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“运动的描述”，核心涵盖位移—时间图像及位移和时间的测量，通过“龟兔赛跑”x-t图像情境导入，衔接图像建立、意义分析至打点计时器实验，构建理论到实践的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，以图像辨析（如静止、直线运动图像比较）培养模型建构能力，借打点计时器操作（周期计算、误差分析）落实科学探究，助力学生建立运动描述的物理观念，教师可系统推进素养目标，提升教学实效。

第一章　运动的描述 2. 时间　位移 第2课时　位移—时间图像　位移和时间的测量 ●目标重点展示 素养目标 学习重点 物理观念 会画位移—时间图像，并会根据图像描述物体运动的特点。 (1)利用位移—时间图像求一段时间内的位移和分析物体的运动情况。 (2)打点计时器的使用。 (3)利用打点计时器测位移和时间。 科学思维 通过对物体做直线运动问题的分析，体会坐标系在描述物体的位置及位置变化中的作用。 科学探究 通过看打点计时器的说明书，知道其构造及工作原理，并能正确使用其测位移和时间。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 素养能力提升 课后知能作业 探究点2 探究点1 探究点1　位移—时间图像 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） ●基础梳理 1．图像的建立 (1)位置—时间图像：如图，以时刻t为横轴，以位置坐标x为纵轴，其上的图线就是物体的位置—时间图像。 (2)位移—时间图像：如果将物体运动的___________选作位置坐标原点O，则位置与位移大小相等(x＝Δx)，位置—时间图像就成为______ _______图像，即x－t图像。 2．图像的物理意义：表示物体的_______随时间变化的规律。 初始位置 位移 —时间 位移 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） [判断正误] (1)位移—时间图像就是物体的运动轨迹。(　　) (2)位移—时间图线上某点的横坐标表示时刻，纵坐标表示该时刻的位置。(　　) [思考] × √ 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） [思考]有一天，兔子和乌龟赛跑。兔子认为赢乌龟太轻松了，决定途中先打个盹，再追上乌龟。乌龟一刻不停地努力向前爬，当兔子醒来的时候，乌龟已经远远超过了兔子。下图是“龟兔赛跑”的x－t图像。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） ●重难解读 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)判断质点运动过程中离出发点越来越远，还是越来越近。 (6)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。 (7)两图线相交，表示两质点在这一时刻位于同一位置(相遇)。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 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处沿正方向做直线运动； ④表示物体从x＝0处沿正方向做直线运动； ⑤表示物体从x2处沿负方向做直线运动； ⑥表示物体等了一段时间后再沿正方向做直线运动。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 》特别提醒 (1)x－t图像表示物体位移随时间变化的情况，不是运动轨迹。 (2)x－t图像只能表示位移的两个方向，即正方向或负方向，所以x－t图像一定表示直线运动。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 例1：(多选)如图所示为甲、乙在同一直线上运动时的x－t图像，以甲的出发点为原点，出发时刻为计时的起点，则下列说法中正确的是( 　 ) A．甲、乙同时出发 0～t3时间内甲、乙的位移等于坐标的变化量，故x甲>x乙 B．0～t3这段时间内，甲、乙位移相同 C．甲开始运动时，乙在甲的前面x0处 由0时刻的坐标就可以判断 D．甲在途中停止了一段时间，而乙没有停止 　　　　由图可知,乙始终在运动，t1～t2时间内 甲坐标没有发生变化,应静止不动 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 解析：由图像知甲、乙的计时起点都是零，是同时出发的。乙开始运动时离坐标原点x0，从t1到t2这段时间内甲的位置没有变化，表示甲在途中停止了一段时间，故选项A、C、D正确；某段时间内的位移是以这段时间的起始时刻所在位置为起点的，0～t3这段时间内甲、乙末位置相同，但起始位置不同，所以位移不同，故选项B错误。故选ACD。 [规律方法] 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） [规律方法]分析直线运动的位移—时间图像时，应注意以下两点： (1)物体开始运动的初始位置由t＝0时的位置即纵轴的截距决定。 (2)位移—时间图像中，若位移由负值逐渐减小，或由正值逐渐增大，则表示物体沿着正方向运动。反之，物体沿负方向运动。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 跟踪训练1：(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 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 解析：由图像可知，开始时位置为0,6 s时位置为－4 m，则0～6 s内位移为－4 m－0＝－4 m，故A正确；2 s时位置为4 m,4 s时位置为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；x－t图像的斜率表示速度，2～6 s内斜率不变，则2～6 s内速度不变，所以2～6 s内质点一直向同一方向运动，故D正确。故选AD。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 探究点2　位移和时间的测量 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） ●基础梳理 1．两种打点计时器(如图) 图1　　　　　　 　 　图2 (1)电磁打点计时器 使用_______电源的_______仪器；工作电压约为_____V，当电源频率是50 Hz时，每隔__________打一次点。 交流 计时 8 0.02 s 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） (2)电火花计时器 使用220 V交流电源，打点周期__________。 (3)阻力来源 电磁打点计时器阻力来源于纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦；电火花计时器阻力来源于纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦。 [思考] 0.02 s 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） [思考] 假设所用交流电源的频率是80 Hz，那么打点计时器将每隔多长时间打一个点？ 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 》特别提醒 功能相同都是计时仪器，但电火花打点计时器比电磁打点计时器更精确。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 2．时间的测量 从能够看清的某个点(起始点)开始，往后数出若干个点，例如数出n个点，则纸带从起始点到第n个点的运动时间t＝_________________s。 [拓展] (n－1)×0.02 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） [拓展]为什么电磁打点计时器在通入交变电流时会不断打点？使用直流电流呢？ 如图，电磁打点计时器上的线圈接交流电源时，穿过它的钢制簧片中固定振针的一端会被周期性地磁化为N极和S极，它就在永久磁铁的作用下做周期性振动；而使用直流电源只能使钢制簧片磁化为单一极性，就不会与永久磁铁周期性吸引、排斥，实现打点。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 3．位移的测量 用_________测量纸带上两个点之间的距离，即为相应时间间隔内物体的位移大小。 4．用打点计时器测量位移和时间的步骤 (1)安装、固定打点计时器，并将纸带穿过打点计时器的两个限位孔。 (2)接通电源，待打点计时器稳定工作后，用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点。随后关闭电源。 (3)取下纸带，从便于测量的位置开始(起始点)，往后数出若干个点。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。 (4)用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。 刻度尺 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） [判断正误] (1)电磁打点计时器使用的是10 V以下的直流电源。(　　) (2)如果纸带上从A点到B点共有6个点，则从打A点到打B点经历的时间为0.12 s(电源的频率为50 Hz)。(　　) (3)如果打点计时器在纸带上打下的点先密集后稀疏，则说明纸带运动得越来越快。(　　) [拓展] × × √ 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） [拓展]振针打出的点不清晰或打不出点的可能情况及解决方法 (1)可能情况： ①可能是复写纸该换新的了； ②可能是振片的振动幅度太小； ③可能是振针的位置太高； ④可能是选择的电压太低。 (2)解决方法： ①换新的复写纸； ②调节振片的位置； ③调节振针直到能打出清晰点为止； ④适当调高电压。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 类型一：打点计时器的工作原理及操作 例2：打点计时器是高中阶段常用的实验器材之一，如图所示是两种常见的打点计时器。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） (1)图甲是_______________，使用电压为_________V的交流电源；图乙是_________________，使用电压为____________的交流电源。 (2)如下的基本步骤，正确的排列顺序为_____________。 A．把打点计时器固定在桌子上 B．安装好纸带 C．用手水平拉动纸带运动 D．接通交流电源 E．按下电源开关，进行打点 解析：(2)实验步骤要遵循先安装器材后实验的原则，为了使打点稳定后再进行实验，并提高纸带的利用率，尽量将纸带上打满点，所以实验时要先接通电源，后释放纸带。故正确顺序为ABDEC。 电火花计时器 220 电磁打点计时器 约为8 V ABDEC 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 类型二：位移和时间的测量 例3：一打点计时器所用电源的频率是50 Hz，如图所示，纸带上的A点先通过计时器，A、B间历时_________s，位移为____________m。 0.04 2.80×10－2 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 解析：频率50 Hz，周期为0.02秒，A到B间相隔1个计时点，时间间隔0.04 s。A与B间距为(1.20＋1.60)cm＝2.80 cm＝2.80×10－2 m。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 素养能力提升 拓展整合·启智培优 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 误差的分类与有效数字 1．误差的分类 (1)根据误差来源的不同，误差可分为系统误差和偶然误差。 ①偶然误差：由各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响造成的。 减小偶然误差的方法：取多次实验的平均值作为实验结果。 ②系统误差：由仪器结构缺陷、实验方法不完善造成的。 特点：实验结果总是具有相同的倾向性，即总是偏大或偏小。 减小系统误差的方法：完善实验原理，提高实验仪器的测量精度，设计更精巧的实验方法。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） (2)从分析数据看，误差分为绝对误差和相对误差。 ①绝对误差：绝对误差是测量值与被测物理量真实值之差(绝对值)。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 2．有效数字的读数规则 (1)有效数字的定义： 带有一位不可靠数字的近似数所包含的所有数字，叫作有效数字。 (2)有效数字的位数： 从左向右第一个非0数字开始算起的所有数字。例如，2.70，有三位有效数字，2.70最末一位数字0是不可靠的，但7是可靠的。因此小数最后一位的数字0是有意义的，不能随便舍去或添加。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） (3)有效数字的表示： 为了正确表述有效数字，特别大或特别小的数都要用科学计数法表示，如0.013 3 m改写为1.33×10－2 m。 (4)测量仪器的读数规则： 测量误差出现在哪一位，读数就应读到哪一位，最小刻度为“1”的仪器，应估读到最小刻度的十分之几。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 例4：(1)关于误差，下列说法正确的是( 　 ) A．仔细测量可以避免误差 B．误差是实验中产生的错误 C．采用精密仪器，改进实验方法，可以消除误差 D．实验中产生误差是不可避免的，但可以设法尽量减小误差 (2)某同学用毫米刻度尺测量一物体的长度，正确记录的结果是___________cm。 3.00 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 解析：(1)误差与测量人、测量工具、测量环境有关，是不可避免的，故A错误；测量错误是不遵守测量仪器的使用规则，读数时粗心造成的，是能避免的，和系统误差不同，故B错误；采用精密的测量工具、改进实验方法可在一定程度上减小误差，不能消除误差，故C错误；实验中产生误差是不可避免的，但可以设法尽量减小误差，故D正确。故选D。(2)毫米刻度尺的最小分度值为1 mm，故正确记录的结果是3.00 cm。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 课后知能作业 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 基础巩固练 知识点一　位移—时间图像 1．一质点的x－t图像如图所示，它在前2 s内和前4 s内的位移分别为(　　) A．5 m　10 m B．－5 m　－10 m C．2.5 m　5 m D．－2.5 m　－5 m 解析：前2 s内的位移x＝x2－x1＝0－5 m＝－5 m，前4 s内的位移x′＝x3－x1＝－5 m－5 m＝－10 m，故B正确。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 2. (多选)如图所示为A、B两个物体从O点开始运动的位移—时间图像的一部分。由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位移所用时间4 s D．A、B两物体同时开始运动 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 解析：A、B两物体的运动位置坐标均随时间变大，故均向正方向运动，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4 s内的位移为20 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。故选ACD。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 3．某学生做匀速直线运动去给同学送东西，停留一会儿后又做匀速直线运动返回出发点，下列位移—时间图像中，能够粗略地表示他的运动情况的是(　　) 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 解析：A、D选项的图像有一段图线表示时光倒流，这是不可能的，故A、D错误；B选项的图像表示该学生先沿正方向做匀速直线运动，紧接着沿负方向做匀速直线运动，不能表示该学生停留一会儿的运动情况，故B错误；C选项的图像表示该学生先沿正方向做匀速直线运动，接着静止一段时间，然后再沿负方向做匀速直线运动返回出发点，能够表示该学生的运动情况，故C正确。故选C。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 4．(多选)如图所示为甲、乙两物体相对于同一参考系的x－t图像。下列说法正确的是(　　) A．甲、乙两物体的出发点相距x0 B．甲物体比乙物体早出发的时间为t1 C．甲、乙两物体同向运动 D．甲、乙两物体在t2时刻相遇 解析：甲物体在t＝0时刻出发，其运动方向与规定的正方向相反，出发点距原点的距离为x0，乙物体在t1时刻从原点出发，其运动方向沿规定的正方向，两物体运动方向相反，故A、B正确，C错误；甲、乙两物体在t2时刻处于同一位置，即相遇，故D正确。故选ABD。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 知识点二　位移和时间的测量 5．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： 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） (1)如图A、B是两种打点计时器的图片，其中A是_________计时器； (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_____。 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 电火花 8 V左右交流电源 A 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 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。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 6．如图所示，A、B、C、D为电磁打点计时器打出的四个计时点，所用交流电源频率为50 Hz，试求： (1)打出四个点所用的时间； (2)A、B、C、D四个点所对应刻度尺上的数值。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 答案：(1)0.06 s　(2)0　0.50 cm　1.40 cm　2.50 cm 解析：(1)因为电磁打点计时器的打点周期为0.02 s，所以，打出四个点所用的时间t＝3×0.02 s＝0.06 s。 (2)A、B、C、D四个点所对应刻度尺上的数值分别为0、0.50 cm、1.40 cm、2.50 cm。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 综合提升练 7．(多选)某物体的x－t图像如图所示，则下列叙述正确的是(　　) A．物体运动的轨迹是抛物线 B．8 s时物体距出发点最远 C．物体运动所能达到的最大位移为80 m D．物体做往返运动 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 解析：x－t图像描述的是物体做直线运动的位移随时间的变化关系，虽然图像是抛物线，但运动轨迹是直线，A错误；由题图可以看出，物体在0～8 s内的最大位移为80 m,4 s时距出发点最远，8 s时位于出发点，B错误，C正确；物体先远离出发点，后回到出发点，故物体做往返运动，D正确。故选CD。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 8．某物体在0～10 s内的位移—时间(x－t)图像如图所示，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 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。故选C。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 9．小铭和奶奶住在同一条笔直的街道上，奶奶从家出发缓步去小铭家的途中，在自家门口的小铭看到奶奶后快步前往迎接，扶着奶奶一起回家。下列x－t图中，大致能反映上述过程的是(　　) 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 解析：设奶奶的运动方向为正方向，奶奶的初始位置为坐标原点O，奶奶从家出发缓步去小铭家，则奶奶到O点的距离增大，此时小铭静止，当小铭在自家门口看到奶奶再快步前往迎接，则小铭到O点的距离减小，接到奶奶后扶着奶奶一起回家，则他们到O点的距离一起增大，故D正确。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 10. 甲、乙两物体从同一点出发且在同一条直线上运动，它们的位移—时间(x－t)图像如图所示，由图像可以得出在0～4 s内(　　) A．2 s末甲、乙两物体相距3 m B．4 s时甲、乙两物体间的距离最大 C．甲、乙两物体始终同向运动 D．甲、乙两物体间的最大距离为6 m 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 解析：由图像可知，2 s末甲在x＝4 m位置，乙在x＝1 m位置，故甲、乙两物体相距3 m，故A正确；4 s时甲、乙两物体间的距离为零，故B错误；乙始终向正方向运动，甲先向正方向运动，后向负方向运动，故C错误；甲、乙两物体在2 s时距离最大，最大距离为3 m，故D错误。故选A。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 11．甲、乙、丙三个物体同时同地出发，6 s末同时到达同一目的地，它们运动的位移—时间图像如图所示，则关于三者的路程s和位移大小x关系正确的是(　　) A．s甲>s丙＝s乙 B．s甲>s丙>s乙 C．x甲>x丙>x乙 D．x甲＝x丙>x乙 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 解析：由题图可知，三者都做直线运动，由于甲、乙、丙的初位置和末位置相同，故三者位移相同，即x甲＝x丙＝x乙；由于甲物体有反向运动过程，乙、丙均只有单向运动，即乙、丙的路程等于位移大小，甲的路程大于位移大小。故选A。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 12．某一做直线运动的物体的x－t图像如图所示，根据图像求： (1)物体距出发点的最远距离； (2)前4 s内物体的位移； (3)前4 s内物体通过的路程。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 答案：(1)4 m　(2)－2 m　(3)10 m 解析：(1)物体距出发点的最远距离xm＝4 m。 (2)前4 s内物体的位移 x＝x2－x1＝(－2－0)m＝－2 m。 (3)前4 s内物体通过的路程 s＝s1＋s2＋s3＝4 m＋4 m＋2 m＝10 m。 返回导航 第一章　运动的描述 物理（必修·第一册 RJ） 提示：若频率f＝80 Hz，则周期T＝＝0.012 5 s，即每隔0.012 5 s打点一次。 思维引导：→→ →→→ ②相对误差：相对误差等于绝对误差Δx与真实值x0之比，一般用百分数表示，即η＝×100%。它反映了实验结果的精确程度。 $