程和位移的说法，正确的是（　　） A．位移就是路程 B．位移的大小永远不等于路程 C．若物体做单一方向的直线运动，位移的大小就等于路程 D．位移是标量，路程是矢量 【巩固训练2-2】（2024高一·全国·专题练习）如图所示，某人沿着倾角为45°的楼梯从一楼A位置走到了二楼B位置，如果楼梯间的宽度为L，则人的位移大小和路程分别为（　　） A．2L，L B．2L， C．L，2L D．L， 知识点三：直线运动的位移 如图，做直线运动的物体，它的初位置为x1，末位置为x2，则物体的位移应该是由 的有向线段，其大小等于末位置与初位置坐标之 。用Δx表示位移，则Δx＝ 。 若Δx为正，则位移的方向指向x轴的 方向；若Δx为负，则位移的方向指向x轴的 方向。 做直线运动的物体，其运动的位置坐标与坐标原点的选取有关吗？位移与坐标原点的选取有关吗？ 位置坐标与坐标原点的选取有关，但位移与坐标原点的选取无关。 直线运动位置和位移的表示 【预习检测3】关于路程和位移，下述说法中正确的是(　　) A．直线运动中位移的大小必和路程相等 B．两次运动的路程相同时位移也必相同 C．若质点从某点出发后又回到该点，不论怎么走位移都为零 D．学校运动会中的铅球比赛，铅球在空中运动的位移大小等于路程 【巩固训练3】如图所示，小明在游泳池中沿直线游泳，从a点出发，经b、c、d再返回a点，若以b点为坐标原点，水平向右为正方向，建立一维坐标系，则下列说法正确的是(　　) A．a点位置坐标为20 m B．从b经c、d再返回到a点，位移为20 m C．从b经c、d再返回到a点，路程为80 m D．从a点出发，经b、c、d再返回到a点，位移为－20 m 知识点四：位移—时间图像 在直角坐标系中选时刻t为 ，选位置x为 ，其上的图线就是位置—时间图像。如果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 ，位置—时间图像就成为 图像，又称x­t图像。 “在x­t图像中，图线是直线时物体做直线运动，图线是曲线时物体做曲线运动。”这种说法对吗？为什么？ 不对。x­t图像描述的是物体在一条直线上的运动，因此无论x­t图像是直线还是曲线，描述的物体都做直线运动。 1．位移—时间图像的意义及其应用 (1)物理意义 描述物体运动的位移随时间变化的规律。 (2)从图像可获得的信息 ①物体在任一时刻所在的位置。 ②物体在任意一段时间间隔内的位移或发生某段位移所用的时间间隔 特别注意：(1)位移—时间图像中的图线表示的是位移随时间变化的规律，不是质点运动的轨迹。 (2)位移—时间图像只能描述直线运动，不能描述曲线运动。 【预习检测4】(多选)如图所示为甲、乙两物体相对于同一参考系的x­t图像。下列说法正确的是(　　) A．甲、乙两物体的出发点相距x0 B．甲物体比乙物体早出发的时间为t1 C．甲、乙两物体同向运动 D．甲、乙两物体在t2时刻相遇 【巩固训练4】乌龟和兔子相约进行了一次赛跑。比赛开始后兔子和乌龟沿同一直线运动的位移x随时间t的变化关系如图所示。根据图像信息可知(　　) A．乌龟和兔子同时出发 B．0～t2时间内，乌龟的位移大于兔子的位移 C．比赛途中乌龟和兔子相遇2次 D．比赛中兔子和乌龟走的路径不同 知识点五：位移和时间的测量 1．两种打点计时器 (1)电磁打点计时器：是一种使用 电源的计时仪器，工作电压约为 V，能够按照相同的 ，在纸带上连续打点，其构造如图1所示。当电源的频率是50 Hz时，每隔 s打一次点。如果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 。 (2)电火花计时器：计时原理与电磁打点计时器相同，不过，在纸带上打点的不是振针和复写纸， 而是 和 ，如图2所示。 2．练习使用打点计时器 (1)操作步骤 ①固定好打点计时器。 ②安装 。 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 ，取下纸带。 (2)数据处理 ①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，例如数出n个点，则纸带从起始点到第n个点的运动时间t＝ s。 ②位移的测量 用 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。 位移和时间的测量 (1)两种打点计时器的比较 电磁打点计时器 电火花计时器 相同点 电源 交变电源 计时原理 一般电源频率为f＝50 Hz，打点时间间隔即周期为T＝0.02 s 不同点 工作电压 约为8 V 220 V 纸带打点方式 振针和复写纸 电火花和墨粉 (2)练习使用打点计时器的注意事项 ①应注意把纸带正确穿好，使用电火花计时器时，墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面。 ②使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带。 ③正式实验前，应检查打点的稳定性和清晰程度，必要时进行调节或更换器材。 ④手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。 ⑤打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。 【预习检测5】（23-24高一上·江苏扬州·期中）如图所示，左图是打点计时器在某次实验中打出的纸带，右图是某打点计时器的示意图，则以下说法中正确的是（　　） A．该打点计时器应接在直流电源上 B．当打点计时器正常工作时，纸带上点迹越密的地方表示纸带的运动速度越大 C．纸带上相邻两点间的时间间隔为0.1s D．若纸带上打出D、F两点的时间间隔为，两点间距离为，则可以用大致表示打下E点时纸带的瞬时速度 【巩固训练5】（20-21高一上·甘肃临夏·阶段练习改编）（1）打点计时器是一种使用 （“交流”或“直流”）电源的 （“计数”、“计点”、“计时”或“计长度”）仪器，在实验室里常用的有电磁打点计时器和电火花计时器；如图中为 计时器，它的工作电压是 （“220V”或“8V”）。 （2）使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有如下基本步骤： A．松开纸带让物体带着纸带运动 B．安好纸带 C．把打点计时器固定在桌子上 D．接通电源 E．取下纸带 F．断开开关 这些步骤正确的排列顺序为 。 1．（23-24高一上·陕西西安·期末）400m比赛中运动员从错列的起跑线出发，全程分道赛跑，比赛的后程都经过跑道的直道部分，最后到达同一条终点线。下列说法正确的是（　　） A．400m比赛，外跑道的运动员的路程大 B．400m比赛，不同跑道的运动员的位移相同 C．200m比赛，不同跑道的运动员的位移相同 D．100m比赛在直道上进行，运动员的位移大小与路程相等 2．（2024高二下·湖南娄底·学业考试）关于矢量和标量，下列说法正确的是（　　） A．标量是有大小，没有方向的物理量 B．矢量是没有大小、有方向的物理量 C．没有大小、有方向的物理量一定是标量 D．有大小、有方向的物理量一定是矢量 3．（24-25高一上·全国·单元测试）关于质点的位移和路程，下列说法中正确的是（　　） A．位移是矢量，位移的方向即质点运动的方向 B．路程是标量，即位移的大小 C．质点沿同一方向做直线运动，通过的路程等于位移 D．物体通过的路程不相等时，位移可能相同 4．（23-24高一上·四川绵阳·期末）举重比赛在比赛日下午19:30开始，运动员在举起杠铃后需坚持3s。下列关于其中的“19:30”和“3s”的说法，正确的是（    ） A．“19:30”是指时刻，“3s”是指时间 B．“19:30”是指时间，“3s”是指时刻 C．“19:30”和“3s”都是指时间 D．“19:30”和“3s”都是指时刻 5．（22-23高一上·河北邢台·阶段练习）根据如图所示的时间坐标轴，下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是（　　） A．表示时刻，称为第末 B．表示时间间隔，称为最初内或第内 C．表示时间间隔，称为第内 D．表示时间间隔，称为第内 6．（23-24高一上·甘肃白银·期末）如图所示，一个质点沿两个半径为R的四分之一圆弧由A点经过B点运动到C点，且这两个圆弧在B点相切。则在此过程中，质点发生的位移大小和路程分别为（　　） A．2R， B．2R，4R C．， D．，4R 7．（22-23高一下·广东江门·期末）一实心的长方体，三边长分别是a、b、c如图所示。有一质点，从顶点A沿表面经点E运动到长方体的对角B，关于质点的位移大小下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 8．（23-24高一上·全国·期末）如表是列车时刻表的部分片段，请回答以下几个问题 T15 站台 T16 18：19 北京西 14：58 0：35 0：41 郑州 08：42 08：36 05：49 05：57 武昌 03：28 03：20 09：15 09：21 长沙 23：59 23：51 16：25 广州 16：52 （1）表中所列数据是时刻还是时间间隔？ （2）T16列火车在武昌站上停留了多少时间？ （3）正常情况下，T16列火车从广州行驶到北京用多长时间？ 知识点一：时刻和时间间隔 1．时刻、时间间隔 3．点、线段 【预习检测1】【答案】B 【详解】A．2022年9月6日10时24分，酒泉卫星发射中心成功将微厘空间一号S3/S4试验卫星发射升空，2022年9月6日10时24分是时刻，故A错误； B．某同学在校运动会上110m跨栏成绩是14. 10s，14. 10s是时间间隔，故B正确； C．一辆汽车在第10s末开始加速行驶，10s末是时刻，故C错误； D．我们12时15分开始吃午饭，12时15分是时刻，故D错误。 故选B。 【巩固训练1】【答案】D 【详解】前3s指的是时间间隔，第3s末指的是时刻。 故选D。 知识点二：位置和位移 1．坐标系 (1)位置、参考系 (2)平面直角、一维 (3)原点、正方向、单位长度、位置坐标 2．路程和位移 (1)运动轨迹 (2)位移 ①位置变化 ②初位置、有向线段 3．矢量和标量 (1)方向 (2)大小 【预习检测2】【答案】D 【详解】坐标原点定在出发点，小球的出发点位置坐标为0，落地点的位置坐标为 接住点的位置坐标为 故选D。 【巩固训练2-1】【答案】C 【详解】A．位移是初位置指向末位置的有向线段，路程是运动轨迹的长度。二者是不同的物理量。A错误； BC．当物体做单向直线运动时，位移的大小等于路程，B错误，C正确； D．位移是矢量，路程是标量，D错误。 故选C。 【巩固训练2-2】【答案】D 【详解】根据几何关系可知，由A到B的水平位移为L，竖直位移为2L，因此总的位移为 人的路程为实际运动轨迹的总长度，所以路程为 故选D。 知识点三：直线运动的位移 x1指向x2、差、x2－x1。正、负 【预习检测3】【答案】C 【解析】直线运动中位移大小不一定和路程相等，例如物体做往返运动时，位移大小就小于路程，故A错误；两次运动路程相同，即轨迹长度相同，但是初位置到末位置的有向线段不一定长度和方向都相同，所以位移不一定相同，故B错误；位移只由初、末位置决定，和路径无关，若质点从某点出发后又回到该点，不论怎么走初位置到末位置的有向线段都为零，即位移都为零，故C正确；铅球在空中的运动轨迹是曲线，所以铅球在空中运动的位移大小小于路程，故D错误。 【巩固训练3】【答案】C 【解析】以b点为坐标原点，水平向右为正方向，建立一维坐标系，根据题图数据可知，a点的位置坐标为xa＝－20 m，A错误；小明从b经c、d再返回到a点，位移为Δx＝xa－xb＝－20 m，小明先向右运动|Δx1|＝30 m，再向左运动|Δx2|＝50 m，路程为s＝|Δx1|＋|Δx2|＝80 m，B错误，C正确；小明从a点出发，经b、c、d再返回到a点，位移为Δx′＝xa－xa＝0，D错误。 知识点四：位移—时间图像 横轴、纵轴、相等、位移—时间 【预习检测4】【答案】ABD 【解析】甲物体在t＝0时刻出发，其运动方向与规定的正方向相反，出发点距原点的距离为x0，乙物体在t1时刻从原点出发，其运动方向沿规定的正方向，两物体运动方向相反，故A、B正确，C错误；甲、乙两物体在t2时刻处于同一位置，即相遇，故D正确。 【巩固训练4】【答案】C 【解析】由图可知，乌龟在t＝0时刻出发，兔子在t1时刻出发，故A错误；0～t2时间内，乌龟与兔子均从原点O运动至x1处，位移相等，故B错误；x­t图像的交点表示相遇，所以比赛途中乌龟和兔子相遇2次，故C正确；兔子和乌龟始终沿同一条直线同向运动，路径相同，故D错误。 知识点五：位移和时间的测量 1．两种打点计时器 (1)交变、8 V、时间间隔、0.02 s、位移大小。 (2)电火花、墨粉。 2．练习使用打点计时器 ②纸带。 ③关闭电源。 (2)数据处理 0.02n s。 ②位移的测量 刻度尺 【预习检测5】【答案】D 【详解】A．该打点计时器应接在交流电源上。故A错误； B．当打点计时器正常工作时，纸带上点迹越密的地方，所需时间越长，表示纸带的运动速度越小。故B错误； C．纸带上相邻两点间的时间间隔为 故C错误； D．若纸带上打出D、F两点的时间间隔为，两点间距离为，则可以用大致表示打下E点时纸带的瞬时速度。故D正确。 故选D。 【巩固训练5】 【答案】 交流 计时 电火花 220V CBDAFE 偏小 【详解】（1）[1][2][3][4]打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，图示为电火花式计时器，它使用的是220V交流电源； （2）[5]使用打点计时器时应先固定装置，安装纸带，实验时要先接通电源再放纸带，实验完后立即关闭电源，然后再取下纸带。故步骤为：CBDAFE； 1．【答案】D 【详解】A．所有运动员的路程相同，A错误； BC．由于赛道不同，起点和终点不同，则位移不相同，BC错误； D．100m是直线运动，则运动员的位移大小与路程相等，D正确。 故选D。 2．【答案】A 【详解】A．标量是有大小，没有方向的物理量，选项A正确； B．矢量是有大小、有方向的物理量，选项B错误； C．有大小、没有方向的物理量一定是标量，选项C错误； D．有大小、有方向的物理量不一定是矢量，例如电流，选项D错误。 故选A。 3．【答案】D 【详解】 A．位移既有大小又有方向，为矢量，位移的方向是从初始位置指向末位置，不一定是质点运动的方向，故A错误； BC．路程只有大小没有方向，为标量，表示轨迹的实际长度，不一定等于位移的大小，只有质点做单向直线运动时，路程才等于位移的大小，由于路程只有大小没有方向，只能说路程等于位移的大小，不能说路程等于位移，故BC错误； D．从北京到上海，乘坐火车和飞机两种方式的路程不同，但是位移相同，故D正确。 故选D。 4．【答案】A 【详解】“19:30”是指时刻，“3s”是指时间。 故选A。 5．【答案】C 【详解】A．t2表示时刻，称为第2s末或第3s初，故A错误； B．0～t2表示时间间隔，称为前2s内或最初2s内，第2 s内表示1s末到2s末这1s的时间间隔，故B错误； C．t2～t3表示时间间隔，称为第3s内，故C正确； D．tn-1～tn表示时间间隔，称为第ns内，故D错误。 故选C。 6．【答案】C 【详解】位移是由初位置指向末位置的有向线段，路程是质点运动轨迹的长度，故质点由A点经过B点运动到C点，位移大小为 路程为 故选C。 7．【答案】B 【详解】根据几何知识，从A点到前表面的右侧顶点的距离 所以A点到B点的直线距离为 故选B。 8．【答案】（1）时刻；（2）8分钟；（3）22小时6分钟 【详解】（1）表中所列数据是时刻。 （2）T16列火车在武昌站上停留了时间为 03：28﹣03：20=8min （3）正常情况下，T16列火车从广州行驶到北京用时为 14：58+24：00﹣16：52=22：06 即22小时6分钟。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$