第一章 2.时间 位移 第2课时 位移-时间图像 位移和时间的测量-（配套教参）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第一册（人教版）

本讲义聚焦位移—时间图像的物理意义及应用、位移和时间的测量两大核心知识点，通过汽车位置信息情境引导图像建立，梳理图像信息获取与易错辨析，衔接打点计时器结构原理及操作，构建“概念建构-实验验证-应用巩固”的学习支架。 资料以情境描点作图培养科学探究能力，易错辨析（如“x-t图像非轨迹”）强化科学思维，实验操作规范（先通电后拉纸带）渗透科学态度。例题分层设计，课中助力教师高效授课，课后帮助学生巩固运动观念，查漏补缺，提升物理核心素养。

第2课时　位移—时间图像　位移和时间的测量 学习目标 1.知道x-t图像的物理意义，并能根据x-t图像描述物体的位置和位移。 2.了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用。 3.会用打上点的纸带计算物体运动的位移和时间。 知识点一　位移—时间图像 　情境：一辆汽车沿平直公路行驶，下表是汽车在各时刻的位置信息。 时刻t/s 0 4.9 10.0 15.1 19.9 位置x/m 0 100 200 300 400 问题：以时刻t为横轴，以位置x为纵轴，建立如图所示的直角坐标系，试结合表中汽车在各时刻的位置信息在坐标系中描点，并用平滑的曲线连接起来。 提示： 1.图像的建立：如图，在直角坐标系中选　时刻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，则位置与位移大小相等（x＝Δx），位置—时间图像就成为位移—时间图像，又称x-t图像。 2.物理意义：从x-t图像可以直观地看出物体在任意时刻的位置和在不同时间内的　位移　。 【易错辨析】 1.x-t图像表示物体运动的轨迹。（　×　） 2.根据x-t图像可以确定物体在某时刻的位置。（　√　） 1.从x-t图像能获得的信息 （1）判断质点是静止的还是运动的。 （2）判断质点运动过程中是离出发点越来越远，还是越来越近。 （3）任意时间内质点运动的位移。 （4）质点发生某段位移所用的时间。 （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）。 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 【例1】　（位移—时间图像的理解）一辆汽车在教练场上沿着平直道路行驶，在t＝0到t＝40 s的时间内的x-t图像如图所示，则这40 s内汽车（　　） A.在前10 s内向负方向运动 B.在10～20 s内没有行驶 C.离出发点最远距离为750 m D.在20～40 s内驶离出发点 答案：B 解析：由题图可知，0～10 s内汽车的位移逐渐增大，向正方向运动，故A错误；在10～20 s内汽车停在x＝30 m处，汽车没有行驶，故B正确；汽车在20～40 s内向出发点行驶，离出发点最远距离为30 m，故C、D错误。 【例2】　（由位移—时间图像分析两物体的运动）甲、乙两物体做直线运动的位移—时间图像如图所示，则下列说法正确的是（　　） A.甲开始运动的时刻比乙晚t1 B.t＝t2时刻，两物体相距最近 C.t＝t2时刻，两物体相距最远 D.甲、乙两物体的运动方向相同 答案：B 解析：由题图可知，甲从t＝0时刻开始运动，乙开始运动的时刻比甲晚t1，A错误；由题图可知，当t＝t2时刻两图线相交，两物体相遇，此时相距最近，B正确，C错误；甲的位移变小，乙的位移变大，则两物体的运动方向相反，D错误。 知识点二　位移和时间的测量 1.两种打点计时器 名称 电磁打点计时器 电火花计时器 构造 工作电压 　约8 V　交流电 　220 V　交流电 电源频率 50 Hz 50 Hz 2.时间的测量 从能够看清的某个点开始（起始点），往后数出若干个点，数出时间间隔的个数n，则这段时间t＝ 　0.02n　s。 3.位移的测量 用　刻度尺　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。 【易错辨析】 1.电火花计时器的工作电压为220 V的直流电。（　×　） 2.打点计时器使用时均要先接通电源，后拉动纸带。（　√　） 3.若电源频率为50 Hz，每隔4个点取一个计数点，则相邻两计数点间时间间隔为0.08 s。（　×　） 1.实验操作 （1）了解打点计时器的构造，把打点计时器固定在桌子上并将纸带穿过打点计时器的两个限位孔。 （2）把打点计时器的两个接线柱接到交流电源上（电源频率为50 Hz，电磁打点计时器接约8 V低压交流电源，电火花计时器接220 V交流电源）。 （3）启动电源，用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源。 （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。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。 2.注意事项 （1）打点前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。 （2）打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带。 （3）打点计时器不能连续工作太长时间，打完点之后应立即关闭电源。 （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，即统一测量出各个点到起始点之间的距离。 【例3】　用打点计时器可测纸带运动的时间和位移。下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号按顺序写出。 A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压交流（选填“交流”或“直流”）电源的两个接线柱上。 B.把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，并压在复写纸下面。 C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离x。 D.切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，电源频率是50 Hz，则这段纸带记录的时间t＝0.02（n－1）s。 E.打开电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点。 实验步骤的合理顺序是BAEDC。 解析：A中电磁打点计时器应使用低压交流电源；B中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔，并放于复写纸的下方；D中纸带上记录的时间t＝0.02（n－1）s。合理的实验步骤为BAEDC。 【例4】　如图所示是用打点计时器（打点计时器使用的电源频率为50 Hz）测定某物体做直线运动时得到的一条纸带，则纸带上相邻两打点间时间间隔为0.02s，AD段的运动物体位移大小x＝2.50cm。 解析：电磁打点计时器或电火花计时器都使用交流电，频率为f＝50 Hz，故打点周期为T＝＝0.02 s，即纸带上相邻的打点时间间隔为0.02 s；刻度尺的最小格为1 mm，读长度时估读到0.1 mm，则AD段的位移为x＝（2.50－0.00）cm＝2.50 cm。 1.（位移—时间图像的应用）〔多选〕一质点沿直线运动，其运动的x-t图像如图所示，则质点在哪段时间内离出发点越来越远。（　　） A.0～20 s　　　 B.20～30 s C.30～40 s D.40～50 s 解析：AC　质点在0～20 s时间内和30～40 s时间内离出发点的位移越来越大，离出发点越来越远；质点在20～30 s时间内位移没有变化，故处于静止状态；质点在40～50 s时间内离出发点的位移越来越小，离出发点越来越近，故选项A、C正确。 2.（位移—时间图像的应用）〔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2 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两物体不是同时开始运动 解析：ABC　由A、B两物体运动的x-t图像可知，A、B两物体均沿正方向运动，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2 s内的位移为10 m，选项B、C正确；由题图可知，A、B两物体都是从0时刻开始运动，选项D错误。 3.（打点计时器的使用）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 解析：C　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，选项A、B均错误；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，选项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，选项D错误。 4.（打点计时器的使用）（1）打点计时器是记录做直线运动物体的时间和位移的仪器。电火花计时器是其中的一种，其工作电压是220 V，电火花计时器靠电火花和墨粉打点，当交流电源的频率为50 Hz时，它每隔0.02s打一次点。 （2）以下是练习使用电火花计时器的部分实验步骤，其中错误的操作是BC。 A.把打点计时器固定在桌子上，把墨粉纸套在纸盘轴上，让纸带穿过限位孔 B.把打点计时器与8 V低压交流电源相连 C.用手水平拉动纸带，然后启动电源 D.操作完成后关闭电源，取下纸带，用刻度尺测量某计数点与计时起点的距离x0，并算出时间t 解析：（1）打点计时器是记录做直线运动物体的时间和位移的仪器。电火花计时器是其中的一种，其工作电压是220 V，电火花计时器靠电火花和墨粉打点，当交流电源的频率为50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点。 （2）练习使用电火花计时器时，把打点计时器固定在桌子上，把墨粉纸套在纸盘轴上，让纸带穿过限位孔，故A正确；电火花计时器需连接220 V交流电源，故B错误；在操作时，应先接通电源，再拉动纸带，故C错误；操作完成后关闭电源，取下纸带，用刻度尺测量某计数点与计时起点的距离x0，并计算出时间t，故D正确。 知识点一　位移—时间图像 1.〔多选〕如图所示是一辆电动车做直线运动的x-t图像，对相应的线段所描述的运动，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 解析：AC　根据题图可知，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。 2.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：C　由题图可知，物体在0～2 s内位移为8 m，第1 s内的位移为4 m，A错误；物体在第5 s内是静止的，位移为0，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内的位移，等于8 m，D错误。 3.如图所示是一物体的x-t图像，则该物体在6 s内的路程是（　　） A.0 B.2 m C.4 m D.12 m 解析：D　由x-t图像可知：前2 s内，物体先沿正方向运动2 m，后又回到原点，所以前2 s内的路程是4 m；2～6 s内，物体先向反方向运动4 m，后又返回出发点，此过程中，物体的路程为8 m，所以物体在6 s内的路程为12 m，故A、B、C错误，D正确。 知识点二　 位移和时间的测量 4.打点计时器是一种常用的实验仪器，它使用的电源及其直接测量的物理量分别是（　　） A.直流电、测量位移 B.直流电、测量时间 C.交流电、测量位移 D.交流电、测量时间 解析：D　打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50 Hz，常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是交流电，它们是每隔0.02 s打一个点，则它直接测量的物理量是时间，故D正确。 5.某同学用打点计时器打出一条如图所示的纸带，按照打点的先后顺序，纸带上的计数点依次用O、A、B、C、D、E表示，每两个相邻的计数点之间还有4个计时点没画出来。（已知电源频率为50 Hz） （1）电磁打点计时器使用约8V的交流（选填“直流”或“交流”）电源； （2）由题意可知，A、B两点的时间间隔是0.10s，OE段的位移大小是0.407（0.406～0.408）m。 解析：（1）电磁打点计时器使用约8 V的交流电源。 （2）已知电源频率为50 Hz，则电磁打点计时器打点的时间间隔为T＝ s＝0.02 s，由于每两个相邻的计数点之间还有4个计时点没画出来，则A、B两点的时间间隔T'＝0.02×5 s＝0.10 s，OE段的位移大小为40.7 cm，即0.407 m。 6.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，第5 s末A、B相遇 D.从第3 s末开始，两物体的运动方向相同 解析：D　第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；由题图可知，前3 s内A静止，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。 7.〔多选〕（2025·青铜峡市高一月考）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 解析：AD　由题图可知，质点开始时位置坐标为0，6 s时位置坐标为－4 m，则0～6 s内位移为－4 m－0＝－4 m，故A正确；2 s时位置坐标为4 m，4 s时位置坐标为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；由题图可知，2～6 s内质点一直向同一方向运动，故D正确。 8.〔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，出发时间为计时的起点，则下列说法中正确的是（　　） A.甲、乙同时出发 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 D.甲在途中停止运动了一段时间，而乙没有停止 解析：ACD　由图像知，甲、乙计时起点都是零时刻，同时出发，故A正确；0～t3这段时间内，甲、乙位移不相同，因为它们的初始位置不同，而末位置相同，故B错误；由初始位置坐标可知x甲＝0，x乙＝x0，故C正确；在t1～t2时间内甲位置坐标没发生变化，即此段时间甲停止运动，乙没有停止，故D正确。 9.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 解析：A　三者都做直线运动，由于甲、乙、丙物体的初位置和末位置相同，所以位移相同，由于甲物体有反向运动过程，而乙、丙物体均只有单向运动，所以乙、丙物体的路程等于位移大小，甲物体的路程要大，故A正确。 10.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。 答案：（1）4 m　（2）－2 m，负号表示与规定的正方向相反　（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，负号表示与规定的正方向相反。 （3）前4 s内物体通过的路程s＝s1＋s2＋s3＝4 m＋4 m＋2 m＝10 m。 11.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x＝0处时，跑步者B在哪里？ （2）A和B在何时相遇？ （3）当t＝20 s时，跑步者A和B谁在前面？ （4）A和B相遇时的位移相同吗？分别是多少？ 答案：见解析 解析：（1）跑步者B在x＝－50 m处。 （2）t＝45 s时，A和B相遇。 （3）t＝20 s时，A在前面。 （4）A和B相遇时，位移不相同 A的位移为xA＝190 m， B的位移为xB＝190 m－（－50 m）＝240 m。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $