第1章 第2节 位置 位移-【优学精讲】2026-2027学年高中物理必修一同步教参（教科版）

本讲义聚焦高中物理“位置 位移”核心内容，系统梳理从确定质点位置的坐标系（三要素、一维到三维种类），到描述位置变化的位移（定义、矢量性）与路程的区别，再到矢量和标量的运算差异，最终延伸至位移—时间图像的理解，构建完整的运动描述学习支架。 该资料通过田径场赛跑、汽车行驶等生活实例引导学生模型建构坐标系，用对比表格清晰呈现位移与路程、矢量与标量的区别以强化科学推理，结合例题解析与练习题兼顾课中教学与课后巩固，助力学生形成运动观念，提升科学思维能力，课中辅助教师高效授课，课后帮助学生查漏补缺。

第2节　位置　位移 1．理解位移的概念和矢量性，知道位移和路程的不同。 2．知道矢量和标量的运算差异，能进行一维情况下矢量的运算。 3．初步理解位移—时间图像。 一、确定质点位置的方法——坐标系 1．建立目的：准确地描述质点的位置。 2．坐标系的三要素：原点、正方向和单位长度。 3．常见的坐标系的种类：一维直线坐标系、二维平面坐标系和三维空间坐标系。 二、位置的改变——位移 1．路程：物体运动路线的长度。 2．位移 (1)物理意义：描述物体(质点)位置变化的物理量。 (2)定义：从初位置指向末位置的一条有向线段。 (3)位移的大小：初、末位置间有向线段的长度。 (4)方向：由初位置指向末位置。 三、位移—时间图像 图像的建立：在直角坐标系中选时间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，则图像就称为位移—时间图像。 四、矢量和标量 1．矢量：既有大小又有方向的物理量，如力、速度、位移等。 2．标量：只有大小没有方向的物理量，如质量、时间、温度、路程等。 (1)当研究物体的直线运动时，应建立二维坐标系。(　　) (2)物体做直线运动时位移大小等于路程。(　　) (3)位移—时间图像反映的是物体在不同时刻的位置。(　　) (4)质量、时间、温度和速度都是标量。(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)√　(4)× 知识点一　对坐标系的理解和应用 田径场上，要描述百米赛跑运动员在运动中的位置，需要建立什么样的坐标系？要描述800米赛跑运动员在运动中的位置，需要建立什么样的坐标系？在足球场上，要描述足球的位置，需要建立什么样的坐标系？ [提示]　田径场上，在描述百米赛跑运动员的位置时，因运动员在一条直线上运动，故建立直线坐标系即可；在描述800米赛跑运动员的位置时，因800米跑道是弯曲的，运动员在平面内运动，此时应建立平面直角坐标系；足球场上，足球并非在同一平面内运动，故应建立三维空间坐标系才能描述足球的位置。 三种坐标系的比较 类别 直线坐标系 平面坐标系 空间坐标系 适用运动 物体沿直线运动 物体在某平面内运动 物体在空间内运动 建立方法 在直线上规定原点、正方向和标度，就建立了直线坐标系 在平面内画相互垂直的x轴与y轴，即可组成平面直角坐标系。物体的位置由一对坐标值来确定 在空间画三个相互垂直的x轴、y轴和z轴，即可组成三维坐标系。物体的位置由三个坐标值来确定 应用实例 M点位置坐标：x＝2 m N点位置坐标：x＝3 m y＝4 m P点位置坐标： x＝3 m y＝4 m z＝2 m 　一物体从O点出发，沿东偏北37°的方向运动10 m至A点，然后又向正南方向运动10 m至B点。(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) (1)建立适当坐标系，描述出该物体的运动轨迹； (2)依据建立的坐标系，分别求出A、B两点的坐标。 [解析]　(1)坐标系如图，图线O→A→B为运动轨迹。 (2)A点位置：xA＝10cos 37° m＝8 m yA＝10sin 37° m＝6 m B点位置：xB＝8 m yB＝6 m－10 m＝－4 m 即A点的坐标为：(8 m，6 m)， B点的坐标为：(8 m，－4 m)。 [答案]　(1)见解析图 (2)(8 m，6 m)　(8 m，－4 m) 知识点二　位移和路程　矢量和标量 (1)寒假里，某同学先从上海到青岛，位移x1＝730 km，再从青岛到北京，位移x2＝660 km，该同学旅途的位移如何表示？两次旅途的位移是1 390 km吗？ (2)图示坐标系中，若汽车沿直线先从O点到B点，再从B点到C点，位移分别等于多少？方向分别如何？总位移等于多少？方向如何？在坐标系中各段位移及总位移如何计算？方向如何体现？ 　 [提示]　(1)位移为上海指向北京的有向线段　位移不是1 390 km (2)150 m　250 m　O→B　B→C　100 m　O→C 位移等于末位置与初位置坐标之差，若两坐标之差为正，则位移的方向指向x轴的正方向；若坐标之差为负，则位移的方向指向x轴负方向，方向都为初位置指向末位置 1．位移和路程的区别与联系 比较项目 位移 路程 区别 物理意义 描述质点的位置变化，是从初位置指向末位置的有向线段 描述质点实际运动轨迹的长度 矢量性 是矢量，有大小和方向 是标量，只有大小，没有方向 制约因素 由质点的初、末位置决定，与质点的运动轨迹无关 与运动路径有关 联系 (1)都是描述质点运动的空间特征 (2)都是过程量 (3)位移的大小不大于相应的路程，只有质点做单向直线运动时，位移的大小才等于路程 2.对矢量和标量的理解 正、负号的区别 矢量的方向一般用正、负号来表示。但既有大小又有方向的物理量不一定是矢量，如电流，有大小和方向，但它是标量 大小比较 矢量的大小只比较绝对值，而标量的大小根据正、负号的物理意义比较。如两位移x1＝5 m 和x2＝－7 m，则x1<x2；而两温度t1＝2 ℃和t2＝－5 ℃，则t1高于t2 　(多选)下列关于矢量(位移)和标量(温度)的说法正确的是(　　) A．做直线运动的两物体位移x甲＝3 m，x乙＝－5 m，则x乙>x甲 B．两运动物体的位移大小均为30 m，这两个位移一定相同 C．温度计读数有正有负，其正、负号表示方向 D．温度计读数t1＝3 ℃，t2＝－5 ℃，则t1>t2 [解析]　位移的符号只代表方向，不代表大小，做直线运动的两物体位移x甲＝3 m，x乙＝－5 m，则x乙>x甲，A正确；两运动物体的位移大小均为30 m，但是方向不一定相同，则这两个位移不一定相同，B错误；温度计读数有正有负，其正、负号并不表示方向，而是代表温度的高低，温度计读数t1＝3 ℃，t2＝－5 ℃，则t1>t2，C错误，D正确。 [答案]　AD 　某同学在操场上向正北方向运动了60 m，接着转向正西方向运动了80 m，两段路线相互垂直，整个过程中，该同学的位移大小和路程分别为(　　) A．20 m，60 m B．100 m，100 m C．100 m，140 m D．140 m，140 m [解析]　根据题意，位移大小为初、末位置有向线段的长度，即x＝ m＝100 m，路程为物体实际运动轨迹的长度，即s＝60 m＋80 m＝140 m。 [答案]　C 知识点三　直线运动中的位移 1．位置在一维坐标系中的表示 在一维坐标系中，物体的位置用它的坐标表示，坐标的绝对值表示物体到坐标原点的距离。 2．位移在一维坐标系中的表示 用初、末坐标的差值即Δx＝x2－x1表示位移。Δx的绝对值表示位移大小，Δx的正负表示方向，正为沿x轴正方向，负则沿x轴负方向。 3．建立一维坐标系时，选择不同的坐标原点，物体的位置坐标不同，但在同一运动过程中物体位移却是相同的。 　一质点沿x轴运动，如图所示，t1时刻质点位于x1＝－3 m处，t2时刻质点到达x2＝5 m处，t3时刻到达x3＝－7 m处，则： (1)质点在t1到t2这段时间内位移的大小和方向如何？ (2)t2到t3这段时间内位移的大小和方向如何？ (3)t1到t3这段时间内位移的大小和方向如何？ [解析]　(1)质点在t1到t2这段时间内位移Δx1＝x2－x1＝5 m－(－3 m)＝8 m，为正值，说明位移方向为x轴正方向。 (2)t2到t3这段时间内的位移Δx2＝x3－x2＝－7 m－5 m＝－12 m，为负值，说明位移方向为x轴负方向。 (3)t1到t3这段时间内位移Δx3＝x3－x1＝－7 m－(－3 m)＝－4 m，为负值，说明位移方向为x轴负方向。 [答案]　(1)8 m　指向x轴正方向 (2)12 m　指向x轴负方向 (3)4 m　指向x轴负方向 知识点四　对x-t图像的理解 对下列问题进行探究： (1)图1中的坐标系中，若汽车从坐标原点O以10 m/s 的速度向东匀速行驶，若以O点为计时起点，能在图2中标出1 s、2.5 s、3 s、3.5 s、4.5 s、5 s时的位置坐标吗？能求出第3 s时的位移吗？ (2)观察描出的六个点有什么规律？你是怎样表示除这六个时刻以外的位置的？ (3)做匀速直线运动的物体的x-t图像有什么特点？ (4)图3中的a、b、c三条直线分别表示三个物体做直线运动的x-t图像，物体如何运动？能看出来运动方向吗？能看出来速度大小吗？ [提示]　(1)可以，注意第3 s的时间是从第2 s末到第3 s末 (2)大体在一条直线上　连线表示 (3)一条倾斜的直线 (4)直线a表示物体沿正向匀速运动，直线b表示物体静止，直线c表示物体沿负向匀速运动，速度大小即图线斜率的绝对值 　 1．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运动物体在某时刻所处的位置或相对于规定位置的位移。 2．图像信息 (1)任一时刻质点的位置 图像中的每一个点表示质点某时刻的位置。 (2)质点在某段时间内发生的位移。 (3)两图线的交点表示两质点在这一时刻位于同一位置，即相遇了。 (4)截距：若图像不过原点，如图中图线甲所示，表示质点的出发位置不在坐标原点，图线乙则代表t＝t1时刻质点才开始运动。 　(1)x-t图像表示的是物体的位移随时间变化的规律，而不是物体运动的轨迹。 (2)x-t图像只能用来描述物体的直线运动，因为x-t图像中x只有正、负两个方向。 　一辆汽车做直线运动的x-t图像如图所示，对线段OA、AB、BC、CD所表示的运动，下列说法不正确的是(　　) A．OA段表示汽车驶离出发点 B．CD段表示汽车驶向出发点 C．AB段表示汽车静止 D．运动4 h汽车的位移大小为60 km [解析]　OA段汽车的位移越来越大，CD段汽车的位移越来越小，故A、B正确；AB段汽车位移不随时间变化，表示汽车静止，故C正确；运动4 h汽车的路程为 60 km，位移大小为0，故D错误。 [答案]　D 综合一练 时间、质点和位移的综合分析 　(2026·深圳市红岭中学期中)如图所示，一设计时速为350 km的高速列车正在穿过长度为800 m的某弯曲隧道，列车从开始进入隧道到全部穿出隧道历时8.4 s，则下列说法正确的是(　　) A．“800 m”指位移大小 B．“8.4 s”指时刻 C．以列车为参考系，隧道随列车向前运动 D．测定列车通过隧道的时间时，不能将列车视为质点 [解析]　“800 m”指路程，故A错误；“8.4 s”指时间间隔，故B错误；以列车为参考系，隧道向后运动，故C错误；由题意可知，列车的长度相对隧道长度不可忽略，故不能将列车视为质点，故D正确。 [答案]　D 1．(矢量和标量)下列关于矢量和标量的说法正确的是(　　) A．两个运动物体的位移大小均为30 m，则这两个位移一定相同 B．温度计读数的正负表示温度的高低，不表示方向，温度是标量 C．温度计读数有正有负，所以温度是矢量 D．取定正方向，做直线运动的甲、乙两物体的位移x甲＝3 m，x乙＝－5 m，则x甲>x乙 解析：选B。位移是矢量，既有大小也有方向，大小相同，方向不同，位移不同，故A错误；温度计读数的正负表示温度高低，不表示方向，温度是标量，故B正确，C错误；选定正方向，做直线运动的甲、乙两物体的位移x甲＝3 m，x乙＝－5 m，位移的符号表示方向，不表示大小，则x甲<x乙，故D错误。 2．(直线运动中的位移)如图所示的位置坐标轴中，已知t0＝0时刻质点位于0处，开始沿x轴正方向运动，t1＝1 s时质点位于5 m处，从此刻开始沿x轴负方向运动，t2＝2 s时质点位于－1 m处，t3＝3 s时质点位于－4 m处，则下列说法正确的是(　　) A．物体在第1 s内的位移大于在第2 s内的位移 B．物体在前2 s内的路程大于在前2 s内的位移大小 C．物体在第3 s内的位移最大 D．物体在前3 s时间内的位移为4 m 解析：选B。物体在第1 s内的位移x1＝5 m－0＝5 m，物体在第2 s内的位移x2＝－1 m－5 m＝－6 m，物体在第3 s内的位移x3＝－4 m－(－1 m)＝－3 m，可知物体在第1 s内的位移小于第2 s内的位移，物体在第3 s内的位移不是最大，故A、C错误；物体在前2 s内的路程s＝5 m＋6 m＝11 m，物体在前2 s内的位移x＝－1 m－0＝－1 m，可知物体在前2 s内的路程大于在前2 s内的位移大小，故B正确；物体在前3 s时间内的位移x′＝－4 m－0＝－4 m，故D错误。 3．(位移和路程)(2025·福建省合格考)如图所示，体育场跑道的周长是400 m，某运动员从A点沿跑道跑了两圈又回到A点，则他通过的路程及位移大小分别是(　　) A．0，800 m B．0，0 C．800 m，0 D．800 m，800 m 解析：选C。位移大小是从起始位置到终止位置有向线段的长度，运动员从A点出发，跑了两圈，又回到A点，位移为0，路程是运动轨迹的长度，运动员跑了两圈，其路程为800 m。 4．(x-t图像)(多选)如图所示，这是甲、乙两质点运动的位移—时间图像，由图像可知(　　) A．甲、乙两质点在1 s末时相遇 B．甲、乙两质点从同一位置出发 C．甲、乙两质点在第1 s内运动方向相反 D．乙的运动方向始终不变 解析：选AC。由题图知，1 s末时甲、乙的位移相同，说明到达同一位置，两者相遇，故A正确；0时刻，甲的位移是8 m，乙的位移为0，不在同一位置，故B错误；在第1 s内，甲的位移为－2 m，乙的位移为6 m，甲、乙运动方向相反，C正确；第1 s内，乙的位移为6 m，3 s到5 s内，乙的位移为－6 m，乙的运动方向改变，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $