第1章 02 时间 位移（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高一物理必修第一册（人教版 江苏北京专用）

该高中物理课件聚焦“运动的描述”核心内容，涵盖时刻与时间间隔、位移与路程、坐标系、x-t图像及打点计时器等知识点。通过生活实例（如晨练对话）导入概念，以“概念辨析—定量描述—图像应用—实验工具”为脉络搭建学习支架，帮助学生逐步构建运动描述的知识体系。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过“猫捉老鼠”立体问题转化为平面模型培养模型建构能力，结合x-t图像信息提取训练科学推理，对比电磁打点计时器与电火花计时器强化实验操作。采用知识辨析、典例分析等方法，助力学生形成运动观念，也为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

1.时刻:表示某一瞬间,在表示时间的数轴上用点表示。 2.时间间隔:表示两个时刻之间的间隔,即Δt=t2-t1。在表示时间的数轴上用线段表示。 3.时间和时刻的表述:平时我们说的“时间”,有时指的是时刻,有时指的是时间间隔,要根据 上下文来辨析。 常见的“时间”表述如下: (1)“5 s末”“第5 s末”“第6 s初”等均指时刻。注意:上述几个表述都是指同一时刻。 2　时间　位移 必备知识 清单破 知识点 1 时刻和时间间隔 第一章 运动的描述 高中同步 (2)“前3 s内”“4 s内”“第4 s内”“第1 s末到第4 s末”等均指时间间隔。 注意 “第4 s内”的时间间隔是1 s,指第3 s末到第4 s末;“4 s内”的时间间隔是4 s,指0至第4 s末, 要区分开。 第一章 运动的描述 高中同步 1.坐标系 (1)建立坐标系的目的:为了定量地描述物体的位置及位置的变化,需要在参考系上建立适当 的坐标系。 (2)常见坐标系的种类:若物体做直线运动,可以用一维坐标系来描述;若物体在平面上运动,可 以采用平面直角坐标系来描述。 (3)一维坐标系的建立方法:物体做直线运动时,通常选取这条直线为x轴,在x轴上任选一点作 为原点,规定好坐标轴的正方向和单位长度,物体的位置就可以用它的位置坐标来描述。 知识点 2 位置和位移 第一章 运动的描述 高中同步 易错警示 坐标系中坐标值的正负不表示大小,而是表示在坐标原点的哪一侧。 2.路程和位移 (1)路程:表示物体运动轨迹的长度,只有大小,没有方向。 (2)位移:表示物体位置的变化。 ①定义:从初位置指向末位置的有向线段。 ②大小和方向:大小等于初、末位置间有向线段的长度;方向由初位置指向末位置。 3.矢量和标量 (1)矢量:像位移这样既有大小又有方向的物理量叫作矢量。 (2)标量:像温度、路程这样只有大小,没有方向的物理量叫作标量。 (3)比较物理量大小时,矢量比较绝对值大小,标量比较数值的大小。如-9 m表示的位移大于 7 m表示的位移,-5 ℃<3 ℃。 第一章 运动的描述 高中同步 　　研究直线运动时,在物体运动的直线上建立x轴,如图所示。 1.物体的位置用坐标x表示。如图,若物体从A向B运动,则x1表示初位置A,x2表示末位置B。 2.物体的位移用末位置与初位置的坐标之差表示,即Δx=x2-x1。 (1)若Δx>0,表示位移的方向指向x轴的正方向; (2)若Δx<0,表示位移的方向指向x轴的负方向。 知识点 3 直线运动的位移 第一章 运动的描述 高中同步 　　在平面直角坐标系中,用横轴表示时刻t,用纵轴表示位置坐标x,根据给出(或测出)的数据 描点,用平滑的图线将这些点连起来,就是位置-时间图像。如果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,又称x-t图像。 知识点 4 位移-时间图像 知识点 5 位移和时间的测量 　　实验室中常用打点计时器来记录时间和位移,分为电磁打点计时器(工作电压约为8 V) 和电火花计时器(工作电压为220 V)。 　　打点计时器是一种使用交变电源的计时仪器,能够按照相同的时间间隔,在纸带上连续 打点。当电源频率是50 Hz时,每隔0.02 s打一次点。如果把纸带和运动的物体连在一起,纸 带上各点之间的距离就表示相应时间间隔内物体的位移大小。由这些点的位置,我们可以了 解物体运动的情况。 第一章 运动的描述 高中同步 知识辨析 1.老张起床后外出进行晨练,在公园里碰见老朋友老李,“早来了,老李,练了多长时间了?” “十分钟左右吧。现在是什么时间?”老李说。“六点。”老张回答。对话中的两个“时 间”指时刻还是时间间隔? 2.物体运动的前半阶段的位移大小是3 m,后半阶段的位移大小是4 m,则总位移的大小一定 是7 m吗? 3.“在x-t图像中,图线是直线时物体做直线运动,图线是曲线时物体做曲线运动。”这种说 法对吗? 第一章 运动的描述 高中同步 一语破的 1.第一个“时间”指时间间隔,第二个“时间”指时刻。 2.不一定。若前半阶段和后半阶段位移方向相反,则总位移的大小不是7 m。 3.不对。x-t图像只能描述直线运动,不能描述曲线运动。在x-t图像中,不管图线是直线还是 曲线,物体都做直线运动。 第一章 运动的描述 高中同步 定点 1 位移和路程的计算 1.直线运动中位移和路程的计算 当物体在直线上运动时,首先根据题意建立直线坐标系,规定正方向,然后找出物体的初、末 位置坐标,位移等于末位置坐标减去初位置坐标。如果物体做单向直线运动,路程就等于位 移大小;如果物体做往返运动,需求出物体在各个过程的位移大小,数值相加即路程大小。注 意,由于位移是矢量,求解时除需求出大小外,还要指出它的方向。   　　如图所示,一个物体沿直线从A运动到B,然后又运动到C,A、B、C的位置坐标分别为x1= 2 m、x2=5 m、x3=-2 m。从A到B,物体的位移为Δx1=x2-x1=(5-2) m=3 m,位移的方向沿x轴的正 方向;从B到C,物体的位移为Δx2=x3-x2=(-2-5) m=-7 m,负号表示位移的方向沿x轴负方向;从A 关键能力 定点破 第一章 运动的描述 高中同步 到C,物体的位移为Δx3=x3-x1=(-2-2) m=-4 m=Δx1+Δx2,位移的方向沿x轴的负方向。物体从A到 C通过的路程为s= + =10 m。 2.平面内曲线运动位移的计算 　　当物体在平面内做曲线运动时,其位置可用平面直角坐标系中的坐标来表示。如图所 示,设一辆汽车从A点沿曲线运动到B点,A、B两点的坐标分别为(x1,y1)和(x2,y2),则汽车位移的 大小等于A、B两点间的距离,即x= ,位移的方向可用位移与x轴正方向夹 角φ的正切值表示,tan φ= 。   第一章 运动的描述 高中同步 3.立体空间内位移和路程的计算 　　当物体在立体空间内运动时,首先确定物体的初、末位置,然后根据几何知识确定物体 的位移和路程。 第一章 运动的描述 高中同步     一位电脑动画爱好者设计了一个“猫捉老鼠”的动画游戏,如图所示,在一个棱长为a 的大正方体木箱的一个顶点G上【1】,老鼠从猫的爪间逃出,沿着木箱的棱边奔向洞口【2】,洞口 在木箱的另一顶点A处【3】。若老鼠在奔跑中,并不重复地跑过任意一条棱边,也不再回到G 点【4】,聪明的猫选择一条最短的路线【5】奔向洞口(设猫和老鼠同时从G点出发),结果猫恰好在 洞口A捉到了老鼠。问:   (1)老鼠的位移大小及最短路程是多少? (2)猫的位移大小和路程是多少? 典例 第一章 运动的描述 高中同步 信息提取    【1】【3】老鼠从G点开始运动,G是初位置;到达洞口A,A是末位置。 【2】【4】老鼠从G点到A点,路程最短时通过了三条棱边。 【5】由数学知识可知,两点之间线段最短,最短路线是在同一平面内连接初、末位置的线 段。 思路点拨    这是一个立体的追及问题,如果用求极值的方法会很烦琐。但如果转换一下物理 情境,把大立方体展开铺平【6】,在平面内寻找猫追老鼠的最短路线,这样问题就变得非常简单 了。 解析    (1)经分析可知,老鼠从顶点G出发到达洞口A,一条可能的最短路径如图甲中的红线,走 过的路程为x=3a(由【2】、【4】得到)。位移大小是从初位置指向末位置的有向线段的长 度,即立体图中的A、G两点间的距离,如图甲中的绿线,AH= a,AG= = a。(由 【1】、【3】得到) 第一章 运动的描述 高中同步 (2)猫选择的是最短路线,可将木箱的两个面展开,路线如图乙中蓝线所示,则猫的路程为AG的 长度。AG= = a。(由【5】、【6】得到) 猫与老鼠同时从G点沿不同路径到达同一位置A,位移相同。  　　      答案    (1) a    3a    (2) a     a 第一章 运动的描述 高中同步 　    x-t图像直观描述了质点的位移随时间变化的规律,从x-t图像中能获取的质点运动的相 关信息如下:   定点 2 x-t图像的简单应用 第一章 运动的描述 高中同步 (1)任意一段时间内质点运动的位移。质点某段时间内的位移等于末、初时刻质点的位置坐 标之差,如图中的t1~t2时间内质点甲运动的位移为x2-x1。 (2)判断质点是静止的还是运动的。若图线与t轴平行,质点的位置坐标不随时间变化,表示质 点静止;若图线是一条倾斜的直线,说明质点在相等时间内位置坐标变化相等,表示质点做匀 速直线运动。如图中的甲在t0~t2时间内做匀速直线运动,在t2~t4时间内做匀速直线运动,注意 在两段时间内位置坐标随时间变化的方向不同。 (3)判断质点运动的快慢。运动的快慢由图线的斜率直观表示,斜率的绝对值越大,质点运动 得越快,如t1~t2时间内质点甲比质点乙运动得快。(图线的斜率表示质点的速度,下节将具体 学习) (4)判断质点运动过程中离参考点越来越远,还是越来越近,主要看质点的位置坐标随时间是 增大还是减小,位置坐标增大,表示离参考点越来越远,反之离参考点越来越近。如图中甲在t0 第一章 运动的描述 高中同步 ~t2时间内逐渐远离参考点,在t2~t4时间内靠近参考点,又因为两段时间内甲在参考点同一侧, 可知两段时间内质点甲的运动方向相反。 (5)图线不过原点,说明开始计时时质点的位置坐标不为零,或经过一段时间才开始运动。如 图中的乙在t=0时刻从距参考点x0处开始运动;图中的甲在0~t0时间内静止 在参考点,t0时刻开始从参考点处开始运动。 (6)两图线相交表示两质点在这一时刻位于同一位置(相遇),如图中的t1、t3时刻甲、乙两质点 两次相遇。 第一章 运动的描述 高中同步 定点 3 电磁打点计时器与电火花计时器的比较 电磁打点计时器 电火花计时器 结构     工作 原理 电磁打点计时器应用电磁铁的原理, 让振针有规律地振动, 通过复写纸在纸带上打下点迹 电火花计时器通过有规律的火花放电在纸带上留下印迹 工作 电源 电磁打点计时器的工作电压低,用 8 V的学生交流电源 电火花计时器的工作电压高,用日常的 220 V交流电源 误差 使用电磁打点计时器, 振针打点时, 复写纸挤压纸带, 纸带运动所受阻力较大, 误差较大 使用电火花计时器, 纸带运动时所受阻力较小,误差较小 第一章 运动的描述 高中同步 $