2.时间 位移 （教用Word）-【赢在微点·轻松课堂】2025-2026学年高中物理必修第一册（人教版2019）

2.时间　位移 学习目标 1.知道时刻与时间间隔的区别和联系,能在具体的情境下识别时刻和时间间隔; 2.能在坐标系上定量地描述物体的位置,知道路程与位移的区别,初步了解矢量与标量的不同; 3.能够描述直线运动的位移的大小和方向; 4.初步了解位移—时间图像的物理意义,知道位移和时间的测量工具,认识和练习使用打点计时器。 情境导入 　　宇宙万物都在时间和空间中存在和运动。我们每天按时上课、下课、用餐、休息等,从幼儿园、小学、中学,经历一年又一年,我们在时间的长河里成长,每天在操场上做体育运动,做各种的跑、跳动作,位置随时间不断发生变化。 用初中所学的时间、路程还能准确地对上述问题做出完整的描述吗?如何才能将位置及位置变化描述清楚呢? 知识点一　时刻和时间间隔 　 1.时刻:表示某一瞬间,在时间轴上用点表示,如第2 s末、第8 s初等均为时刻。 2.时间间隔:表示两个时刻之间的时间,在时间轴上用线段表示,如前4 s内(0至4 s末)、第4 s内(3 s末至4 s末)等均为时间间隔。 •疑点辨析• (1)1 min的时间间隔是由60个时刻组成的。(×) (2)第3 s初和第2 s末是同一时刻。(√) 　 1.表示方法。 (1)时刻:时刻在时间数轴上,用一个点来表示,如第2 s末、第2 s初等,是状态量。如图甲所示。 (2)时间间隔:时间间隔指的是两时刻之间的间隔,在时间数轴上用一段线段来表示,如2 s内、第2 s内等,是过程量。如图乙所示。 2.区别和联系。 时刻 时间间隔 区别 (1)时刻对应于物体所处的位置; (2)在时间轴上用一个点表示; (3)只有先后、早迟的区别,没有长短之分 (1)时间间隔指两时刻之间的间隔,对应于物体的一段路程或位移; (2)在时间轴上用线段表示; (3)有长短之分 联系 (1)用t1和t2分别表示先后两个时刻,Δt表示两个时刻间的时间间隔,则Δt=t2-t1; (2)时间轴上的两个点无限靠近时,它们之间的时间间隔就会趋于0,时间间隔就趋于时刻 【例1】　关于时间间隔和时刻,下列说法正确的是(　　) A.物体在5 s时指的是时间间隔 B.物体在5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间间隔 C.物体在第5 s内指的是5 s的时间间隔 D.第4 s末和第5 s初,指的是时刻 解析　物体在5 s时指的是时刻,A项错误;物体在5 s内指的是物体从开始到5 s末这5 s的时间间隔,B项错误;物体在第5 s内指的是1 s的时间间隔,C项错误;第4 s末和第5 s初指的是同一时刻,D项正确。 答案　D 【针对训练1】　(多选)关于时刻和时间间隔,下列说法正确的是(　　) A.时刻就是一段很短的时间间隔 B.第4秒指的是“t=3 s”到“t=4 s”之间的时间间隔 C.第4秒末和第5秒初都是指的“t=4 s”这一时刻 D.物理测验时间是60 min,这里60 min指的是时刻 解析　时刻是一个瞬间,对应时间轴上的一个点,不是一段很短的时间间隔,A项错误;第4秒指的是“t=3 s”到“t=4 s”之间的时间间隔,B项正确;第4秒末和第5秒初都是指的“t=4 s”这一时刻,C项正确;物理测验时间是60 min,这里60 min指的是时间间隔,D项错误。 答案　BC 知识点二　位移和路程　矢量和标量 　 1.坐标系。 定量地描述物体的位置,需要在参考系上建立坐标系,物体做直线运动,可以用一维坐标系描述;物体做曲线运动,需要用平面直角坐标系描述。 2.路程和位移。 (1)路程:物体运动轨迹的长度。 (2)位移:从初位置到末位置的有向线段,其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,如位移等。 (2)标量:只有大小、没有方向的物理量,如质量、时间、路程等。 •疑点辨析• (1)路程就是位移的大小。(×) (2)-5 m的位移比+3 m的位移小。(×) (3)标量只有正值,没有负值。(×) 　 1.位移和路程的区别与联系。 物理量 比较项目 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 矢标性 是矢量,有大小和方向 是标量,只有大小,没有方向 制约因素 由质点的初、末位置决定,与质点的运动轨迹无关 与运动路径有关 联系 (1)都是描述质点运动的空间特征; (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 2.对矢量和标量的理解。 正、负号的 区别 矢量的方向一般用正负号来表示。但既有大小又有方向的物理量不一定是矢量,如电流,有大小和方向,但它是标量 大小比较 矢量的大小只比较绝对值,而标量的大小根据正、负号的物理意义比较。如两位移x1=5 m和x2=-7 m,则x1小于x2;而两温度t1=2 ℃和t2=-5 ℃,则t1高于t2 【例2】　如图所示,一小球(可视为质点)在光滑的V形槽中由A点释放,经B点(与B点碰撞所用时间不计)到达与A点等高的C点,设A点的高度为1 m,则全过程中小球通过的路程、位移分别为(　　) A. m、 m,方向由A指向C B. m、 m,方向由C指向A C. m、 m,方向由A指向C D. m、1 m,方向由A指向C 解析　小球通过的路程为实际运动轨迹的长度,s=2AB=2× m= m;位移为由初位置到末位置的有向线段,x=AC=AB= m= m,方向由A指向C,C项正确。 答案　C 【针对训练2】　如图所示,坐高铁从杭州到南京,原需经上海再到南京,路程为s1,位移为x1。杭宁(南京)高铁通车后,从杭州可直达南京,路程为s2,位移为x2,则(　　) A.s1>s2,x1>x2 B.s1>s2,x1<x2 C.s1>s2,x1=x2 D.s1=s2,x1=x2 解析　路程是运动轨迹的长度,由题图可知s1>s2,位移是初位置指向末位置的有向线段,从杭州到南京,初、末位置相同,位移相同,即x1=x2,C项正确。 答案　C 知识点三　直线运动的位置和位移 　 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、末位置分别用位置坐标x1、x2表示。 2.物体的位移Δx=x2-x1,若Δx为正,则位移的方向指向x轴的正方向;若Δx为负,则位移的方向指向x轴的负方向。 •疑点辨析• (1)物体做直线运动时,可用直线坐标系的坐标表示位置,用坐标差表示位移。(√) (2)在直线坐标系中,位移为正值表示位移的方向与规定的坐标轴正方向相同。(√) 　 1.建立直线坐标系时,选择不同的坐标原点,物体的位置坐标不同,但在同一运动过程中物体位移却是相同的。 2.直线运动的位置和位移的表示方法。 【例3】　(多选)物体做直线运动时可以用坐标轴上的坐标表示物体的位置,用坐标的变化量表示物体的位移。如图所示,一个物体从A点运动到C点,位移Δx1=-4 m-5 m=-9 m;从C点运动到B点,位移Δx2=1 m-(-4 m)=5 m。下列说法正确的是(　　) A.C点到B点的位移大于A点到C点的位移,因为正数大于负数 B.A点到C点的位移大于C点到B点的位移,因为正负号表示位移的方向,不表示大小 C.因为位移是矢量,所以这两个矢量的大小无法比较 D.物体由A点到B点的位移为Δx=Δx1+Δx2 解析　位移是矢量,比较位移的大小时,只需比较其绝对值,不需要带正负号,A、C两项错误,B项正确;因为Δx1=xC-xA, Δx2=xB-xC,所以物体由A到B的位移Δx=xB-xA=Δx1+Δx2,D项正确。 答案　BD 【针对训练3】　从高出地面1 m的位置以某一初速度竖直向上抛出一个篮球,篮球上升3 m后回落,最后到达地面,则篮球从抛出到第一次落地过程中(　　) A.位移为1 m,方向竖直向下,路程为7 m B.位移为3 m,方向竖直向上,路程为7 m C.位移为1 m,方向竖直向上,路程为8 m D.位移为3 m,方向竖直向下,路程为8 m 解析　设竖直向上为正方向,位移为起点到终点的有向线段,则篮球从抛出到第一次落地过程中位移为x=-1 m,方向竖直向下,路程为s=3 m+4 m=7 m,A项正确。 答案　A 知识点四　位移—时间图像　位移和时间的测量 　 1.位移—时间图像。 (1)物理意义:直观地表示物体在每一时刻的位置或每一时间间隔的位移。 (2)图像的建立:在直角坐标系中选时间t为横轴,选位置x为纵轴,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坐标原点O,则图像就成为位移—时间图像。 2.位移和时间的测量。 (1)测量工具及用途。 测量工具 用途 照相机 记录物体的位置 钟表 记录物体运动的时间 频闪照相机 记录物体运动的时刻和位置 打点计时器 记录时间和位移 (2)打点计时器。 ①电磁打点计时器:是一种使用交变电源的计时仪器,工作电压约为8V,能够按照相同的时间间隔在纸带上连续打点,其构造如图所示。当电源的频率为50 Hz时,每隔0.02s打一个点。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位移大小。 ②电火花打点计时器: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,而是电火花和墨粉。 •疑点辨析• (1)位移—时间图像既可以描述直线运动,又可以描述曲线运动的位移随时间变化的规律。(×) (2)电磁打点计时器与电火花打点计时器均使用交流电源,工作电压均为220 V。(×) 　 1.位移—时间图像的意义和应用。 (1)图线上任意一点的横纵坐标表示物体在某一时刻及所处的位置。 (2)图线上起点的横纵坐标表示物体开始运动的时刻及位置。 (3)x-t图像表示的是位移随时间变化的情况而不是运动的轨迹。 2.位移和时间的测量。 (1)打点计时器。 电磁打点计时器 电火花打点计时器 相同点 电源 交变电源 计时原理 一般电源频率为50 Hz,打点时间间隔为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。 ①将打点计时器固定好。 ②安装纸带。 ③启动电源,用手拉动纸带。关闭电源。 ④取下纸带,从能够看清的某个点开始,将这个点作为起始点,往后数出若干个点,计算纸带从起始点到各个点的运动时间。 ⑤用刻度尺测量出从起始点到各点的位移。 【例4】　(多选)如图为根据龟兔赛跑故事画出的位置—时间图像,下列说法正确的是(　　) A.乌龟和兔子赛跑不是从同一地点出发的 B.乌龟和兔子赛跑不是同时出发的 C.乌龟中途落后,但最终比兔子先到达终点 D.在0~t1时间内,乌龟和兔子的位移不同,但曾经相遇过一次 解析　由题图可知,乌龟和兔子是从同一地点出发的,但不同时,兔子比乌龟出发得晚,A项错误,B项正确;从题图中看出,在0~t1时间内兔子的位移大于乌龟的位移,但是最后乌龟到达终点时,兔子还没有到达,C项正确;由题图可知,0~t1时间内,兔子的位移和乌龟的位移不同,图像的交点表示相遇,根据题图可知,在0~t1时间内,兔子和乌龟在比赛途中相遇过一次, D项正确。 答案　BCD 分析x-t图像时,要注意x表示的是位置,还是位移,进而进行分析判断。 【针对训练4】　某物体从坐标原点出发开始运动,其位移随时间的变化情况如图所示,则有关物体运动的情况,下列描述错误的是(　　) A.物体在10 s内的位移为60 m B.物体在10 s时刻在距离出发点60 m的位置 C.物体在任何相等时间内的位移均相等 D.物体在相等时间内的位移不相等 解析　物体沿x轴正方向运动,由题图可知,物体在10 s内的位移为60 m,在10 s时距离出发点60 m,A、B两项正确; 题中图线为过原点的直线,所以相等时间内的位移相等,C项正确,D项错误。 答案　D 　 1.(多选)物理实验经常需要测量,以下可用于测量时间的仪器是(　　) 解析　B项是电磁打点计时器,C项是电火花打点计时器,都可以用来测量时间,B、C两项正确。 答案　BC 2.400 m比赛中终点在同一直线上,但起点不在同一直线上,如图所示,关于这样的做法,下列说法正确的是(　　) A.这样做的目的是使参加比赛的同学位移大小相同 B.这样做的目的是使参加比赛的同学路程相同 C.这样做的目的是使参加比赛的同学所用时间相同 D.这样做法其实是不公平的,明显对外侧跑道的同学有利 解析　因为跑道弯道外圈半径大于里圈半径,当终点在同一直线上时,起点就不在同一直线上,这样做的目的是使参加比赛的同学路程相同,B项正确。 答案　B 3.如图所示,汽车从0时刻开始,在5 s时间内,每1 s沿直线前进的距离分别是9 m、7 m、5 m、3 m、1 m。以0时刻所在位置为原点,以汽车前进方向为正方向建立一维坐标系,以下说法正确的是(　　) A.汽车在1 s末的位置坐标为9 m B.汽车在2 s末的位置坐标为7 m C.汽车在3 s末的位置坐标为5 m D.汽车在4 s末的位置坐标为3 m 解析　以0时刻汽车所在位置为原点,汽车在1 s末的位置坐标为9 m,2 s末的位置坐标为16 m,3 s末的位置坐标为 21 m,4 s末的位置坐标为24 m,综上所述,只有A项正确。 答案　A 4.(多选)下列对物体运动的x-t图像理解正确的是(　　) A.x-t图像表示的是质点的位移随时间变化的关系 B.x-t图像就是质点运动的轨迹 C.从x-t图像中可以看出质点在不同时间内的位移 D.x-t图像上各点的坐标表示质点对应时间内通过的路程 解析　位移—时间图像表示质点的位移随时间变化的关系,不是质点运动的轨迹,A项正确,B项错误;图线上各点的坐标表示质点不同时刻相对坐标原点的位置,而不是对应时间内通过的路程,C项正确,D项错误。 答案　AC 学科网（北京）股份有限公司 $$