内容正文:
第一章
2.时间 位移
学习目标
1.知道时刻与时间间隔的区别和联系,能在具体的情境下识别时刻和时间间隔。(物理观念)
2.能在坐标系上定量地描述物体的位置,知道路程与位移的区别,初步了解矢量与标量的不同。(物理观念)
3.能够描述直线运动的位移的大小和方向。(物理观念)
4.初步了解位移—时间图像的物理意义。(科学思维)
基础落实 必备知识全过关
基础转化 夯实基础提能力
目录索引
重难探究 能力素养全提升
学以致用 随堂检测全达标
基础落实 必备知识全过关
一、时刻和时间间隔
【要点提示】 时刻无长短,时间间隔有长短。
点
时刻
线段
二、位置和位移
1.坐标系:为了定量地描述物体的位置,需要在参考系上建立适当的坐标系。
只有一个坐标轴
(1)一维坐标系: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 ,规定好坐标轴的 和 ,物体的位置就可以用它的 来描述。
(2)平面直角坐标系(二维坐标系):描述平面上物体的位置时,通常建立平面直角坐标系,物体的位置用两个坐标来描述。
原点
正方向
单位长度
位置坐标
2.路程和位移
(1)位移
位移
(2)路程:物体 的长度。
3.矢量与标量:既有大小又有 的物理量叫矢量。只有大小而没有
的物理量叫标量。
位置
有向
初
末
长度
运动轨迹
方向
方向
三、直线运动的位移
研究直线运动时,在物体运动的直线上建立x轴,如图所示,物体由A点沿直线运动到B点,则:
1.物体的初、末位置分别为 、 。
2.物体的位移Δx= 。
末位置减初位置
若Δx>0,则位移的方向指向x轴的 方向;
若Δx<0,则位移的方向指向x轴的 方向。
正
x1
x2
x2-x1
负
四、位移—时间图像
1.位置—时间图像:反映物体在任意时刻的位置的图像。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。
不是运动轨迹,是位移的变化图像
2.位移—时间图像(x-t图像):反映物体在不同时间内的位移的图像。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。
初始位置
时刻t
位置x
位移
五、位移和时间的测量
1.学校实验室中常用打点计时器来记录时间和 。
2.电磁打点计时器:使用交流电源的计时仪器,工作电压约为 V,当电源频率是50 Hz时,每隔 s打一次点。
3.电火花计时器:计时原理与电磁打点计时器相同。
【要点提示】 两种打点计时器都接交流电源。
位移
8
0.02
微思考·情境探究
情境1如图为某列火车车票的订单详情。
订单详情中的时间19:26、12:21和16时55分含义是否相同?
提示 不同。19:26和12:21为时刻。16时55分为时间间隔。
情境2如图所示,某人从北京去重庆,可以选择不同的交通方式。既可以乘火车,也可以乘飞机,还可以先乘火车到武汉,然后乘轮船沿长江而上。
三种出行方式的路程是否相同?位置变化是否相同?
提示 路程不同,位置变化相同。
情境3一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
如图所示,以时刻t为横轴,以位置x为纵轴,建立直角坐标系。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
基础转化 夯实基础提能力
基础转化点1 时间和时刻
AI解读时刻指运动中的某一瞬间,时间则是两个时刻之间的间隔,二者概念易混淆。它们是运动描述的入门基础概念,定位整章学习起点,常结合作息表、运动计时等日常情境辨析,是后续学习运动规律必备的基础知识铺垫。
1.上课的时间点用表示时间的数轴表示,如图所示,下列描述中所指为时刻的是( )
A.学校每节课45 min
B.学校每天上午8时开始上课
C.每节课后休息10 min
D.图中横轴上8和9之间相差1 h
B
解析 时刻指时间轴上的一个点,而时间间隔是指时间轴上的一段时间。学校每节课45 min,这里45 min指的是时间间隔,A错误;上午8时是指时间点,是时刻,B正确;休息10 min,这10 min是时间间隔,C错误;横轴上8和9之间相差1 h,是时间间隔,D错误。
基础转化点2 位移和路程
AI解读位移表示位置变化,是有方向的矢量;路程是实际运动轨迹长度,只有大小。这是运动学核心辨析考点,地位关键,常围绕直线往返、曲线运动等情境对比考查,帮助学生建立矢量与标量的基础思维认知。
2.(2026河南高一月考)如图所示,从甲地出发去乙地的方式有很多,可以乘坐汽车、高铁、轮船、飞机等,下列说法正确的是( )
A.几种交通工具从甲地到乙地的位置变化不相同,但是
通过的路程相同
B.从甲地到乙地的位移可以由甲地指向乙地,也可以由
乙地指向甲地
C.从甲地到乙地,所有交通工具的位移相同
D.从甲地到乙地,乘飞机的位移最小
C
解析 位移的方向是由运动物体的初位置指向末位置,大小是初位置到末位置的直线距离;路程是指物体实际运动轨迹的长度。几种交通工具从甲地到乙地的位置变化相同,位移的方向是由甲地指向乙地,所以位移相同,而路程不同。故选C。
基础转化点3 位移—时间图像
AI解读位移—时间图像直观反映物体位置随时间的变化规律,斜率可体现运动快慢。它是数形结合分析运动的重要工具,常结合匀速直线运动情境考查读图分析,是衔接基础概念与复杂运动计算的重要桥梁。
3.一物体做直线运动,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
D
解析 由题意知向右为正方向,由题图可知,物体从-5 m处向右运动至5 m处,然后返回至4 m处,始终位于出发点右方,物体在前4 s内一直向右运动,4~6 s内向左运动,故A、C错误;在t=4 s时物体距出发点最远,B错误,D正确。
重难探究 能力素养全提升
命题角度一 时间间隔与时刻的区别和联系
比较项 时刻 时间间隔
概念 表示某一瞬间 两个时刻之间的间隔
物理意义 是事物运动、发展、变化所经历的各个状态先后顺序的标志,是状态量 是事物运动、发展、变化所经历的过程长短的量度,是过程量
表示方法 用时间轴上的点表示 用时间轴上的一段线段表示
描述
关键词 “初”“末”“时”,如“第1 s末”,“第2 s初”,“3 s时” “内”,如“第2 s内”,“前3 s内”
联系 两个时刻之间为一段时间间隔,时间间隔能表示运动的一个过程,好比一段录像;时刻可以显示运动的一瞬间,好比一张照片
例题12025年9月7日午夜至8日凌晨,我国迎来全国可见的震撼月全食天象,天空中出现少见的“红月亮”。从北京时间9月7日23时28分开始进入半影月食阶段,9月8日4时55分半影月食结束,从初亏到复圆将持续3个半小时。下列说法正确的是( )
A.3个半小时指的是时刻
B.9月8日4时55分指时刻
C.9月7日23时28分指时间间隔
D.以上三个选项都指时刻
B
解析 3个半小时指时间间隔,9月8日4时55分和9月7日23时28分是时间轴上的一个点,都指时刻,故B正确,A、C、D错误。
例题2(2026湖南长沙高一月考)根据如图所示的时间坐标轴,下列有关时刻与时间间隔的说法正确的是( )
A.t2表示时刻,可以称为第2 s初
B.0~t2表示时间间隔,称为最初2 s内或第2 s
C.t3~t4表示时间间隔,称为第3 s
D.tn-1~tn表示时间间隔,称为第n s
D
解析 t2表示时刻,表示的是第2 s末,A错误;0~t2表示时间间隔,表示的是最初2 s,不能表示第2 s,B错误;t3~t4表示时间间隔,称为第4 s,C错误;tn-1~tn表示1 s的时间间隔,称为第n s,D正确。
命题角度二 位移和路程的区别与联系
1.位移和路程的比较
比较项 位移 路程
区
别 意义 描述质点位置变化 描述质点轨迹的长度
大小 从初位置到末位置的有向线段的长度 运动轨迹的长度
方向 从初位置指向末位置 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
位移大小等于路程的条件
2.矢量与标量的区别
比较项 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,只需用线段长短表示大小
举例 力、位移、速度 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
例题3(2026河北石家庄高一月考)如图所示,“天舟二号”货运飞船与“天和号”空间站在交会对接之前,分别沿半径为r和R的圆形轨道运动。某时刻“天舟二号”货运飞船和“天和号”空间站分别从B点和A点开始运动,下列说法正确的是( )
A.“天和号”空间站运行周的位移大小为πR
B.“天舟二号”货运飞船运行周的路程为2πr
C.“天舟二号”货运飞船运行周的位移大小为r
D.二者各自运行一周,其位移相等
D
解析 “天和号”空间站运行周的位移大小为R,故A错误;“天舟二号”货运飞船运行周的路程为πr,故B错误;“天舟二号”货运飞船运行周的位移大小为r,故C错误;货运飞船和空间站各自运行一周,其位移大小都为0,故D正确。
例题4(多选)(2026山东东营高一月考)如图所示,O点为x轴的原点, OA=AB=OC=CD=1 m。①一质点沿x轴做往复运动,且质点由A点出发沿x轴正方向运动至B点后返回,并沿x轴负方向运动,②下列说法正确的是
( )
A.质点从A→B→C的位移为2 m,路程为4 m
B.质点从B→D的位移为-4 m,路程为4 m
C.当质点到达D点时,其位置可用D点的坐标-2 m表示
D.当质点到达D点时,相对于A点的位移为3 m
BC
【教你析题】
读取题干 获取信息
① 各点之间的距离
② 质点的运动过程
【教你破题】
解析 质点从A→B→C的过程,A、C两点的距离为2 m,位移方向为A到C,所以位移为-2 m,路程为4 m,故A错误;质点从B→D的过程,经过的路程为4 m,位移方向由B指向D,与正方向相反,所以位移为-4 m,故B正确;当质点到达D点时,位置在原点的左侧,坐标为-2 m,故C正确;当质点到达D点时,在A点左侧3 m处,规定向右为正方向,所以相对于A点的位移为-3 m,故D错误。
命题角度三 位移—时间图像
x-t图像的应用
概念 以纵轴表示位移x,横轴表示时间t,物体的位移随时间的变化图像
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)
例题5(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,故D正确。
例题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,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项错误;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项错误;从题图中可知前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项正确。
学以致用 随堂检测全达标
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1.(时间和时刻)(多选)下列关于时间及时刻表述正确的是( )
A.第5 s内就是第4 s末到第6 s初这1 s时间
B.第4 s和第5 s都是指时刻
C.第4 s末是第4 s和第5 s的中间时刻
D.第5 s初到第6 s末的时间间隔为1 s
AC
解析 第5 s内就是第4 s末到第6 s初这1 s时间,故A正确;第4 s与第5 s都是指时间间隔,故B错误;第4 s末是第4 s和第5 s的中间时刻,故C正确;第5 s初到第6 s末的时间间隔为2 s,故D错误。
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2.(位移和路程)(2026山东济南高一期中)课外活动时﹐某同学沿着半径为R的圆形跑道跑了2圈,该同学的( )
A.位移大小为2R B.位移大小为4πR
C.路程为2R D.路程为4πR
D
解析 该同学沿着半径为R的圆形跑道跑了2圈,该同学的位移大小为零,路程为4πR。故选D。
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3.(2026河北卷)某同学健身时,哑铃被举高0.5 m后再回到原位置,如图所示。如此重复10次,哑铃的位移大小为( )
A.0 B.5 m
C.10 m D.11 m
A
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解析 位移是描述物体位置变化的物理量,位移的大小等于由初位置指向末位置的有向线段的长度,和运动过程的路径无关。哑铃每次运动都从原位置被举高,举高后回到原位置,重复10次后,哑铃的末位置与初始位置重合,因此位移大小为0。故选A。
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4.(x-t图像)(教材改编题)一辆汽车在教练场上沿平直道路行驶,以x表示它相对于出发点的位移。汽车在40 s这段时间的x-t图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.汽车最远位置距离出发点为30 m
B.汽车在20~40 s时间内没有行驶
C.汽车在10~20 s时间内驶离出发点
D.汽车在0~10 s时间内驶向出发点
A
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解析 由题图可知,汽车最远位置距离出发点为30 m,故A正确;由题图可知,汽车在20~40 s时间内驶向出发点,故B错误;由题图可知,汽车在10~20 s时间内没有行驶,故C错误;由题图可知,汽车在0~10 s时间内驶离出发点,故D错误。
本 课 结 束
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