02 第一章 2.第1课时 时间 位移-【名师导航】2024-2025学年高中物理必修第一册同步课件(人教版2019)

第一章　运动的描述 2．时间　位移 第1课时　时间　位移 整体感知·自我新知初探 [学习任务] 任务1．知道时刻和时间间隔的含义以及它们的区别。 任务2．知道坐标系的类型，会建立坐标系和定量描述物体位置的变化。 任务3．掌握位移的概念，知道位移是矢量，掌握位移和路程的区别。 第1课时　时间　位移 [问题初探]　 问题1　时间轴上怎样区分时间间隔和时刻？ 问题2　描述物体在平面中的运动应如何建立坐标系？ 问题3　位移和路程是一回事吗？ [自我感知]　经过你认真的预习，结合你对本节课的理解和认识，请画出本节课的知识逻辑体系。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 探究重构·关键能力达成 [链接教材]　如图是时间轴上的一些数据，图中的 “10 min” 是时间间隔还是时刻？图中数据“9 h”指的是时间间隔还是时刻？ 知识点一　时刻和时间间隔 提示：“10 min”是时间间隔；“9 h”是时刻。 第1课时　时间　位移 1．时刻：表示________，在时间轴上用__表示，如第2 s末、第8 s初等均为时刻。 2．时间间隔：表示____________的时间，在时间轴上用____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。 某一瞬间 点 两个时刻之间 线段 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 根据下列对话回答问题。 情境一：小丽：“我五点钟在操场等你哦。” 小菲：“还有半个小时的时间呢！” 情境二：小明：“快点跑啊，还有10分钟就上课了。” 小浩：“你看错表了吧，8点才上课呢！” 问题1　“五点钟”“半个小时”“10分钟”“8点”请把它们分类，它们的含义相同吗？ 提示：不同，“五点钟”“8点”指时刻；“半个小时”“10分钟”指时间间隔。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 问题2　如图所示，在时间轴上标出“第3 s初”“第3 s末”“第3 s内”“前3 s内”，然后指出哪些表示时刻，哪些表示时间间隔？ 提示：“第3 s初”“第3 s末”表示时刻，“第3 s内”“前3 s内”表示时间间隔。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 问题3　时间间隔和时刻有什么区别？ 提示：时刻在时间轴上对应一个点，时间间隔指两时刻间隔，在时间轴上对应一段线段。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 1．时刻和时间间隔的比较   时刻 时间间隔 区别 在时间轴上用点表示，时刻与物体的位置相对应，表示某一瞬时 在时间轴上用线段表示，时间间隔与物体的位移相对应，表示某一段时间 联系 两个时刻的间隔即为时间间隔，即Δt＝t2－t1 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 2．时刻和时间间隔在时间轴上的表示 (1)时刻(如图所示) (2)时间间隔(如图所示) 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 【典例1】　(时间间隔和时刻的区别)关于时间间隔和时刻，下列说法正确的是(　　) A．时刻表示时间短，时间间隔表示时间长 B．1 min只能分成60个时刻 C．学校作息时间表上的数字表示时刻 D．物体在第5 s内指的是物体在4 s末到5 s初这1 s的时间 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 C　[时间间隔是指时间的长度，在时间轴上对应一段距离，时刻是指时间点，在时间轴上对应的是一个点，故A错误；1 min可以分成无数个时刻，故B错误； 学校作息时间表上的数字表示时刻，故C正确；在第5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间间隔，故D错误。] 【典例2】　(选自鲁科版教材·时间间隔和时刻的表示方法)在涉及时刻与时间间隔的讨论中，常有以下说法：前2 s、第2 s内、第2 s末、第3 s初。它们分别指的是时刻还是时间间隔？请在时间轴上把它们标示出来。 [解析]　前2 s、第2 s内指的是时间间隔，第2 s末、第3 s初指的是时刻。 [答案]　见解析 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 方法技巧　时刻与时间间隔的两种判断方法 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 1．坐标系 (1)建立目的：定量描述物体的位置。 (2)坐标系的三要素：____、______和单位长度。 (3)常见的坐标系的种类：__________、______________和空间坐标系。 2．路程：物体________的长度。 知识点二　位置和位移　 原点 正方向 一维坐标系 平面直角坐标系 运动轨迹 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 3．位移 (1)物理意义：描述物体(质点)____变化的物理量。 (2)定义：从______指向______的一条有向线段。 (3)大小：初、末位置间有向线段的____。 (4)方向：由______指向______。 4．矢量和标量 (1)矢量：既有____又有____的物理量，如位移、力等。 (2)标量：只有____，没有____的物理量，如质量、时间、路程等。 位置 初位置 末位置 长度 初位置 末位置 大小 方向 大小 方向 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 某校举行教职工趣味运动会，其中一项比赛项目——“五米三向折返跑”，活动场地如图所示，AB＝AC＝AD＝5 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。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 问题1　A点到B点和A点到C点的位移相同吗？ 提示：A点到B点和A点到C点的位移大小相等，方向不同，故位移不相同。 问题2　A点到B点和A点到C点的路程相同吗？ 提示：A点到B点和A点到C点的路程相同。 问题3　比赛结束，参赛教师通过的总位移为多少？ 提示：参赛教师从A点出发通过三方向折返跑后回到A点，位移为零。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 问题4　路程和位移的计算方法相同吗？ 提示：不相同。路程是标量，遵从算术加法法则，可以直接相加减；位移是矢量，不能直接相加减，位移的大小等于初位置指向末位置的有向线段的长度。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 1．位移和路程的区别与联系   位移 路程 区别 物理 意义 描述物体的位置变化，是由初位置指向末位置的有向线段 描述物体运动轨迹的长度 标矢性 矢量 标量 相关 因素 由物体的初、末位置决定，与物体运动路径无关 既与物体的初、末位置有关，也与物体运动路径有关 2．矢量和标量的区别 标量只有大小而没有方向，矢量既有大小又有方向。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 【典例3】　(位移与路程的比较)下列关于质点运动的位移和路程的说法正确的是(　　) A．路程是标量，数值上就等于位移的大小 B．位移是矢量，其方向即为质点的运动方向 C．在同一运动过程中，位移的值总小于路程的值 D．两地间的位移是唯一的，路程是不确定的，与运动的路径有关 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 D　[路程是标量，大小等于物体运动轨迹的长度，不一定等于位移的大小，故A错误；位移是矢量，位移的方向由初位置指向末位置，不一定是质点运动的方向，故B错误；对于同一运动过程而言，位移的大小不会比路程大，其中在单向直线运动中，位移的值等于路程的值，故C错误；位移的方向由初位置指向末位置，两地间的位移是唯一的，路程是不确定的，与运动的路径有关，故D正确。] 【典例4】　(位移的计算)如图所示，足球运动员从A处开始出发，先向南跑了50 m到达B处，再向东跑了100 m到达C处，最后又向北跑了150 m到达D处。 (1)A、B、C、D各点位置如何表示？ (2)该运动员运动的总路程和总位移各 是多少？(画出示意图) 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 [解析]　(1)选取A点为坐标原点，向东为x轴的正方向，向北为y轴的正方向，建立二维平面直角坐标系，如图所示： 则各点坐标为：A(0，0)、B(0，－50 m)、 C(100 m，－50 m)、 D(100 m，100 m)。 (2)运动员的运动轨迹如图所示： 该运动员的总路程为 s＝AB＋BC＋CD＝(50＋100＋150)m＝300 m 有向线段AD表示运动员的位移，大小为 x＝m＝100 m 方向东偏北45°。 [答案]　见解析 方法技巧　位移的两种计算方法 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　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。 知识点三　直线运动的位移 1．物体的位置表示：用位置____表示。如图所示，若物体从A向B运动，则x1表示初位置A；x2表示末位置B。 坐标 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 2．物体的位移表示 (1)大小：__位置与__位置的坐标之差：Δx＝______。 (2)方向：__位置指向__位置。 ①Δx＞0，表示位移的方向指向x轴的__方向。 ②Δx＜0，表示位移的方向指向x轴的__方向。 末 初 x2－x1 初 末 正 负 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 如图所示，一辆轿车从超市出发，向东行驶了300 m到达电影院，继续行驶了150 m到达度假村，又向西行驶了950 m到达博物馆，最后回到超市。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 问题1　以超市所在的位置为原点，以向东的方向为正方向，用1个单位长度表示100 m，能否用一维坐标系表示出超市、电影院、度假村和博物馆的位置？试画出。 提示：能。以超市所在的位置为原点，以向东的方向为正方向，则电影院的坐标为300 m，度假村的坐标为450 m，博物馆的坐标为450 m－950 m＝－500 m，位置如图所示。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 问题2　如何求轿车从电影院经度假村到博物馆的位移的大小和方向？ 提示：轿车从电影院经度假村到博物馆的过程中位移x′＝－500 m－300 m＝－800 m，即大小为800 m，方向向西。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 1．位置在一维坐标系中的表示 一维坐标系中位置用一个点的坐标表示；坐标值的正负表示物体所在位置在坐标原点的正方向上还是负方向上；坐标值的绝对值表示物体所在位置到坐标原点的距离。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 2．直线运动位移的计算 物体做直线运动时，它的位移可通过初、末位置的坐标值计算。如图所示，在t1～t2时间内，物体从位置xA移动到位置xB，发生的位移Δx＝xB－xA。对于图甲，Δx＝3 m；对于图乙，Δx＝－5 m。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 3．直线运动位移的方向 在直线运动中，位移的方向一般用正负号来表示。如图甲所示，Δx>0，表示位移的方向沿x轴正方向；如图乙所示，Δx<0，表示位移的方向沿x轴负方向。这样就可以用一个带正负号的数值，把直线运动中位移矢量的大小和方向表示出来了。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 【典例5】　(位置坐标的信息应用)如图所示，一个物体从A运动到B，又从B运动到C，A、B、C三点的位置坐标分别为xA＝5 m，xB＝－10 m，xC＝－2 m, 试求：   (1)物体从A到B的位移和路程； (2)物体从始点A到末点C的位移和路程。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 [解析]　(1)物体从A到B的位移 x1＝xB－xA＝－10 m－5 m＝－15 m 负号表示位移方向与x轴正方向相反 物体从A到B的路程 s1＝5 m＋10 m＝15 m。 (2)物体从A经B到C的位移 x2＝xC－xA＝－2 m－5 m＝－7 m 负号表示位移方向与x轴正方向相反 物体从A经B到C的路程 s2＝5 m＋10 m＋8 m＝23 m。 [答案]　(1)15 m，方向与x轴正方向相反　15 m　(2)7 m，方向与x轴正方向相反　23 m 【典例6】　(直线运动的位移的计算)某汽车在街上行驶，如图所示，它在10：00经过A路口，10：06经过B处，10：10到达C路口。已知A路口距B 1.8 km，C路口距B 1.2 km，求该汽车从A路口到C路口以及它再从C路口返回A路口这两个过程的位移。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 [解析]　方法1：以B处为位置坐标的原点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：A路口xA＝－1.8 km，C路口xC＝1.2 km 从A路口到C路口的位移 Δx＝xC－xA＝1.2 km－(－1.8) km＝3.0 km 方向向东 从C路口返回到A路口的位移 Δx′＝xA－xC＝－1.8 km－1.2 km＝－3.0 km 负号表示方向向西。 方法2：以A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：B处xB＝1.8 km，C路口xC＝3.0 km 从A路口到C路口的位移 Δx＝xC－xO＝3.0 km－0＝3.0 km 方向向东 从C路口返回到A路口的位移 Δx′＝xO－xC＝0－3.0 km＝－3.0 km 负号表示方向向西。 [答案]　Δx＝3.0 km，方向向东　Δx′＝－3.0 km, 负号表示方向向西 【教用·备选例题】 【典例1】　下列说法中表示时刻的是(　　) A．近地卫星运行周期约为84分钟 B．同步卫星运行周期约为24小时 C．“高分十三号卫星”于10月12日00时57分发射 D．“天问一号”飞行约7个月才能到达火星 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 C　[近地卫星运行周期约为84分钟，在时间轴上是一段线段，表示时间间隔，故A错误；同步卫星运行周期约为24小时，在时间轴上是一段线段，表示的是时间间隔，故B错误；“高分十三号卫星”于10月12日00时57分发射，10月12日00时57分在时间轴上是一点，表示的是时刻，故C正确；“天问一号”飞行约7个月才能到达火星，在时间轴上是一段线段，故为时间间隔，故D错误。] 【典例2】　如图所示，某人沿直线游泳，他以A为起点，先经过B点，到达池对岸C点后返回至D点。 (1)以A为原点建立向右为正方向的坐标轴； (2)在坐标轴中标明B、D的位置； (3)求此人从B点运动至D点的位移。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 [解析]　(1)(2)根据图像可知B点的坐标应为20 m，D点坐标应为 40 m，如图所示。   (3)从B点运动至D点的位移 x＝40 m－20 m＝20 m，方向向右。 [答案]　(1)(2)见解析　(3)20 m，方向向右 应用迁移·随堂评估自测 1．下列计时数据指时间间隔的是(　　) A．2023年10月24日4时3分，我国在西昌卫星发射中心成功将遥感三十九号卫星发射升空 B．某同学在校运动会上110 m跨栏成绩是14.10 s C．一辆汽车在第10 s末开始加速行驶 D．我们12时15分开始吃午饭 2 4 3 题号 1 √ 第1课时　时间　位移 B　[2023年10月24日4时3分是时刻，故A错误；某同学在校运动会上110 m跨栏成绩是14.10 s，14.10 s是时间间隔，故B正确；一辆汽车在第10 s末开始加速行驶，10 s末是时刻，故C错误；我们12时15分开始吃午饭，12时15分是时刻，故D错误。] 2 4 3 题号 1 2．杂技运动员从高处将一小球竖直向上抛出，小球竖直向上运动6 m到达最高点后又下落了9 m。若以竖直向上为正方向，小球的位移为(　　) A．3 m B．－15 m C．－3 m D．15 m 2 3 题号 1 4 √ C　[小球的位移为x＝x2－x1＝(6 m－9 m)－0＝－3 m，故选C。] 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 3．如图所示为某学校田径运动场跑道的示意图，其中A点是所有跑步项目的终点，也是400 m、800 m赛跑的起跑点，B点是100 m赛跑的起跑点。在一次校运动会中，甲、乙、丙三位同学分别参加了100 m、400 m和800 m赛跑，则从开始比赛到比赛结束(　　) A．甲的位移最大 B．乙的位移最大 C．丙的位移最大 D．乙、丙的路程相等 2 3 题号 4 1 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 A　[由题意可知，400 m、800 m赛跑的比赛中，起点和终点相同，所以在400 m、800 m赛跑的比赛中位移的大小是零，而在100 m赛跑的比赛中，位移的大小是100 m，所以甲的位移最大，乙和丙的位移是零，所以选项A正确，选项B、C错误；路程是指物体运动轨迹的长度，所以路程最大的是丙，所以选项D错误。] 2 3 题号 4 1 4．如图所示，自行车的车轮半径为R，车轮沿直线无滑动地滚动，当气门芯由轮子的正上方第一次运动到轮子的正下方时，气门芯位移的大小为(　　) A．πR B．2R C．2πR D．R 2 4 3 题号 1 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 D　[当气门芯由轮子的正上方第一次运动到轮子的正下方时，轮子向前运动半个周长，气门芯的初位置与末位置如图所示。由几何知识得，气门芯的位移大小x＝＝R，故选项D正确。] 2 4 3 题号 1 回归本节知识，完成以下问题： 1．怎样在具体问题中辨析时刻与时间间隔？ 提示：(1)根据上下文判断：分析所给的说法，根据题意去体会和判断。时刻对应的是某一事件或运动的状态，时间间隔对应的是事件或运动的过程。 (2)利用时间轴判断：画出时间轴，把所给的时刻和时间间隔表示出来，对应一个点的是时刻，对应一段线段的是时间间隔。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 2．在实际问题中位移和路程有何区别与联系？ 提示：位移由物体的初、末位置决定，与路径无关，不管经历什么路径，只要初、末位置相同，位移就相同；而路程由物体的运动轨迹决定，与路径有关。路程是标量，无方向，其大小计算遵循算术运算法则(可以直接相加减)；位移是矢量，有方向，其大小计算不能直接相加减。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 3．在一维坐标系中，选择不同的坐标原点，各点的位置坐标不同， 两点间位移是否相同？为什么？ 提示：相同，因为位移与坐标系的选取无关。 整体感知 探究重构 应用迁移 第1课时　时间　位移 $$