1.2.2 位移—时间图像 位移和时间的测量 课件 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件聚焦“位移—时间图像”和“位移与时间的测量”核心知识点，通过频闪照片分析、龟兔赛跑情境等生活化案例导入，构建从图像概念（定义、物理意义）到应用（信息获取、图像比较）再到实验测量（打点计时器操作）的学习支架，帮助学生衔接运动描述的理论与实践。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过x-t图像类型比较培养模型建构能力，结合打点计时器实验操作落实科学探究要素，龟兔赛跑情境寓意渗透科学态度。实例丰富且分层训练到位，能助力学生深化运动观念，教师可借助情境案例与实验指导提升教学实效。

第2课时　位移—时间图像 　位移和时间的测量 1 探究点一　位移—时间图像 1．位置—时间图像：在直角坐标系中，选________为横轴，选________为纵轴，其上的图线就是位置—时间图像，是反映物体在任意时刻的位置的图像．不是运动轨迹，是位置的变化图像　 2．位移—时间图像(x-t图像)：将物体运动的____________选作位置坐标原点O，则位置与________大小相等(x＝Δx)，位置—时间图像就成为位移—时间图像． 3．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物体在某时刻所处的________． 时刻t 位置x 初始位置 位移 位置 2 4．x-t图像只能描述直线运动，不能描述曲线运动．因为位置坐标只有正、负两种　　　 3 【情境思考】 1．图甲是小球沿水平方向运动的频闪照片，通过对照片的分析，能够获得小球在运动过程中位置随时间变化的数据．利用图甲中的数据，在如图乙所示的坐标系中画出小球运动的x-t图像．该图像有什么特点？能直观反映出小球运动的哪些规律？ 甲 乙 4 答案：根据频闪照片数据作出x-t图像如图所示． 可以看出，小球运动的x-t图像是一条过原点的直线，表示物体的位移与时间成正比，速度保持不变，小球做匀速直线运动． 5 2．龟、兔赛跑的物理解读：开始，它们站在同一起点，骄傲的兔让龟先出发一段时间；结果，兔跑到终点前在中途睡了一觉，兔醒来时发现龟刚好到达终点．设龟、兔运动时均做匀速直线运动，请在下图坐标系中画出比赛过程中龟、兔的x-t图像，并从物理学的视角说明本故事的寓意．(从龟出发时开始计时，以起点为位置坐标的原点) 6 答案：由上述物理设定可画出比赛过程中龟、兔的x-t图像如图所示，可以看出，乌龟运动的x-t图像是一条过原点的直线，表示物体的位移与时间成正比，速度保持不变，乌龟做匀速直线运动． 故事寓意：即使你疾如闪电(速度很大)，也架不住中途睡觉(速度为零)，做事还需持之以恒，不可三天打鱼，两天晒网． 7 【思维提升】 1．应用x-t图像能获得的信息 (1)任意时间内质点运动的位移． (2)质点发生某段位移所用的时间． (3)判断质点是静止的还是运动的． (4)判断质点运动的快慢． (5)图像不过原点，说明开始计时时质点的位置不为零，或经过一段时间才开始运动． (6)两图线相交，表示两质点在这一时刻位于同一位置(相遇)． 8 2．常见的几种x-t图像的比较 图像 物理意义 ①、②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处沿正方向做匀速直线运动； ④表示物体从x＝0处沿正方向做匀速直线运动； ⑤表示物体从x2处沿负方向做匀速直线运动 9 例1 如图所示是某物体在0～10 s内的位移—时间(x-t)图像，下列说法中正确的是(　　) A．物体在第1 s内的位移为8 m B．物体在第5 s内的位移为8 m C．物体在前5 s内的位移为8 m D．物体在后5 s内的位移为16 m 答案：C 10 解析：由题中图像可知，物体在0～2 s内位移从0均匀增加到8 m，即每秒钟发生的位移是4 m，A错误；物体在第5 s内是静止的，位移为零，B错误；物体在前5 s内的位移即为前2 s内的位移，等于8 m，C正确；物体在后5 s内的位移为6～10 s的位移，等于8 m，D错误． 11 例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3 s末开始，两物体运动方向相同，且A比B运动得快 答案：D 12 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；在x-t图像中，图线的斜率表示运动的快慢和方向，从t＝3 s起，两图线的斜率均为正值，说明均沿正方向运动，A的x-t图线的斜率比B的x-t图线的斜率大，说明A运动得比B快，D正确． 13 练1　一辆汽车做匀速直线运动从甲地到乙地，在乙地停留了一段时间后，又从乙地匀速返回到甲地．下列图示中，描述汽车在整个运动过程中的位移—时间图像正确的是(　　) 答案：D 14 解析： 一个时刻只能对应一个位移，A、B图中出现一个时刻对应两个不同的位移，A、B错误；C图表示汽车先朝正方向运动没有在乙地停留又反向运动，故C错误；D图表示汽车先沿正方向做匀速直线运动，接着在乙地停留一段时间，然后再沿负方向匀速返回，符合题意，故D正确． 15 练2　A、B两物体运动的位移—时间图像如图所示．下列说法正确的是(　　) A．A、B两物体开始时相距100 m，运动方向相同 B．A物体沿折线运动，B物体沿直线运动 C．A、B两物体运动8 s时， 在距A出发点60 m处相遇 D．A物体在运动中停止了6 s 答案：C 16 解析：在x-t图像中，图线的斜率等于物体运动的速度，纵坐标表示位置，根据题图知，A、B两物体开始时相距100 m，速度方向相反，故A错误；A、B两物体均做直线运动，x-t图像不是物体的运动轨迹，故B错误；t＝8 s时图线有交点，表示两物体相遇，说明运动8 s时，A、B两物体在距A的出发点60 m处相遇，故C正确；在2～6 s内，物体A位置坐标不变，保持静止，即停止了4 s，故D错误． 17 探究点二　位移和时间的测量 1．打点计时器的结构和工作原理 打点计时器的作用：打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，当电源频率为50 Hz时，它每隔________打一次点，打点计时器和纸带配合，可以记录物体运动的时间及在一段时间内的位移，这就为研究物体的运动提供了可能． 0.02 s 18 (1)电磁打点计时器(如图) 工作电压：约________交流电源； 工作原理：接通交流电源后，在线圈和永久磁体的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动．这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点． 8 V 19 (2)电火花计时器(如图) 工作电压：________交流电源； 工作原理：当启动电源，按下脉冲输出开关时，计时器发生的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹． 220 V 20 2．操作步骤 (1)了解打点计时器的构造，然后把它固定好． (2)安装纸带． (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. (6)设计表格，用来记录时间及位移，并将测量结果填入表格中． 21 3．注意事项 (1)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． (2)打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源． (3)为减小实验误差，1、2、3、4、…不一定是连续的计时点，可以每5个点(或间隔4个点)取一个计数点，若电源频率为50 Hz，此时两计数点间的时间间隔T＝0.10 s. (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． 22 例3 打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题． (1)如图A、B是两种打点计时器的图片，其中A是________计时器． 电火花 23 (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． (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________(填标号)． 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 8 V左右交流电源 A 24 解析：(1)由图可知，B是电磁打点计时器，A是电火花计时器．(2)电磁打点计时器使用8 V左右的交流电源．(3)为了打点稳定并且有效利用纸带，在实验时应先接通电源，打点稳定后再让纸带运动，故A正确． 25 练3　(1)电火花计时器的示意图如图甲所示．电火花计时器和电磁打点计时器一样，工作时使用________(选填“交流”或“直流”)电源，当电源的频率是50 Hz时，每隔________ s打一次点．电火花计时器使用时的基本步骤如下： A．当纸带完全通过电火花计时器后，及时关闭电源 B．将电火花计时器电源插头插入相应的电源插座 C．将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器 D．接通开关，听到放电声，立即拖动纸带运动 上述步骤正确的顺序是________(填步骤前标号)． 交流 0.02 CBDA 26 解析：电火花计时器和电磁打点计时器都是使用交流电源的计时仪器，当电源的频率为50 Hz时，每隔0.02 s打一次点；实验步骤要遵循先安装器材后进行实验的原则，故正确的步骤顺序是CBDA. 27 (2)如图乙所示的纸带是某同学练习使用电火花计时器时得到的，纸带的左端先通过电火花计时器，从点迹的分布情况可以断定纸带运动得________(选填“越来越快”或“越来越慢”)．若所用电源的频率为50 Hz，从打下A点到打下B点共14个点迹，历时________ s. 越来越快 0.26 28 解析：打点计时器所用电源频率为50 Hz时，每隔0.02 s打一个点，从左往右，纸带上两点之间的距离越来越大，说明纸带运动得越来越快．从打下A点到打下B点共14个点迹，从A到B共有13个时间间隔，所以所用时间t＝13×0.02 s＝0.26 s． 29 02.导练 随堂检测诊断 30 1．(1)电磁打点计时器是一种使用__________电源的计时仪器，它的工作电压约为__________，当电源频率为50 Hz时，它每隔__________ s打一次点．使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过__________，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的__________面. (2)一打点计时器所用电源频率是50 Hz，如图所示，纸带上的A点先通过计时器，A、B间历时________ s，位移大小为__________ m. 交流 8 V 0.02 限位孔 上 0.04 0.028 0 31 解析：(1)电磁打点计时器使用的是交流电源，工作电压约为8 V，当电源频率为50 Hz时，计时器每隔0.02 s打一次点，为了防止纸带不稳定，纸带应穿过限位孔放在复写纸下面． (2)由电源的频率是50 Hz可知打点计时器打点的时间间隔是0.02 s，则A、B间历时tAB＝2T＝0.04 s，位移大小为xAB＝(1.20＋1.60)×10－2 m＝0.028 0 m. 32 2．(多选)下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．物体的出发点的坐标为(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 答案：CD 33 解析： 由题图可知，物体的出发点的坐标为(0，10)，选项A错误；前2 s内，由x1＝10 m运动到x2＝30 m，位移Δx1＝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． 34 3．(多选)A、B两个物体从O点开始运动的位移—时间图像的一部分如图所示．从A、B两物体的位移—时间图像可知，下列说法正确的是(　　) A．A、B两物体的运动方向相同 B．A物体4 s内发生的位移是10 m C．B物体发生10 m位移的时间是4 s D．A、B两物体同时开始运动 答案：ACD 35 解析：A、B两物体运动的x-t图像相对时间轴的倾斜方向相同，即A、B两物体的运动方向相同，选项A正确；由题图可知，B物体在4 s内的位移是10 m，A物体在2 s内的位移为10 m，选项B错误，C正确；A、B两物体都是从0时刻开始运动，选项D正确． 36 03.分层训练素养提升(三) 37 1．(4分)关于打点计时器的使用，下列说法正确的是(　　) A．电磁打点计时器使用的是约8 V的直流电源 B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源 C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小 D．纸带上打的点越密，说明物体运动越快 答案：C 38 解析：电磁打点计时器使用的是约为8 V的交流电源，在测量物体速度时，应先接通打点计时器的电源，再让物体运动，A、B错误；打点的时间间隔T＝，可见，电源频率越高，打点的时间间隔越小，C正确；纸带上打的点越密，说明相等时间内物体的位移越小，物体运动越慢，D错误． 39 2．(4分)某质点做直线运动的x-t图像如图所示，那么该质点在3 s内通过的位移为(　　) A．1 m B．2 m C．3 m D．5 m 答案：A 解析： 由题图可知，在t＝0时，质点的位置在x＝1 m处，t＝3 s时，质点位置在x＝2 m处，故3 s内的位移为1 m，故A正确，B、C、D错误． 40 3．(4分)如图所示，你的左手拿一块表，右手拿一支彩色画笔，你的同伴牵动一条宽约1 cm的长纸带，使纸带在你的笔下沿着直线向前移动，每隔1 s你用画笔在纸带上点一个点．你还可以练习在1 s内均匀地点上两个点．这样，就做成了一台简单的打点计时器． 41 下列说法正确的是(　　) A．纸带的速度越快，相同距离上打的点会越多 B．牵动纸带速度不恒定，相邻两点的时间间隔也会不稳定 C．若每隔1 s变为每隔0.5 s打一个点，增大速度，纸带上的两点间距离会变大 D．若每隔1 s变为每隔0.5 s打一个点，同样的速度，纸带上的两点间距离会变小 答案：D 42 解析：纸带速度越快，点迹越疏，可知相同距离上打的点越少，A错；相邻两点间的时间间隔是一定的，为1 s，与牵动的速度无关，B错；若每隔1 s变为每隔0.5 s打一个点，增大速度，由于相邻两点间的时间间隔变小，则两点间距离不一定变大，C错；若每隔1 s变为每隔0.5 s打一个点，同样的速度，时间间隔变小，则相邻两点间的距离会变小，D对． 43 4．(4分)[2024·北京师范大学附属中学期中]小芳从O点出发，运动了2 min.第1 min末，她位于O点正东50 m的甲处；第2 min末，她位于O点正北100 m的乙处．则下列图中能正确表示小芳在第2 min内位移的是(　　) 答案：C 44 解析：位移为初位置指向末位置的有向线段，在第2 min内，初位置为O点正东50 m的甲处，末位置为O点正北100 m的乙处，故选项C正确． 45 5．(6分)(多选)如图所示是一辆电动车做直线运动的x-t图像，对相应的线段所表示的运动，下列说法中正确的是(　　) A．AB段表示电动车静止 B．BC段发生的位移大于CD段发生的位移 C．t＝3 s时，电动车离出发点最远　 D．t＝5 s时，电动车回到出发点 答案：AC 46 解析：AB段电动车位移不随时间变化，处于静止状态，选项A正确；BC段发生的位移大小为12 m－4 m＝8 m，CD段发生的位移大小为12 m，所以CD段发生的位移大于BC段发生的位移，选项B错误；从题图可以看出t＝3 s时电动车离出发点最远，为8 m，选项C正确；出发点的坐标为4 m，t＝5 s时电动车的坐标为0，距离出发点4 m，选项D错误． 47 6．(4分)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时，物体距出发点最远 答案：D 48 解析：物体向右运动为正方向．由图像可知，物体从－5 m处向右运动至5 m处，然后返回至4 m处，物体在前4 s内向右运动，后2 s内向左运动，故A、C错误；物体在t＝4 s时物体距出发点最远，故B错误，D正确． 49 7．(12分)有两个跑步者A和B，他们运动的位移—时间图像如图所示．回答下列问题． (1)当跑步者A位于0处时(x＝0)，跑步者B在哪里？ (2)在何时，A和B相遇？ (3)当t＝20 s时，跑步者A和B谁在前？ (4)在t＝48 s时，哪一位跑步者领先？ (5)A和B相遇时，位移相同吗？分别是多少？ 50 答案：(1)跑步者B在规定的负方向距A出发点50 m处； (2)t＝45 s时，A和B相遇； (3)t＝20 s时，A在前； (4)t＝48 s时，B领先； (5)A和B相遇时，位移不相同 A的位移xA＝190 m，B的位移xB＝190 m－(－50 m)＝240 m. 51 8．(10分)已知一汽车在平直公路上运动，计时开始汽车的位置记为0，则它的位移—时间图像如图甲所示． (1)根据图甲在如图乙所示的位置坐标轴上标出A、B、C、D、E各点代表的汽车的位置． 52 答案：由于位移—时间图像表示汽车的位置随时间的变化，图像上的任意一点的纵坐标大小表示该时刻汽车的位置与初始位置的距离，故转化为一维坐标系可得． 53 (2)求出下列各段时间内汽车的路程和位移大小： ①第1 h内；②前6 h内；③前8 h内． 答案：①40 km　40 km ②100 km　100 km　③200 km　0　 解析：在直线运动中，x-t图像的纵坐标的变化量大小等于位移大小，路程等于各段位移大小之和．则由图甲知， ①第1 h内路程为s1＝40 km－0＝40 km，位移大小为x1＝40 km－0＝40 km； ②前6 h内路程为s2＝100 km－0＝100 km，位移大小为x2＝100 km－0＝100 km； ③前8 h内路程为s3＝100 km＋100 km＝200 km，位移大小为x3＝0－0＝0. 54 9.(6分)(多选)某一质点沿直线运动的位移x随时间t变化的图像如图所示，则(　　) A．10 s时，质点所处的位置坐标为5 m B．在10 s内，质点的位移为5 m C．在20 s内，质点的位移为9 m D．在5 s末和15 s末，质点的运动方向相反 答案：AD 55 解析： 图像反映质点位置随时间的变化关系，10 s时质点处在5 m的位置，A对；在10 s内，质点的初位置坐标为1 m，末位置坐标为5 m，位移大小为4 m，B错；在20 s内，质点的位移为Δx＝x2－x1＝(0－1) m＝－1 m，C错；5 s末质点沿正方向运动，15 s末质点沿负方向运动，D对． 56 10．(6分)(多选)在机器人大赛中，某机器人在平面内由点(0，0)出发，沿直线运动到点(3，1)，然后又由点(3，1)沿直线运动到点(1，4)，然后又由点(1，4)沿直线运动到点(5，5)，最后又由点(5，5)沿直线运动到点(2，2)．平面坐标系横、纵坐标轴的单位长度为1 m. 57 则下列说法正确的是(　　) A．机器人的运动轨迹是一条直线 B．机器人不会两次通过同一点 C．整个过程中机器人的位移大小为2m D．整个过程中机器人的位移与由点(5，5)运动到点(2，2)的位移方向相反 答案：CD 58 解析：在坐标系中画出机器人的运动轨迹，如图所示． 可见其运动轨迹不是直线；图线的交点表示机器人两次通过同一点，故A、B错误； 59 整个过程中机器人的位移为从点(0，0)到点(2，2)的有向线段，大小为2 m，故C正确； (0，0)、(2，2)、(5，5)三个坐标点在一条直线上，所以整个过程中机器人的位移与由点(5，5)到点(2，2)的位移方向相反，故D正确．故选CD. 60 $