1.2 位置 位移 课件 -2025-2026学年高一上学期物理教科版必修第一册

第一章　描述运动的基本概念 2. 位置　位移 【学习任务与素养目标】 1.理解位移、矢量、标量的概念,解决实际问题。(物理观念) 2.掌握对比法,认识位移—时间图像。(科学思维) 基础知识 梳理与落实 一、坐标系 1.要准确地描述质点的　　　　,需要建立坐标系,即按照规定的方法选取一组有序的数来描述它的　　　　,这组有序的数就是“坐标”。  2.研究物体的直线运动时,只需要使用沿运动方向的　　　　　　　　坐标系就可以准确地描述质点的位置;研究物体在一个平面上运动,就需要建立　　　　　　　　　　坐标系。  位置 位置 一维直线 平面直角 二、位移 1.路程:物体运动路线的　　　　。  2.位移: (1)物理意义:描述物体　　　　　　　　的物理量。  (2)定义:由　　　位置指向　　　位置的有向线段来表示,线段的长短表示位移的　　　　,箭头表示位移的　　　　。  (3)位移在一维直线坐标系中的表示:若点A、B对应的坐标分别为x1、x2,则A到B的位移Δx=　　　　　　。  长度 位置变化 初 末 大小 方向 x2-x1 三、位移—时间图像 建立直角坐标系,用纵轴表示　　　　,横轴表示　　　　。把运动的起始位置和起始时刻分别作为纵轴和横轴的　　　　,各点的位置坐标x就等于它们相对于起始位置的　　　　,这样的x-t图像我们称为位移—时间 图像。  四、矢量和标量 1.标量:只有　　　　没有　　　　的物理量,如质量、时间、温度等。  2.矢量:既有大小又有方向的物理量,如力、速度等。 3.运算法则:标量加减遵循“算术法则”,但矢量的加减　　　　　　(选填“相同”或“有所区别”)。  位置x　 时间t　 原点 位移Δx 大小　 方向 有所区别 易错辨析 (1)路程是标量,位移是矢量,两者都是描述物体运动的物理量。(　　) (2)物体在运动过程中的路程相等,位移一定也相等。(　　) (3)建立一维直线坐标系时,需要选原点,规定坐标轴的正方向和单位长度。 (　 ) √ 路程只有大小,没有方向,是标量;位移既有大小,又有方向,是矢量。两者都是为了描述物体的运动而引入的物理量。 × 物体在运动过程中的路程相等,位移不一定相等;位移相等,路程也不一定相等。 √ 重点难点 探究与突破 学习任务一　位移和路程的区别与联系 情境导学 小明在公园里游玩,准备从小木屋到松塔。他有两种路径可以选择,路径1或路径2,如图所示。 (1)两种路径的路程是否相等?位移是否相同? (2)位移的大小等于路程吗?什么情况下相等? 提示 (1)路程是指路径的长度,位移是描述位置变化的物理量,用从初位置到末位置的有向线段表示,其大小是有向线段的长度,方向为从初位置指向末位置。小明沿两种路径从小木屋到松塔,路程不同,位移大小、方向均相同。(2)当物体做单向直线运动时,路程与位移大小相等;当物体做曲线运动时,位移大小小于路程。故位移大小不大于路程。 规律总结 1.位移和路程的比较 比较项 位移 路程 区 别 意义 描述物体位置变化 描述物体运动路线的长度 大小 由初位置指向末位置的有向线段的长度 运动轨迹的长度 方向 由初位置指向末位置 无方向 联 系 ①都是描述质点运动的物理量 ②都是过程量 ③单位相同 ④位移的大小不大于相应的路程 ⑤只有质点做单向直线运动时,位移的大小才等于路程 特别提示　(1)比较两位移的大小时,只比较其绝对值的大小,不看其“正负”号。 (2)当质点做单向直线运动时,位移的大小等于路程,但因位移有方向,是矢量,不能说位移就是路程。 2.矢量与标量的区别 项目 矢量 标量 定义 既有大小又有方向的物理量 只有大小没有方向的物理量 表示方法 矢量可以用带箭头的线段表示,线段的长短表示矢量的大小,箭头的指向表示矢量的方向 标量只有大小,没有方向,不能用带箭头的线段表示 举例 力、位移 时间、质量、温度 大小比较 看其绝对值的大小 看其自身数值的大小 运算方法 不能直接加减 算术运算 特别提示　(1)求某一矢量时,除求出其大小外,还要指出它的方向。 (2)矢量的“+”“-”号仅仅表示方向,不表示矢量的大小。 典例剖析 【例题1】 如图甲所示,一根细长的弹簧系着一小球,放在光滑桌面上,手握小球把弹簧拉长,放手后小球便来回运动,图中B为小球向右到达的最远位置。从小球某次经过O点开始计时,其有关时刻的位置如图乙所示,测得lOA=lOC= 7 cm,lAB=3 cm,则下列说法正确的是(　　) A.0.2~0.8 s内小球的位移大小是7 cm,方向向右,经过的路程是13 cm B.0.4~0.8 s内小球的位移大小是10 cm,方向向左,经过的路程是10 cm C.0.2~0.6 s内小球的位移大小是0,经过的路程是0 D.0.2~1.0 s内小球的位移大小是14 cm,方向向左,经过的路程是21 cm B 解析 位移由运动的起点、终点决定,路程由实际路径决定。0.2~0.8 s内小球的位移大小是7 cm,方向向左,经过的路程是13 cm,故A错误;0.4~0.8 s内小球的位移大小是10 cm,方向向左,经过的路程是10 cm,故B正确;0.2~0.6 s内小球的位移大小是0,经过的路程是6 cm,故C错误;0.2~1.0 s内小球的位移大小是14 cm,方向向左,经过的路程是20 cm,故D错误。 方法技巧　路程和位移的求解思路 对点演练 1. 400 m比赛的终点在同一直线上,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.这种做法是公平的,因为参加比赛的同学位移大小相同 B.这种做法是公平的,因为参加比赛的同学路程相同 C.这种做法是不公平的,明显对内侧跑道的同学有利 D.这种做法是不公平的,明显对外侧跑道的同学有利 B 解析 参加比赛的同学路程都为400 m,路程相同,这种做法是公平的。故选B。 学习任务二　直线运动的位移及位移—时间图像 情境导学 一足球在操场上水平向东沿直线滚动,足球向东滚动的时间可以用一维直线坐标系表示吗?能用图像直观地表示足球什么时刻到达了什么位置吗?什么情况下位置—时间图像能成为位移—时间图像? 提示 可以沿行进路线以东为正方向建立直线坐标系,用坐标表示位置,用坐标变化量表示位移。可以作时间轴,时间轴上的点表示时刻,初、末时刻之间的线段表示行进的时间。建立平面直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表示位置,则坐标系中的一点就表示足球某时刻到达的位置。若将物体运动的初始位置选作位置坐标原点O,则位置与位移大小相等,位置—时间图像就成为位移—时间图像。 规律总结 1.直线运动的位移 (1)位置在一维直线坐标系中的表示 一维直线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。 (2)位移在一维直线坐标系中的表示 用两个坐标的差值即Δx=x2-x1表示位移。Δx的数值表示位移大小,Δx为正,表示位移方向与规定的正方向相同;Δx为负,表示位移方向与规定的正方向相反。 (3)在一维直线坐标系中,选择不同的坐标原点,各点的位置坐标不同,但两点间位移相同,即位移与坐标系无关。 特别提示　直线运动的位置和位移的“正、负”的理解 2.x-t图像 (1)x-t图像的物理意义:x-t图像反映了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坐标原点的位移。 (2)x-t图像的应用: 某段时间内的位移 大小 初、末位置的纵坐标差的绝对值 方向 末位置与初位置的纵坐标差的正负,正值表示位移沿正方向,负值表示位移沿负方向 运动开始位置 图线起点的纵坐标 运动开始时刻 图线起点的横坐标 两图线交点的含义 表示两物体在同一位置(相遇) 特别提示　(1)位移—时间图像不是物体的运动轨迹。 (2)位移—时间图像只能描述直线运动,不能描述曲线运动。 典例剖析 【例题2】 (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 AD 解析 由图像可知,开始时位移为0,6 s时位移为-4 m,则0~6 s内位移为 -4 m-0=-4 m,故A正确;2 s时位移为4 m,4 s时位移为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;2~6 s内位移先为正值减小,后为负值增大,即质点始终向负方向运动,选项D正确。 方法技巧　运用x-t图像分析物体的位移和运动方向 (1)时间轴上两点对应的纵坐标差的绝对值等于在这段时间内位移的大小。 (2)图像的纵坐标为正值,大小始终增加(或减小),则运动方向与正方向相同(或相反);图像的纵坐标为负值,大小始终增加(或减小),则运动方向与正方向相反(或相同)。 对点演练 2.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,B的位移为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3 s末开始,两物体的运动方向相同 D 解析 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;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。 即学即用 检测与提升 1 2 3 1.(位移和路程)如图所示,在距离地面1.8 m高的位置竖直向上抛出一网球,观测到网球上升3.2 m后回落,最后落回地面。空气阻力忽略不计,规定竖直向上为正方向。以抛出点为坐标原点建立一维直线坐标系,下列说法正确的是(　　) A.最高点的位置坐标为3.2 m,落地点的位置坐标为1.8 m B.网球从抛出点到最高点的位移为5.0 m C.网球从抛出点到落地点的路程为8.2 m D.网球从最高点到落地点的位移为5.0 m C 1 2 3 解析 以抛出点为坐标原点建立一维直线坐标系,竖直向上为正方向,从高出地面1.8 m的位置开始抛出网球,所以落地点的坐标为-1.8 m,网球上升3.2 m后回落,则最高点的坐标为3.2 m,故A错误;网球上升3.2 m后回落,则上升过程的位移为3.2 m,故B错误;网球上升过程的路程为3.2 m,下落过程的路程为5 m,则网球从抛出点到落地点的路程为8.2 m,故C正确;网球在最高点的坐标为3.2 m,落地点的坐标为-1.8 m,所以网球从最高点到落地点的位移为-5.0 m,故D错误。 1 2 3 2.(直线运动的位移)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点的位移是(　　) A.-1 m B.-9 m C.1 m D.9 m B 解析 一维直线坐标系中,物体位移为Δx=xC-xA=-4 m-5 m=-9 m。故选B。 1 2 3 3.(x-t图像)(多选)某物体做直线运动的x-t图像如图所示,下列说法正确的 是(　　) A.第1 s内物体的位移为3 m B.前4 s内物体的位移是-2 m C.前4 s内物体的路程是4 m D.第1 s内与第4 s内物体的运动方向相反 BCD 1 2 3 解析 第1 s内物体的位移为x1=(3-2) m=1 m,选项A错误;前4 s内物体的位移x4=(0-2) m=-2 m,选项B正确;第1 s物体通过的路程是1 m,1~3 s内物体静止,3~4 s内物体通过的路程是3 m,所以总路程是4 m,选项C正确;第1 s内物体的位移为正方向且增加,故运动方向为正方向,第4 s内物体的位移为正方向且减小,故运动方向为负方向,选项D正确。 位置用坐标x表示 位移Δx=x2-x1 $