2 第2课时 位移—时间图像 位移和时间的测量-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理必修1同步导学案配套PPT课件（人教版，多选）

2　时间　位移 第2课时　位移—时间图像　位移和时间的测量 第一章　运动的描述 [学习目标]　1.知道x-t图像的物理意义,并能根据x-t图像描述物体的位置和位移(重点)。2.了解两种打点计时器的结构和工作原理,并学会安装和使用(重点)。3.会用打上点的纸带计算物体运动的位移和时间(重点)。 课时作业 巩固提升 要点1　位移—时间图像 要点2　位移和时间的测量 内容索引 要点1　位移—时间图像 一 4 梳理 必备知识 自主学习 1.图像的建立 (1)如图,以时刻t为横轴,以位置坐标x为纵轴,其上的图线就是物体的位置—时间图像。 (2)如果将物体运动的　　　　　选作位置坐标原点O,则位置与位移大小相等(x=Δx),位置—时间图像就成为　　　　　　图像,即x-t图像。  初始位置 位移—时间 2.图像的意义:通过x-t图像可以直观地看出物体在任意时刻的　　　或物体在不同时间内的　　　。  3.由x-t图像可确定的物理量 (1)任一时刻所对应的位置。 (2)任意一段时间内的位移。 (3)发生一段位移所用的时间。 位置 位移 [思考与讨论] 如图所示为甲、乙两物体的位移随时间变化的图像。 (1)甲、乙两物体是不是同时出发?是不是从同一位置出发? 提示:(1)不是同时出发,甲在t=0时刻出发,乙在t=5 s时刻出发;不是从同一位置出发的,甲从x=15 m处出发,乙从坐标原点处出发。 (2)甲、乙两个物体在0~10 s内位移各为多少? 提示: (2)甲的位移大小Δx甲=20 m-15 m=5 m,乙的位移大小Δx乙=20 m。 (3)两图线的交点表示什么? 提示: (3)t=10 s时刻,甲、乙的位置相同,即两物体相遇。 1.常见的几种x-t图像的比较 归纳 关键能力 合作探究 图像 物理意义   ①②都表示物体处于静止状态,但静止的位置不同   ③表示物体从x1处沿正方向做直线运动; ④表示物体从x=0处沿正方向做直线运动; ⑤表示物体从x2处沿负方向做直线运动 2.几点注意 (1)图像不过原点,若图像在纵轴有截距,说明开始计时时质点的位置不为零,若图像在横轴有截距,说明经过一段时间才开始运动。 (2)两图线相交,表示两质点在这一时刻位于同一位置(相遇)。 (3)x-t图像只能描述直线运动,不能描述曲线运动。 [例1]　一质点沿直线运动,其运动的x-t图像如图所示,则: (1)质点在　　　　时间内离出发点越来越远;质点在　　　　时间内离出发点越来越近;质点在　　　　时间内没有运动。  (选填下面字母代号) A.0~20 s　　　　　　 B.20~30 s C.30~40 s D.40~50 s AC D B (1)质点在0~20 s时间内和30~40 s时间内离出发点的位移越来越大,离出发点越来越远;质点在20~30 s时间内位移没有变化,故处于静止状态;质点在40~50 s时间内离出发点的位移越来越小,离出发点越来越近。 (2)质点与出发点的最远距离是　　　　 m。  (2)由题图知t=40 s时,质点与出发点的距离最远,最远距离为50 m。 50 (3)质点在10 s时距离出发点　　　　 m,质点在　　　　 s时回到出发点。  (3)从题图上读出质点在10 s时距离出发点10 m;质点在50 s时位移为0,即回到出发点。 10 50 [例2]　(多选)如图所示为甲、乙在同一直线上运动时的x-t图像,以甲的出发点为原点,出发时间为计时的起点,则下列说法中正确的是(　　 ) A.甲、乙同时出发 B.0~t3这段时间内,甲、乙位移相同 C.甲开始运动时,乙在甲的前面x0处 D.甲在途中停止了一段时间,而乙没有停止 ACD 由图像知,甲、乙出发时刻都是t=0时刻,即甲、乙同时出发,故A正确;0~t3这段时间内,甲、乙位移不相等,因为它们的初始位置不同,而末位置相同,故B错误;由初始位置坐标可知x甲=0,x乙=x0,故C正确;在t1~t2时间内甲位置坐标没发生变化,故甲停止,乙途中没有停止,D正确。 [针对训练]　1.一物体做直线运动,其位移—时间图像如图所示。设向右为正方向,则在前6 s内(　　) A.物体先向左运动,2 s后开始向右运动 B.在t=2 s末时物体距出发点最远 C.前2 s内物体位于出发点的左方,后4 s内 位于出发点的右方 D.在t=4 s末时物体距出发点最远 D 由图像可知,前4 s物体均向右运动,A错误;在t=4 s末时物体距出发点最远,B错误,D正确;物体一直处在出发点右方,C错误。 二 要点2　位移和时间的测量 19 1.两种打点计时器(如图所示) (1)电磁打点计时器 使用　 　电源的　 　仪器;工作电压约为 　　V,当电源频率是50 Hz时,每隔　 　打一次点。  (2)电火花计时器 使用220 V交变电源,当电源频率是50 Hz时打点周期是　　 　。  交变 计时 8 0.02 s 0.02 s 2.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,数出时间间隔个数n,则这段时间t=　　 s。  3.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。  0.02n 刻度尺 4.实验操作 (1)把打点计时器固定在桌子上并安装纸带。 (2)把打点计时器接到交变电源上(电源频率为50 Hz,电磁打点计时器接8 V低压交变电源,电火花计时器接220 V交变电源)。 (3)启动电源,用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点,随后立即关闭电源。 (4)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。 (5)用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。 5.注意事项 (1)打点前,应使物体停在　 　打点计时器的位置。  (2)打点时,应先　　　 　　,待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带。  (3)打点计时器不能连续工作太长时间,打完点之后应立即　　 　电源。  (4)对纸带进行测量时,不要分段测量各段的位移,正确的做法是一次测量完毕,即统一测量出各个计数点到起始点之间的距离。 (5)为减小实验误差,选取纸带上一点为起始点0,后面每5个点(中间隔4个点)取一个计数点,分别用数字1,2,3,…标出这些计数点,此时两计数点间的时间间隔T=0.1 s。 靠近 接通电源 关闭 [例3]　用打点计时器可测纸带运动的时间和位移。下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤,按照你对实验的理解,在各步骤空白处填上适当的内容,然后按实际操作的合理顺序,将各步骤的字母代号按顺序写出。 A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线,导线的另一端分别接在低压　　　　(选填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上。  B.把电磁打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过　　　　,并压在 　　　　下面。  交流 限位孔 复写纸 C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离x。 D.切断电源,取下纸带,如果共有n个清晰的点,电源频率是50 Hz,则这段纸带记录的时间t=　　　 　。  E.打开电源开关,再用手水平拉动纸带,纸带上打下一系列小点。 实验步骤的合理顺序是　　　 　。  (n-1)×0.02 s BAEDC A中电磁打点计时器应使用低压交流电源;B中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔,并放于复写纸的下方;D中纸带上记录的时间t=(n-1)×0.02 s。合理的实验步骤为BAEDC。 [例4]　(1)电磁打点计时器使用的电源是　　 　　(选填“交变8 V”或“交变220 V”)电源,实验室使用我国民用电(频率50 Hz)时,如果每相邻的计数点间还有4个点未标出,则相邻两个计数点的时间间隔为 　　　　。  交变8 V 0.1 s (1)电磁打点计时器使用的是低压交流电源,因此选填“交变8 V”。 打点计时器的打点周期 T0== s=0.02 s 两个计数点之间还有4个点未画出,所以周期 T=nT0=5×0.02 s=0.1 s。 (2)在“练习使用打点计时器”的实验中,某同学选出了一条清晰的纸带,并取其中的A、B、C、D、E五个点进行研究,这五个点和刻度尺标度对应的位置如图所示。 可求出A、C间的距离为　　　　 cm,C、E间的距离为　　　　 cm。  3.15 6.15 (2)刻度尺的分度值为1 mm, 因此AC=3.15 cm,CE=6.15 cm。 [针对训练]　2.打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材,请你回答下列有关问题。 (1)如图A、B是两种打点计时器的图片,其中A是　　　　计时器。  (1)由题图可知,B是电磁打点计时器,A是电火花计时器。 电火花 (2)电磁打点计时器使用的电源为　　　　　　 　　,打点的时间间隔为0.02 s。  (2)电磁打点计时器使用8 V左右的交变电源。 8 V左右交变电源 (3)接通打点计时器电源和让纸带开始运动,这两个操作之间的时间顺序关系是　　　　。  A.先接通电源,后让纸带运动 B.先让纸带运动,再接通电源 C.让纸带运动的同时接通电源 D.先让纸带运动或先接通电源都可以 A (3)为了使打点稳定并且有效利用纸带,在实验时应先接通电源,待打点稳定后再让纸带运动,故A正确。 三 课时作业 巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 1.(多选)如图为一物体沿直线运动的x-t图像,其中x表示物体相对于原点的位移,t表示时间。根据图像可知(　　) A.物体出发点的坐标为(0,0) B.前2 s内物体的位移为30 m C.2~3 s内物体静止不动 D.3~5 s内物体朝着原点运动 CD 由题图可知,物体出发点的坐标为(0,10 m),选项A错误;前2 s内,由x1=10 m运动到x2=30 m,位移Δx=x2-x1=20 m,选项B错误;2~3 s内物体的位移始终等于30 m,即物体静止不动,选项C正确;3~5 s内,物体的位移为正方向且大小随时间在减小,即物体朝着原点运动,选项D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2.(多选)某物体的位移—时间图像如图所示,则下列叙述正确的是( 　　) A.物体运动的轨迹是抛物线 B.物体运动的时间为8 s C.物体运动所能达到的最大位移为80 m D.物体做往返运动 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 BCD x-t图像描述的是做直线运动物体的位移随时间的变化关系,虽然题中图像是抛物线,但物体运动轨迹是直线,A错误;从图像可以看出,图像描述的是物体在0~8 s内的位移随时间的变化情况,所以运动时间为8 s,最大位移为80 m,B、C正确;物体先远离出发点,后回到出发点,故物体做往返运动,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3.(多选)如图所示是一辆汽车做直线运动的x-t图像。关于线段OA、AB、BC、CD所表示的运动,下列说法正确的是(　　) A.这辆汽车最远距离出发点30 km B.AB段汽车静止 C.CD段表示汽车的运动方向与初始运动方向相同 D.0~4 h内,汽车的位移大小为30 km 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 AB 由题图可知,这辆汽车从O位置开始出发,最远距离出发点30 km,故A对;AB段图线平行于时间轴,表示位移不随时间变化,汽车处于静止状态,故B对;OA段表示汽车沿正方向运动,CD段表示汽车沿负方向运动,所以CD段汽车的运动方向与OA段汽车的运动方向相反,故C错;由题图可知0~4 h内,汽车的位移大小为0,故D错。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 4.沿同一直线运动的A、B两物体,相对同一参考系的x-t图像如图所示。下列说法正确的是(　　) A.前5 s内,A、B的位移均为10 m B.两物体由同一位置开始运动,物体A比B迟3 s 才开始运动 C.在前5 s内两物体的位移相同,5 s末A、B相遇 D.从第3 s末开始,两物体的运动方向相同 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 5 s末A、B到达同一位置,两者相遇,在前5 s内,A通过的位移为10 m,B通过的位移为5 m,A、C错误;A从原点出发,而B从正方向上距原点5 m处出发,A在B运动3 s后开始运动,B错误;由题图可知,前3 s内A静止,从第3 s末开始,两物体的位移越来越大,且均为正值,故两物体均沿正方向运动,运动方向相同,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5.(多选)在“练习使用打点计时器”的实验中,若打点周期为0.02 s,下列说法正确的是(　 　) A.先启动电源,后拉动纸带 B.必须从第一个点开始选取整条纸带 C.根据情况选取点迹清晰的部分纸带 D.连续n个计时点间的时间间隔为(n-1)×0.02 s 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 ACD 使用打点计时器打点时,应先启动电源,待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带,A正确;应根据情况选取点迹清晰的部分纸带,不一定从第一个点开始,B错误,C正确;每相邻的两个计时点间的时间间隔为0.02 s,连续n个计时点间有(n-1)个时间间隔,故n个计时点间的时间间隔为(n-1)×0.02 s,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6.电磁打点计时器是一种使用　　　　电源的计时仪器,其工作电压约为　　　 V,当电源频率为50 Hz时,打点的时间间隔为　　　　 s,如果每5个点取一个计数点,那么相邻两个计数点间的时间间隔为　 　s。如图,A、B、C、D是打点计时器在纸带上打下的四个点,从图中读出A、B两点间距s=　　　　 cm。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 交变 8 0.02 0.10 0.70 电磁打点计时器是一种使用交变电源的计时仪器,其工作电压约为8 V,使用频率为50 Hz的电源时,相邻两个计时点间的时间间隔为0.02 s。如果每5个点取一个计数点,那么相邻两个计数点间的时间间隔为0.10 s。由图示刻度尺可知,其分度值为1 mm,A、B两点间的距离s=1.70 cm-1.00 cm=0.70 cm。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 7.(多选)如图所示为甲、乙两物体相对于同一参考系的x-t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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 ABD 甲物体在t=0时刻出发,其运动方向与规定的正方向相反,出发点与原点的距离为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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 8.(多选)一质点运动的x-t图像如图所示。下列说法正确的是(　　) A.0~6 s内位移为-4 m B.2~4 s内位移为4 m C.0~6 s内路程为4 m D.2~6 s内质点一直向同一方向运动 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 AD 由题图可知,质点开始时位置坐标为0,6 s时位置坐标为-4 m,则0~6 s内位移为-4 m-0=-4 m,故A正确;2 s时位置坐标为4 m,4 s时位置坐标为0,则2~4 s内位移为0-4 m=-4 m,故B错误;0~6 s内路程为4 m+4 m+4 m=12 m,故C错误;由题图可知,2~6 s内质点一直向同一方向运动,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 9.(多选)一质点沿直线运动,其位移—时间图像如图所示。关于该质点的运动,下列说法正确的是(　　) A.前2 s内位移为负,后2 s内位移为正,所以第2 s 末质点改变了运动方向 B.第1 s内质点的位移为-0.1 m C.第3 s末质点的位置x=0.1 m D.质点在前4 s内的位移大小为0.4 m,位移的方向与规定的正方向相同 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 CD 质点沿直线运动,前2 s内由-0.2 m处运动到坐标原点处,位移方向与规定的正方向相同,选项A错误;第1 s内质点的位移为x2-x1=-0.1 m-(-0.2 m)=0.1 m,选项B错误;第3 s末质点位置x=0.1 m,选项C正确;前4 s内质点运动方向不变,与规定的正方向相同,位移大小为0.4 m,选项D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 10.(多选)如图所示为甲、乙两人在同一直线上运动的位移—时间图像。下列关于图像的分析正确的是(　　) A.0~2 s内,甲、乙两人同向而行 B.0~2 s内,甲、乙两人相遇一次 C.0~5 s内,甲运动的路程比乙运动的路程长 D.0~5 s内,甲的位移比乙的位移大 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 BD 0~2 s内甲的位移不断减小,乙的位移不断增大,甲、乙的运动方向相反,故A错误;x-t图像中图线的交点表示两者相遇,根据图像可得出甲、乙在0~2 s内相遇一次,故B正确;在前5 s内,乙沿正方向运动60 m,静止2 s后又沿负方向运动30 m,即乙运动的路程为90 m,甲运动的路程为60 m,故甲运动的路程比乙运动的路程短,故C错误;在前5 s内, 甲的位移大小为x甲=60 m,乙的位移大小为x乙= 30 m-0=30 m,故甲的位移比乙的位移大,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 11.甲、乙两物体从同一点出发且在同一条直线上运动,它们的位移—时间(x-t)图像如图所示。由图像可以得出在0~4 s内(　　) A.2 s末甲、乙两物体相距3 m B.4 s末时甲、乙两物体间的距离最大 C.甲、乙两物体始终同向运动 D.甲、乙两物体间的最大距离为6 m 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 由图像可知,2 s末甲、乙两物体相距3 m,故A正确;4 s末时甲、乙两物体间的距离为零,故B错误;乙始终向正方向运动,甲先向正方向运动,后向负方向运动,故C错误;甲、乙两物体在2 s时距离最大,最大距离为3 m,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 12.(2024·山西临汾月考)一辆汽车在平直公路上运动,它的位移—时间图像如图甲所示。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (1)根据图甲在图乙所示的位置坐标轴上标出A、B、C、D、E各点所代表的汽车的位置。 答案:图见解析　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (1)由于位移—时间图像表示物体的位置随时间的变化,图像上的任意一点表示该时刻的位置,所以标出A、B、C、D、E各点所代表的汽车的位置如图所示。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (2)求出下列各段时间内汽车的路程和位移大小。 ①前6 h内的路程为　　　　,位移大小为　　　　;  ②前8 h内的路程为　　　　,位移大小为　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 100 km 100 km 200 km 0 (2)①前6 h内路程为s1=100 km-0=100 km, 位移为x1=100 km-0=100 km。 ②前8 h内的路程s2=100 km+100 km=200 km, 位移为x2=0-0=0。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 $$