第1章 第2节 时间 位移（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

第2节　时间　位移 物理观念,科学思维,科学探究,科学态度与责任 [对应学生用书P6] 一、时刻和时间间隔 1．时刻：指某一瞬间，在时间轴上用点表示。 2．时间间隔：指某两个时刻之间的间隔，在时间轴上用线段表示。 二、位置和位移　直线运动的位移 1．路程：物体运动轨迹的长度。 2．位移 (1)意义：描述物体位置变化的物理量。 (2)定义：由初位置指向末位置的一条有向线段。 由初位置到末位置对应一个过程。位移、时间对应一个过程，是过程量。 (3)大小：初、末位置间线段的长度。 (4)方向：由初位置指向末位置。 3．矢量和标量 (1)矢量：既有大小又有方向的物理量，例如：位移等。 (2)标量：只有大小没有方向的物理量，例如：时间、温度、质量、路程等。 4．直线运动的位移 研究直线运动时，在物体运动的直线上建立x轴。 (1)物体的初、末位置：可用位置坐标x1、x2表示。 (2)物体的位移等于两个位置的坐标变化，即：Δx＝x2－x1。 三、位移—时间图像 1．实质：将物体运动的初始位置选作位置坐标原点，则位置坐标与位移大小相等，位置—时间图像就成为位移—时间图像。 2．物理意义：描述了物体在不同时间内的位移。 四、位移和时间的测量 1．实验室中常用打点计时器记录时间和位移：电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，工作电压约为8 V，能够按照相同的时间间隔，在纸带上连续打点。 2．当电源频率是50 Hz时，每隔0.02s打一次点。打点计时器是根据打点的数目来进行计时的。 3．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内物体的位移大小。由这些点的位置，我们可以了解物体运动的情况。 1．(物理与生活)手机给人们生活带来很多便利，某些出行软件极大地方便了一些“不识路”的驾车一族。关于图中的信息，请判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)起点为长沟乡牌坊，长沟乡牌坊表示位置。(　　√　　) (2)第三种方案驾车距离最短，指的是路程。(　　√　　) (3)图中“17公里”指位移。(　　×　　) (4)图中“38分钟”指时刻。(　　×　　) 2．(仪器探究)在实验室里我们用打点计时器测量位移和时间。实际用到的计时器一般有以下两种。 (1)电磁打点计时器 (2)电火花计时器 两种计时器的相同点有： (1)工作电源均为交流电源。 (2)电源频率为50 Hz时，打点周期均为0.02 s。 请回答：工作电压是否相同？ 提示：不相同。电磁打点计时器工作电压为8 V；电火花计时器工作电压为220 V。 [对应学生用书P7] 探究点一___时间间隔、时刻 通知：9月25号校运会开幕时间为8：00，请各位同学准时到田径场参加开幕仪式。 表扬：校运会上，本班同学小明以12秒时间夺得100米冠军，特此表扬。 [问题设计] 以上两种情况的时间是不是同一个意思？ 提示：不是，其中12秒指时间间隔，8：00指时刻。 1．时刻与时间间隔的区别：如果用一条坐标轴来表示时间轴，时间轴上的“点”表示时刻，“线段”表示时间间隔，也可以说是瞬间与过程的区别。 2．时刻与时间间隔的联系：两个时刻之间的间隔是时间间隔。 图中各序号的意义：①3 s内；②第3 s内；③第2个2 s内；④第3 s初；⑤第2 s末；⑥3 s初。 【例1】 (2023·广西钦州高一期末)关于时间和时刻，下列说法正确的是(　　) A．物体在5 s时指的是时间 B．物体在5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间 C．物体在第5 s内指的是5 s的时间 D．神舟十七号飞船点火在2023年10月26日11时14分，此处指的是时刻 D　解析：物体在5 s时指的是时刻，A错误；物体在5 s内指的是物体从开始到5 s末这5 s的时间，B错误；物体在第5 s内指的是在第4 s末到第5 s末这1 s的时间，C错误；神舟十七号飞船点火在2023年10月26日11时14分，此处指的是时刻，D正确。 [练1] (多选)关于对时刻和时间间隔的下列理解正确的是(　　) A．时刻就是一瞬间，即一段很短的时间间隔 B．不同时刻反映的是不同事件发生的顺序先后 C.时间间隔确切地说就是两个时刻之间的间隔，反映的是某一事件发生的持续程度 D．一段时间间隔包含无数个时刻，所以把多个时刻加到一起就是时间间隔 BC　解析：时间间隔是两个时刻之间的间隔，时刻是某一瞬间，不是很短的一段时间，A错误；时刻是指某一瞬间，在时间轴上对应一个点，不同时刻在时间轴上的点不一样，有先后顺序，B正确；时间间隔是两个时刻之间的间隔，对应的是一个过程，反映的是某一事件发生的持续程度，C正确；一段时间间隔包含无数个时刻，但不是把多个时刻加起来就是时间，时间是两个时刻之间的间隔，D错误。 探究点二___位移 暑假里，小明准备从南昌去北京参观梦想的大学。他有三种方式可供选择： (1)飞机(2)火车(3)先火车，再飞机 [问题设计] (1)三种出行方式的路程是否相同？ (2)三种出行方式的直线距离是否相同？ 提示：(1)三种出行方式的运动轨迹不相同，路程不同。 (2)三种出行方式的位置变化相同，都是从南昌到北京，即直线距离相同。 1．位移表示质点位置变动的物理量；路程则是表示质点通过的实际轨迹长度的物理量。 2．位移既有大小又有方向，大小为有向线段的长度，方向为有向线段的方向；路程只有大小没有方向。 3．位移与质点的运动路径无关，只与初、末位置有关；路程不仅与质点的初、末位置有关，还与路径有关。 注意：只有当质点做单向直线运动时，位移的大小才等于路程。 4．直线运动的位移 (1)质点的位置用坐标值表示，位移用坐标的变化量表示。 (2)位移Δx＝x2－x1，其绝对值表示位移的大小。 (3)Δx的正、负表示位移的方向，正值表示与规定的正方向相同，负值表示与规定的正方向相反。 【例2】 如图所示，在距墙1 m的A点，小球以某一速度冲向与墙壁固定的弹簧，将弹簧压缩到最短时到达距墙0.2 m的B点，然后又被弹回至距墙1.5 m的C点静止，则从A点到C点的过程中，小球的位移大小和路程分别是(　　) A.0.5 m、1.3 m B．0.8 m、1.3 m C．0.8 m、1.5m 一、时刻和时间间隔 1．时刻：指某一瞬间，在时间轴上用点表示。 2．时间间隔：指某两个时刻之间的间隔，在时间轴上用线段表示。 二、位置和位移　直线运动的位移 1．路程：物体运动轨迹的长度。 2．位移 (1)意义：描述物体位置变化的物理量。 (2)定义：由初位置指向末位置的一条有向线段。 由初位置到末位置对应一个过程。位移、时间对应一个过程，是过程量。 (3)大小：初、末位置间线段的长度。 (4)方向：由初位置指向末位置。 3．矢量和标量 (1)矢量：既有大小又有方向的物理量，例如：位移等。 (2)标量：只有大小没有方向的物理量，例如：时间、温度、质量、路程等。 4．直线运动的位移 研究直线运动时，在物体运动的直线上建立x轴。 (1)物体的初、末位置：可用位置坐标x1、x2表示。 (2)物体的位移等于两个位置的坐标变化，即：Δx＝x2－x1。 三、位移—时间图像 1．实质：将物体运动的初始位置选作位置坐标原点，则位置坐标与位移大小相等，位置—时间图像就成为位移—时间图像。 2．物理意义：描述了物体在不同时间内的位移。 四、位移和时间的测量 1．实验室中常用打点计时器记录时间和位移：电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，工作电压约为8 V，能够按照相同的时间间隔，在纸带上连续打点。 2．当电源频率是50 Hz时，每隔0.02s打一次点。打点计时器是根据打点的数目来进行计时的。 3．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内物体的位移大小。由这些点的位置，我们可以了解物体运动的情况。 D．0.5 m、2.1 m D　解析：根据位移的大小等于初、末位置的距离可知，位移的大小等于A、C的距离，即x＝1.5 m－1 m＝0.5 m；根据路程等于运动轨迹的长度可知，s＝1 m＋1.5 m－2×0.2 m＝2.1 m，D正确，A、B、C错误。 [练2] (2022·辽宁卷)如图所示，桥式起重机主要由可移动“桥架”“小车”和固定“轨道”三部分组成。在某次作业中桥架沿轨道单向移动了8 m，小车在桥架上单向移动了6 m。该次作业中小车相对地面的位移大小为(　　) A．6 m B．8 m C．10 m D．14 m C　解析：根据位移概念可知，该次作业中小车相对地面的位移大小为x＝＝ m＝10 m，C正确。 [练3] 下列关于矢量和标量的说法正确的是(　　) A．矢量和标量没有严格的区别，同一个物理量可以是矢量，也可以是标量 B．矢量都是有方向的 C．时间、时刻是标量，路程是矢量 D．初中学过的电流是有方向的量，所以电流是矢量 B　解析：标量只有大小没有方向，运算遵循数学算术法则，矢量既有大小，又有方向，运算遵循平行四边形定则，两者有着严格的区别，A错误，B正确；时间、时刻与路程只有大小没有方向，运算遵循数学算术法则，均为标量，C错误；电流有大小与方向，但是电流的运算遵循数学算术法则，不遵循平行四边形定则，因此电流是标量，不是矢量，D错误。探究点三___位移—时间图像__位移和时间的测量 1．x-t图像的物理意义：物体的位移随时间的变化关系，图像上的某一点表示运动物体在某时刻所处的位置或相对于规定位置的位移。 2．x-t图像的应用 (1)确定任一时刻物体所对应的位置； (2)确定任一时间内物体发生的位移； (3)物体发生一段位移所用的时间。 注意：x-t图像只能表示直线运动，因为位移仅有正负两个方向。 【例3】 一个打点计时器所用电源的频率是50 Hz，如图所示，纸带上的点均为计时点，其中A点先通过计时器，A、B间历时________s，位移为________m。 答案：0.04　2.8×10－2 解析：频率为50 Hz，周期为0.02 s，A到B之间相隔1个计时点，因此时间间隔为0.04 s；A与B间距为(1.20＋1.60) cm＝2.8 cm＝2.8×10－2 m。 [练4] 如图甲所示的仪器叫________打点计时器，它连接电源时应选用图乙中的________(填“A”或“B”)接法。 答案：电磁　B 解析：题图甲所示的仪器叫电磁打点计时器，它连接电源时，必须使用低压交流电源，因此应选用题图乙中的B接法。 探究点四___解决实际问题 [练5] (体育情境)(2023·江苏高邮调研)某校举行教职工趣味运动会，其中有一项比赛项目——“十米三向折返跑”，活动场地如图所示，AB＝AC＝AD＝10 m，参赛教师听到口令后从起点A跑向B点，用手触摸折返线后再返回A点，然后依次跑向C点、D点，最终返回A点。现测得某参赛教师完成活动的时间为15 s，则(　　) A．研究教师在触摸折返线时可以看成质点 B．B到C和C到D的路程相同 C．该教师通过的总位移为60 m D．15 s指的是该教师回到起点的时刻 B　解析：当研究教师触摸折返线时，教师的大小和形状不可忽略不计，所以教师不能看成质点，A错误；路程指物体实际运动轨迹的长度，B正确；位移指从初位置到末位置的有向线段，所以题中教师从A点出发最终返回A点，故该教师的总位移为零，C错误；15 s指教师运动的总时间，D错误。 [练6] (航天情境)(多选)2020年3月1日20时6分，玉兔二号月球车顺利完成第十五个月昼的科学探测工作，进入月夜休眠。玉兔二号月球车累计行驶里程即将突破400米，目前达到399.788米。地面控制程序给玉兔二号设定了如下动作程序：在月球表面内由点(1，1)出发，沿直线运动到点(4，2)，然后又由点(4，2)沿直线运动到点(2，5)，然后又由点(2，5)沿直线运动到点(6，6)，然后又由点(6，6)沿直线运动到点(3，3)。该个过程中玉兔二号所用时间是2 s，则(　　) A．玉兔二号的运动轨迹是一条直线 B．整个过程中玉兔二号的位移大小为2 m C．玉兔二号会两次通过同一点 D．整个过程中玉兔二号的路程大于2 m BCD　解析：玉兔二号的运动轨迹不是直线，且运动轨迹有交点，玉兔二号会两次通过同一点，A错误，C正确；在运动轨迹中，(1，1)为初始位置，(3，3)为末位置，因此位移大小为2 m，B正确；只有物体做单向直线运动，位移大小才等于路程，因此整个过程中玉兔二号的路程大于2 m，D正确。 [练7] (生活情境)下列计时数据，指时刻的是(　　) A．高考数学考试的时间是2 h B．嫦娥五号在2020年11月24日凌晨4时30分发射 C．秒针转一圈的时间是1 min D．由青岛开往通化的1406次列车在德州站停车3 min B　解析：时刻指一个时间点，高考数学考试的时间2 h、秒针转一圈的时间是1 min和由青岛开往通化的1406次列车在德州站停车的3 min都是一段时间，是时间间隔，不是时刻，A、C、D错误；2020年11月24日凌晨4时30分是一个时间点，是时刻，B正确。 位移的确定方法 (1)确定初、末位置； (2)大小：初、末位置间的距离； (3)方向：从初位置指向末位置。 [对应学生用书P10] 1．如图所示的时间轴，下列关于时刻和时间的说法正确的是(　　) A．t2表示时刻，称为第2 s末或第3 s初，也可以称为2 s内 B．t2～t3表示时间，称为第3 s内 C．t0～t2表示时间，称为最初2 s内或第2 s内 D．tn－1～tn表示时间，称为第(n－1) s内 B　解析：时刻和时间分别对应于时间轴上的一个点和一个线段。tn是时刻，可表述为第n s末或第(n＋1) s初，n s内是指从0～n s末共n s的时间，第n s内是指从(n－1) s末至n s末共1 s的时间，A、C、D错误，B正确。 2.如图所示，物体沿半径为R的圆弧由A经过B运动到C，两条虚线表示的直径相互垂直；则物体从A到C的位移和路程分别为(　　) A．R，A指向C；R B．R，A指向C；R C．R，C指向A；R D．R，A指向C；R D　解析：物体的位移即为物体由初位置指向末位置的有向线段，为矢量，方向为A指向C，大小为AC间的距离，根据几何关系可得其位移大小为x＝＝R，物体的路程为物体运动轨迹的实际长度，则可知该物体的路程为s＝×2πR＝πR，D正确。 3.如图所示的是一辆汽车做直线运动的x-t图像，通过分析回答下列问题。 (1)汽车距离出发点的最远距离是多少？ (2)汽车在哪段时间没有行驶？ (3)汽车在哪段时间远离出发点运动？在哪段时间向着出发点运动？ 答案：(1)30 km　(2)1～2 h (3)0～1 h和2～3 h远离出发点　3～4 h驶向出发点 解析：(1)从题图可知位移最大为30 km，所以离出发点最远为30 km。 (2)1～2 h位移不变，所以静止。 (3)0～1 h和2～3 h位移变大，汽车远离出发点；3～4 h位移变小，汽车驶向出发点。 4．某汽车在北京长安街上行驶，如图所示，它在10：00经过西单路口，10：06经过天安门，10：10到达王府井路口。已知西单路口距天安门1.8 km，王府井路口距天安门1.2 km，求该汽车从西单路口到王府井路口以及它再从王府井路口返回西单路口这两个过程的位移。 答案：3.0 km，方向向东　3.0 km，方向向西 解析：方法1：以天安门为位置坐标的原点O，向东为正方向建立直线坐标系，如图所示 各点的位置坐标为：西单路口xA＝－1.8 km，王府井路口xB＝1.2 km，从西单路口到王府井路口的位移Δx＝xB－xA＝1.2 km－(－1.8) km＝3.0 km，方向向东；从王府井路口返回到西单路口的位移Δx′＝xA－xB＝－1.8 km－1.2 km＝－3.0 km，负号表示方向向西。 方法2：以西单路口为位置坐标的原点O，向东为正方向建立直线坐标系，如图所示 各点的位置坐标为：天安门xA＝1.8 km，王府井路口xB＝3.0 km，从西单路口到王府井路口的位移Δx＝xB－xO＝3.0 km－0＝3.0 km，方向向东；从王府井路口返回到西单路口的位移Δx′＝xO－xB＝0－3.0 km＝－3.0 km，负号表示方向向西。 学科网（北京）股份有限公司 $$