第1章 2 时间 位移(课件PPT)-【精讲精练】2024-2025学年高中物理必修第一册（人教版2019）

第一章　运动的描述 2　时间　位移 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 预习案 必备知识·问题导学 01 探究案 关键能力·互动探究 02 知能达标训练 04 提升案 随堂演练·基础落实 03 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 01 预习案 必备知识·问题导学 栏目导航 栏目导航 第一章　运动的描述 1 点 线段 栏目导航 第一章　运动的描述 1 位置 一维 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 轨迹 大小 方向 初 末 大小 方向 栏目导航 第一章　运动的描述 1 x2－x1 沿x轴正方向 沿x轴负方向 栏目导航 第一章　运动的描述 1 横 纵 x­t 栏目导航 第一章　运动的描述 1 0.02 s 位移 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 02 探究案 关键能力·互动探究 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 03 提升案 随堂演练·基础落实 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 04 知能达标训练 点击进入Word 栏目导航 栏目导航 第一章　运动的描述 1 谢谢观看 栏目导航 第一章　运动的描述 1 物理观念 1．知道时刻和时间间隔的区别和联系。 2．知道位移与路程的区别。 3．知道坐标系的概念，会用一维坐标系定量描述直线运动的位置和位移。 科学思维 1．理解标量和矢量的区别，会进行标量的加减运算，知道矢量的运算与标量不同。 2．理解位移－时间图像的意义，会根据位移－时间图像描述质点的位置和位移。 科学探究 1．了解打点计时器的原理和作用，会安装和使用打点计时器。 2．用打点计时器测量物体运动的时间和位移。 一、时刻和时间间隔 1．时刻：在时间轴上用______表示。 2．时间间隔：在时间轴上用________表示。 二、位置和位移 坐标系 (1)为了定量地描述物体的________，需要在参考系上建立坐标系。 (2)物体做直线运动，可以用________坐标系来描述。 阅读教材，并回答： (1)观察教材图1.2­3，从北京到重庆有多条不同的路线，沿不同的出行路线有何不同和相同之处？ 答：路线不同运动轨迹长度不同，但初末位置相同。 (2)观察教材图1.2­4，从初位置指向末位置的有向线段表示位置的变化。 【概念·规律】 路程 定义 物体运动________的长度 标量 只有________没有________的物理量 位移 定义 从______位置到______位置的一条有向线段 矢量 既有________又有________的物理量 三、直线运动的位移 观察教材图1.2­5：研究直线运动时，在物体运动的直线上建立x轴，如图所示。 1．物体的初、末位置：可用位置坐标x1、x2表示。 2．物体的位移大小等于末位置与初位置的坐标之差，即：Δx＝___________。 (1)若Δx为正，则位移的方向________________。 (2)若Δx为负，则位移的方向________________。 四、位移－时间图像 在直角坐标系中选时刻t为______轴，选位移x为______轴，其上的图线就是位移－时间图像，简称______图像。 五、位移和时间的测量 1．打点计时器 打点计时器是一种使用交变电源的计时仪器，当电源频率是50 Hz时，每隔 ________打一次点，如果纸带和物体一起运动，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的________大小。 2．其他计时仪器 秒表、频闪照相法等。 (1)第4 s末到第5 s初经历了1 s的时间间隔。(　　) (2)物体在一条直线上运动时，路程和位移总是大小相等，且位移是矢量，路程是标量。(　　) (3)一个物体的位移为零，路程也一定为零。(　　) (4)“前3秒”“最后3秒”“第3秒内”指的都是时间间隔。(　　) (5)两运动物体的位移大小均为30 m，这两个位移一定相同。(　　) (6)质点沿不同的路径由A到B，其位移是相同的。(　　) (7)做直线运动的两物体位移x甲＝3 m，x乙＝－5 m，则x甲>x乙。(　　) (8)物体第3 s末的位置坐标是(2 m,3 m)，其中3 s末指的是时刻。(　　) (9)质点通过一段路程，其位移可能是零。(　　) (10)质点运动的位移大小可能大于路程。(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√　(7)×　(8)√　(9)√　(10)× 探究点一　时刻和时间间隔 [交流讨论] 1．观察教室里的《作息时间表》 “起床：7：00、预备：7：55、第一节：8：05－8：50……”。 请指出这些数据哪些是时刻？哪些是时间间隔？ 答：7：00、7：55是时刻，8：05－8：50是时间间隔。 2．如图钟表指针指示的一个示数，如时针指“5”，其含义是什么？ 答：时针指“5”的这一瞬间。 3．在如图所示的时间坐标轴上标出：①第3 s末，②第2 s初，③第3 s初，④3 s内，⑤第3 s内。 答： [归纳总结] 时刻与时间间隔的比较 时刻 时间间隔 在时间轴上的表示 用点表示 用线段表示 描述关键词 “初”“末”“时”，如“第1 s末”“第2 s初”“3 s时” 如“第2 s内”“前3 s内” 联系 两个时刻的间隔为一段时间间隔，时间间隔能表示运动的一个过程，好比一段录像；时刻可以显示运动的一瞬间，好比一张照片 下列关于时间间隔和时刻的说法正确的是(　　) A．第4 s末到第5 s初经历了1 s的时间间隔 B．“早上第一节课8：00上课”，其中8：00指的是时间间隔 C．物体第3 s末的位置坐标是(2 m,3 m)，其中第3 s末指的是时刻 D．物体第3 s内运动了4 m，其中第3 s内指的是时刻 [解析]　第4 s末与第5 s初在时间轴上是同一个点，是指同一时刻，故A错误；早上第一节课8：00上课，这里的8：00指的是时刻，故B错误；第3 s末，指的是时刻，故C正确；时间间隔是指时间的长度，第3 s内，指1 s的时间长度，是时间间隔，故D错误。 [答案]　C 1．(多选)在如图所示的时间轴中，下列关于时刻和时间间隔的说法正确的是(　　) A．t2表示时刻，称为第2 s末或第3 s初 B．t2～t3表示时间间隔，称为第3 s内 C．t0～t2表示时间间隔，称为前2 s或第2 s内 D．tn－1～tn表示时间间隔，称为第(n－1)s内 解析　t2表示时间轴上的一个点，所以表示时刻，称为第2 s末或第3 s初，A正确；t2～t3表示时间轴上的一段距离，所以为时间间隔，称为第3 s内，B正确；t0～t2表示时间轴上的一段距离，所以为时间间隔，称为前2 s，第2 s内表示t1～t2，C错误，tn－1～tn表示时间间隔，称为第n s内，D错误。 答案　AB 探究点二　位移和路程 [交流讨论] 1．阅读下面的对话： 甲：请问到市图书馆怎么走？ 乙：从你所在的市中心向南走400 m到 一个十字路口，再向东走300 m就到了。 甲：谢谢！ 乙：不客气。 (1)请求出甲到市图书馆经过的路程和位移的大小。 答：路程700 m，位移500 m。 (2)归纳一下，路程和位移的求解有什么不同。 答：求路程直接相加，求位移是求初位置到末位置的线段的长度。 2．如图所示，小明在操场内从A点开始按顺时针方向沿圆形跑道跑步，经过2分钟刚好跑到了A点。已知圆心为O，半径为R。 (1)求小明从A点开始分别到B、C、D各点的路程。 (2)求小明从A点开始分别到B、C、D各点的位移的大小。 (3)小明从A点到B的位移和从A点到D的位移大小相等吗？方向相同吗？能说明这两个位移相同吗？ 答：(1)eq \f(1,2)πR　πR　eq \f(3,2)πR　(2)eq \r(2)R　2R　eq \r(2)R (3)相等　不同　不能 [归纳总结] 位移和路程的比较 路程 位移 概念 物体运动轨迹的长度 从物体运动的起始位置指向终点位置的有向线段 物理 意义 物体运动轨迹的长短 表示物体位置的变化 标矢性 只有大小没有方向，是标量 既有大小又有方向，是矢量 制约因素 既与质点的初、末位置有关，也与质点运动路径有关 由质点的初、末位置决定，与质点运动路径无关 图示(曲线运动) 质点由A点运动到B点，弧 eq \o(AB,\s\up18(︵)) 的长度即为质点的路程 质点由A点运动到B点，有向线段AB的大小和方向表示质点的位移 联系 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 (教材本节练习与应用第3题变式)田径运动场跑道周长是 400 m。甲、乙两位同学参加百米赛跑选用跑道的直道部分，丙、丁两位同学在不同跑道上参加800 m比赛。则下列说法正确的是(　　) A．甲、乙两位同学的位移大小相等，路程也相等 B．甲、乙两位同学的位移大小不等，路程相等 C．丙、丁两位同学的位移大小不等，路程也不相等 D．丙、丁两位同学的位移大小相等，路程也相等 [解析]　甲、乙两位同学做单向直线运动，运动的路程相等，位移大小也相等，故A正确，B错误；丙、丁两位同学在不同跑道上运动，他们运动的路程均为800 m，路程相等，但因为跑道不同，则位移大小不等，故C、D错误。 [答案]　A 　田径运动场跑道周长是400 m，以下说法正确的是(　　) A．完成400 m赛跑的运动员位移大小是400 m B．百米赛跑选用跑道的直道部分，运动员跑完全程位移大小是100 m C．800 m赛跑比赛中不同跑道运动员跑完全程的位移都一样 D．运动员沿跑道完成200 m赛跑比赛，他的路程和位移大小是一样的 解析　完成400 m赛跑的运动员位移大小是0，路程是400 m，故A错误；百米赛跑选用跑道的直道部分，运动员跑完全程位移大小是100 m，故B正确；在800 m赛跑比赛中，不同跑道的运动员的起点不同，而终点是相同的，所以运动员跑完全程位移是不相等的，路程是相同的，故C错误；路程是曲线，位移的大小是初位置指向末位置的有向线段的长度，可知他的路程比位移的大小大，故D错误。 答案　B 路程和位移的求解思路 eq \x(路程)—→eq \x(找轨迹)—→eq \x(轨迹长度表示大小) eq \x(位移)—→eq \x(连线段)—→eq \x(线段长度表示大小)　 2．如图所示，某人沿半径R＝50 m的圆形跑道运动，从A点出发逆时针跑过eq \f(3,4)圆周到达B点，试求由A到B的过程中，此人运动的路程和位移。 解析　此人运动的路程等于ACB所对应的弧长，即路程s＝eq \f(3,4)×2πR＝eq \f(3,4)×2×3.14×50 m＝235.5 m，此人从A点运动到B点的位移大小等于由A指向B的有向线段的长度，即x＝eq \r(2)R≈1.414×50 m＝70.7 m，位移的方向由A→B，与半径AO的夹角为45°。 答案　见解析 探究点三　直线运动中位移的表示方法 [交流讨论] 1．如图所示，一辆汽车沿平直公路运动，从A点运动到B点，位置的变化是多少？汽车的位移大小和方向？汽车由C到D的位置的变化是多少？位移的大小和方向？ 答：20 m　20 m，方向沿x轴正方向；－30 m　30 m，方向沿x轴负方向。 2．坐标表示物体的位置，坐标的变化表示什么意义？如果坐标的变化为负值又有什么物理意义？ 答：表示位移，坐标的变化为负值表示位移方向沿x轴负方向。 [归纳总结] 1．直线坐标系 研究直线运动时在物体运动的直线上建立直线坐标系。 2．位移－时间(x­t)图像 (1)x­t图像只能用来描述直线运动，反映位移x随时间t的变化关系，不表示物体的运动轨迹。 (2)由x­t图像可判断各时刻物体的位置，或相对坐标原点的位移。 一个质点在x轴上运动，各个时刻的位置如下表(质点在每一秒内都做单向直线运动)。 时刻/s 0 1 2 3 4 位置坐标/m 0 5 －4 －1 －7 (1)几秒内位移最大________。 A．1 s内　　　　　　　 B．2 s内 C．3 s内 D．4 s内 (2)第几秒内位移最大________。 A．第1 s内 B．第2 s内 C．第3 s内 D．第4 s内 (3)几秒内的路程最大________。 A．1 s内 B．2 s内 C．3 s内 D．4 s内 (4)第几秒内路程最大________。 A．第1 s内 B．第2 s内 C．第3 s内 D．第4 s内 [思路引导]　明确位移和路程及所对应的时刻，再画出如图所示的位置坐标以及对应时刻，即可迅速解答。 [解析]　(1)几秒内指的是从计时开始的零时刻到几秒末的一段时间，位移的大小是从初位置到末位置的有向线段的长度，本题中，质点在1 s内、2 s内、3 s内、4 s内的位移大小分别是5 m、4 m、1 m和7 m。 (2)第几秒内指的是第几个1 s的时间内，即第几秒初到第几秒末的1 s时间内。本题中物体在第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内的位移大小分别为5 m、9 m、3 m、6 m。 (3)路程指的是物体运动轨迹的长度，本题中物体运动的时间越长，运动的轨迹就越长。 (4)由以上分析可知：物体在第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内的路程分别为5 m、9 m、3 m和6 m。 [答案]　(1)D　(2)B　(3)D　(4)B 3．(教材本节练习与应用第5题变式)一辆汽车沿平直道路行驶，以x表示它相对于出发点的位移，如图近似描述了汽车在0到40 s这段时间的x­t图像。根据图像判断，下列说法错误的是(　　) A．汽车在0～40 s时间间隔内一直向前行驶 B．汽车在20～30 s时间间隔内没有行驶 C．汽车在0～40 s时间间隔内位移是0 D．汽车最远位置距离出发点30 m 解析　0～20 s内汽车的位移不断增大，汽车向前行驶；20～30 s内汽车的位移保持不变，汽车没有行驶；30～40 s内汽车的位移不断减小，说明汽车向出发点运动，故A错误，符合题意，B、C正确，不符合题意；由以上分析可知，汽车最远位置距离出发点30 m，故D正确，不符合题意。 答案　A 1．下列计时数据指时间间隔的是(　　) A．《新闻联播》每晚19点播出 B．太原开往北京的K962次列车于17时26分从太原站发车 C．高一年级的小明于8：00到达学校 D．嫦娥五号历经23天携带月球样品成功返回地球 解析　每晚19点、17时26分、8：00都是指具体某一时刻，A、B、C错误；23天指的是一段时间间隔，D正确。 答案　D 2．(教材本节练习与应用第6题变式)如图所示，从高出地面3 m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5 m后回落，最后到达地面。分别以地面和抛出点为原点建立一维坐标系，方向均以向上为正，则下列说法正确的是(　　) A．小球抛出点的位置坐标相同 B．小球通过的总位移不同 C．上升过程中，小球通过的位移不同 D．小球通过的总路程相同 解析　以地面和抛出点为原点，小球抛出点的位置坐标分别为＋3 m和0，故A项错误； 以地面和抛出点为原点，小球通过的总位移为： Δx＝[0－(＋3)]m＝－3 m Δx′＝(－3－0)m＝－3 m 故总位移相同，B项错误；以地面和抛出点为原点，上升过程中小球通过的位移为： Δx1＝[(＋8)－(＋3)]m＝＋5 m Δx1′＝((＋5)－0)m＝＋5 m 则上升过程中小球通过的位移相同，C项错误；小球通过的总路程与坐标原点的选取无关，D项正确。 答案　D 3．(多选)(位移和路程)关于位移和路程，下列说法中正确的是(　　) A．沿直线运动的物体，位移和路程是相等的 B．质点沿不同的路径由A到B，其位移是相同的 C．质点通过一段路程，其位移可能是零 D．质点运动的位移大小可能大于路程 解析　沿直线运动的物体，若没有往复运动，也只能说位移的大小等于路程，而不能说位移等于路程，若有往复运动时，则其大小不相等，选项A错误；在有往复的直线运动和曲线运动中，位移的大小是小于路程的，位移只取决于始、末位置，与路径无关，而路程是与路径有关的，故选项B、C正确，D错误。 答案　BC 4．(多选)(直线运动的位移)(2023·西安高一检测)一物体做直线运动，在如图所示的位移坐标轴上O、x1、x2、…xn－1、xn分别为物体在开始和第1 s末、第2 s末、…第(n－1)s末、第n s末的位置，则下列说法中正确的是(　　) A．Ox1为第2 s末的位置，方向沿x轴正方向 B．Oxn－1为(n－1)s内的位移，方向沿x轴正方向 C．x2xn为前2n s内的位移，方向沿x轴正方向 D．xn－1xn为第n s内的位移，方向沿x轴正方向 解析　题中O、x1、x2、…xn－1、xn分别为不同位置，分别与各个时刻对应，而题中选项所列位移均与时间对应，故要深刻理解和区别时间与时刻、位移与位置。针对位移这一概念，要对应这一段时间，找好它的初位置、末位置，并画出这一过程的有向线段，才能做出正确的选择，故选B、D。 答案　BD 5．(x­t图像)(2023·栖霞高一期中)如图所示，两汽车由同一地点出发做直线运动并同时到达目的地，其位移x与时间t的关系图像如图所示，由图可知(　　) A．甲车比乙车先出发 B．甲车比乙车用时短 C．甲车比乙车的位移大 D．甲车比乙车的路程大 解析　由题图读出，甲车从0时刻出发，乙车在之后出发，故A正确；由题图知，t1时刻两车同时到达目的地，由于甲先出发，所以甲车比乙车用时长，故B错误；两车的起点和终点位置相等，则位移相同，故C错误；因两车均做单向直线运动，路程与位移大小相等，D错误。 答案　A $$