新教材2023年高中物理新人教版必修第一冊：時間位移教師用書

2.時間位移

1.知道時刻與時間間隔的含義及在數(shù)軸上的表示方法。

2.了解位置、位移等概念的含義，能在實際問題中區(qū)別位移和路程。

學習3.了解矢量、標量的含義，理解位移的矢量性。

任務4.了解位移一時間圖像的物理意義，并能利用圖像分析物體的運動。

5.知道打點計時器的基本結構和工作原理，會用打點計時器記錄物體運動的

位移和時間。

必備知識?自主預習儲備?前自主學習?必備知識感知

知識點一時刻和時間間隔

1.時刻：表示某一瞬間,在時間軸上用點表示，如第2s末、第8s初等均為時刻。

2.時間間隔：表示兩個時刻之間的時間。在時間軸上用線段表示,如前4s內(0時刻

至4s末)、第4s內(3s末至4s末)等均為時間間隔。

提醒，時間間隔通常指時間，要注意區(qū)分現(xiàn)實中的一些說法與物理概念的區(qū)別。如

學校中的“時間表”中顯示的數(shù)字均為時刻，列車售票廳內顯示的是時刻表。

體驗1：思考辨析(正確的打“。，錯誤的打“X”)

(1)2021年1月11日早晨7時36分，天安門廣場上五星紅旗冉冉升起，7時36分指時

刻。(J)

(2)小明同學每天早上6：00起床，上學路上需要10分鐘，6：00和10分鐘都是指時

間間隔。(X)

知識點二位置和位移

1.坐標系

(1)建立目的：定量描述物體的位置及位置的變化。

(2)坐標系的三要素：原點、正方向和單位長度。

(3)常見的坐標系的種類：直線坐標系、平面坐標系和空間坐標系。

2.路程：物體運動軌跡的長度。

3.位移

(1)物理意義：表示物體(質點)位置變化的物理量。

(2)定義：從初位置指向末位置的一條有向線段。

(3)大?。撼?、末位置間有向線段的長度。

(4)方向：由初位置指向末位置。

4.矢量和標量

(1)矢量：既有大小又有方向的物理量,如位移等。

(2)標量：只有大小、沒有方向的物理量,如質量、時間、路程等。

提醒物體位置變化有兩個要點：①位置變化的大?。虎谖恢米兓姆较?。

體驗2思考辨析(正確的打“「‘，錯誤的打“X”)

(1)長度、質量、路程都是標量。(J)

(2)如果物體的位移為零，物體的路程也一定為零。(X)

(3)汽車里程表上顯示的數(shù)字表示位移大小。(X)

知識點三直線運動的位移

研究直線運動時，在物體運動的直線上建立x軸，如圖所示。

84

初0x/m

1.物體的位置表示：用位置坐標表示。如圖所示，若物體從力向8運動，則E表示初

位置Axxz表示末位置民

2.物體的位移表示：(1)大?。河赡┪恢门c初位置的坐標之差:XX=XLX\。

(2)方向：由初位置指向末位置。

①Ax>0,表示位移的方向指向x軸的正方向；

②Ax<0,表示位移的方向指向x軸的負方向。

提醒>(1)計算位移時，位置坐標要帶符號運算。

(2)此方法只適用于物體做直線運動的情況。

:體部3：思考辨析(正確的打“，錯誤的打“X”)

(1)位置坐標x為負值，表明此時刻物體在x軸負半軸。(J)

(2)的正負可表示物體位移的方向.(J)

(3)位移2m大于位移一3m。(X)

知識點四位移一時間圖像位移和時間的測量

1.rt圖像實質是位置一時間圖像，選取物體運動的初始位置為坐標原點,則位置坐

標與位移大小相等,位置一時間圖像就成為位移一時間圖像。

2.物理意義：描述了物體在不同時間內的位移。

3.位移和時間的測量

(1)實驗室中常用打點計時器在紙螢上打出的點跡分布來記錄時間和位移。

(2)電磁打點計時器是一種使用交變電源的計時儀器，工作電壓約為8V。當電源頻率

是50Hz時，每隔0.02s打一次點。

(3)紙帶上各點之間的距離表示相應時間間隔內物體的位移大小。

(4)電火花打點計時器：計時原理與電磁打點計時器相同,在紙帶上打點的是電火花和

墨粉。

體驗》4：思考辨析(正確的打“，錯誤的打“X”)

(1)利用位置一時間圖像可以確定某段時間內物體的位移。(J)

(2)電磁打點計時器使用的是10V以下的直流電源。(X)

(3)當電源頻率為50Hz時，兩種打點計時器都是每隔0.02s打一次點。

(V)

關犍能力?情境探究達成核心問題解惑-學科素養(yǎng)形成

【情境探究】

北京時間2021年6月17日9時22分，搭載神舟十二號載人飛船的長征二號F遙十二

運載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射。這是我國載人航天工程立項實施以來的第19次

飛行任務，也是空間站階段的首次載人飛行任務。飛船入軌后，將按照預定程序，與天和核

心艙進行自主快速交會對接。組合體飛行期間，航天員將進駐天和核心艙，完成為期3個月

的在軌駐留，開展機械臂操作、太空出艙等活動，驗證航天員長期在軌駐留、再生生保等一

系列關鍵技術。

叩

請問以上實例中的“2021年6月17日9時22分”和“3個月”指的是時間間隔還是指

時刻？火箭飛行過程中，如何表示其位置的變化？

提示：“2021年6月17日9時22分”指時刻；“3個月”指的是時間間隔。位置的變

化可用兩點間的有向線段表示。

口考點1區(qū)分時刻和時間間隔

1.時刻和時間間隔的區(qū)別與聯(lián)系

項目時刻時間間隔

事物運動、發(fā)展、變化過程

事物運動、發(fā)展、變化所經(jīng)歷

物理意義所經(jīng)歷的各個狀態(tài)先后順

的過程長短的量度

序的標志

對應運動描述量位置路程、位移

用時間軸表示用時間軸上的點表示用時間軸上的線段表示

“第1s末”“第3s“第1s”“前2s””前3s

描述關鍵詞

初”“第3s末”等內”等

（1）兩個時刻的間隔即為一段時間間隔，時間間隔是一系列

連續(xù)時刻的積累過程

聯(lián)系

（2）時間間隔能展示運動的一個過程，好比一段錄像；時刻

可以顯示運動的一瞬間，好比一張照片

2.在時間軸上的表示方法

名師點睛：“〃秒內”是指〃秒的時間，“第〃秒內”是指1秒的時間?！?s內”和

“第1s內”表達的意義相同，"2s內''和“第2s內”表達的意義不同?！饔冶硎緝蓚€

時刻的時間間隔，△t=t2-ti?

【典例1】（2022?安徽合肥六校高一上月考）以下的計時數(shù)據(jù)指時間間隔的是（）

A.從北京開往西安的火車預計13點到

B.10秒初

C.某場足球賽傷停補時3min

D.2020年5月5日18時。分，“長征五號”B運載火箭在海南文昌首飛成功

C［“13點”指的是一個時刻，故A錯誤；“10秒初”指的是10秒剛開始的一個時刻,

故B錯誤；“3min”指的是一段時間間隔，故C正確；“2020年5月5日18時。分”指

的是一個時刻，故D錯誤。］

廠......?擲律方法.....................

時刻與時間間隔的兩種判斷方法

分析所給的說法，根據(jù)題意去體會

根據(jù)上下和判斷。時刻對應的是某一事件或

文判斷運動的狀態(tài)，時間間隔對應的是事

件或運動的過程。

荷田誑商面;花麻蓊苗正到而曲同

利用時間

間隔表示出來，對應一個點的是時

軸判斷

刻，對應一段線段的是時間間隔。

__________________________）

［跟進訓練］

1.（多選）（2022?武漢安山中學檢測）關于時間和時刻，下列說法正確的是（）

A.物體在5s時指的是物體在5s末時，指的是時刻

B.物體在5s內指的是物體在4s末到5s末這1s的時間

C.物體在第5s內指的是物體在4s末到5s末這1s的時間

D.第4s末就是第5s初，指的是時刻

0123456;^

ACD［依題意畫時間軸如圖所示，5s時指的是5s末這一時刻，5s內指的是0?5s

這一段時間，第5s內指的是在4s末到5s末這1s的時間，前1s末和后1s初是同一

時刻，故第4s末和第5s初是同一時刻。］

□考點2位移和路程的理解

1.位移和路程的比較

比較項位移路程

意義描述質點位置變化描述質點軌跡的長度

區(qū)

大小從初位置到末位置的有向線段的長度運動軌跡的長度

別

方向從初位置指向末位置無方向

①都是描述質點運動的物理量

②都是過程量

聯(lián)系③單位相同

④位移的大小不大于相應的路程

⑤只有質點做單向直線運動時，位移的大小才等于路程

名師點睛：(1)位移是矢量，比較兩位移的大小時，只比較其絕對值的大小，不看其“正

負”號。

(2)當質點做單向直線運動時，位移的大小等于路程，但因位移有方向，是矢量，不能

說位移就是路程。

2.矢量與標量的區(qū)別

項目矢量標量

定義既有大小又有方向的物理量只有大小沒有方向的物理量

矢量可以用帶箭頭的線段表示，線

表示標量只有大小，無方向，不能用帶箭

段的長短表示矢量的大小，箭頭的

方法頭的線段表示

指向表示矢量的方向

舉例力、位移時間、質量、溫度

大小比較看其絕對值的大小看其自身數(shù)值的大小

運算方法不能直接加減算術運算

名師點睛：(1)求某一矢量時，除求出其大小外，還要指出它的方向。

(2)矢量的“+”“一”號僅僅表示方向，不表示矢量的大小。

【典例2】如圖甲所示，一根細長的彈簧系著一小球，放在光滑桌面上，手握小球把

彈簧拉長，放手后小球便來回運動，圖中B為小球向右到達的最遠位置。小球某次經(jīng)過0

點開始計時，其有關時刻的位置如圖乙所示,右測得OA=OC=1cm,AB=3cm,下列說法

正確的是（）

經(jīng)

經(jīng)

經(jīng)

經(jīng)

經(jīng)

經(jīng)

過

過

過

過

過

過

。

“484C

I111II

,,,,,,

A.0.2?0.8s內小球的位移大小是7cm,方向向右，經(jīng)過的路程是13cm

B.0.4?0.8s內小球的位移大小是10cm,方向向左，經(jīng)過的路程是10cm

C.0.2~0.6s內小球的位移大小是0,經(jīng)過的路程是0

D.0.2-1.0s內小球的位移大小是14cm,方向向左，經(jīng)過的路程是21cm

B［位移由運動的起點、終點決定，路程由實際路徑?jīng)Q定，0.2?0.8s內小球的位移

大小是7cm,方向向左，經(jīng)過的路程是13cm,故A錯誤；0.4?0.8s內小球的位移大小

是10cm,方向向左，經(jīng)過的路程是10cm,故B正確；0.2?0.6s內小球的位移大小是0,

經(jīng)過的路程是6cm,故C錯誤；0.2?1.0s內小球的位移大小是14cm,方向向左，經(jīng)過

的路程是20cm,故D錯誤。］

廠......?沸!律方法......-

位移的兩種計算方法

根據(jù)位移的定義先畫出有向線段，再

幾何法

根據(jù)幾何知識計算。

寫出初、末位置坐標，位移即為末位

坐標法置坐標減初位置坐標，結果中的正負

號表示位移方向。

k）

［跟進訓練］

2.如圖所示，一只蝸牛從足夠高的豎直竹竿底部向上爬行到3m高處后，又慢慢向下

爬行了1m,然后暫時靜止。則在這段過程中（）

A.蝸牛的位移為3m,方向豎直向上，路程為2m

B.蝸牛的位移為1m,方向豎直向下，路程為4m

C.蝸牛的位移為2m,方向豎直向上，路程為4m

D.蝸牛的位移為1m,方向豎直向下，路程為2m

C［取向上為正方向，第一階段的位移為3m,第二階段的位移為一1m,全過程的位

移為2m,方向豎直向上，總路程為4m。］

□考點3直線運動的位移的確定

1.直線運動位移的計算

物體做直線運動時，它的位移可通過初、末位置的坐標值計算。如圖所示，在t>~t2

時間內，物體從位置工，移動到位置均，發(fā)生的位移Xx=XB—x,\。對于甲圖，Ax=3m；對

于圖乙，△*=-5mo

卜A-TI-———-----

-10!2?4,5-10］2345.

仞“Bx/m加劭x/m

甲乙

2.直線運動位移的方向

在直線運動中，位移的方向一般用正負號來表示。如圖甲所示，Ax>0,表示位移的方

向沿x軸正方向；如圖乙所示，AK0,表示位移的方向沿x軸負方向。這樣就可以用一個

帶正負號的數(shù)值，把直線運動中位移矢量的大小和方向表示出來了。

名師點睛：(1)在直線運動中，坐標對應物體的位置，坐標的變化量對應物體的位移。

(2)無論初、末位置的坐標大小關系如何，坐標值的正、負如何，總是成

立的。

【典例3】一質點在x軸上運動，各個時刻的位置坐標如下表：

時刻/s012345???

位置坐標/m20-4-1-76???

(1)該質點前2s的位移的大小是_____________，方向—

(2)該質點第3s內的位移的大小是一____，方向_____________O

(3)該質點前5s的總位移的大小是__________,方向_____________O

思路點撥：①位置坐標與時刻對應，而位移與時間間隔對應。

②某段時間內的位移等于這段時間初、末位置間的有向線段。

［解析］如圖所示：

前.

—8—7—4-1026x/m

第3s內前5s

(1)前2s的位移AXI=X2—施=—4tn—2m=-6m,即位移的大小為6m,方向沿x

軸負方向。

(2)第3s內的位移Ax2=X3一用=-1m—(—4)m=3m,即位移的大小為3m,方向

沿x軸正方向。

(3)前5s的總位移Ax3=X5一8=6m-2m=4m,即位移的大小為4m,方向沿x軸

正方向。

［答案］(1)6m沿片軸負方向(2)3m沿x軸正方向(3)4m沿x軸正方向

廠........擲律方法.、

直線運動中求位移的步驟

(1)建立一維直線坐標系。

(2)規(guī)定正方向。

(3)找出初、末位置坐標。

(4)位移等于末位置坐標減初位置坐標，數(shù)值為大小，正負號表示方向。

<)

［跟進訓練］

3.(多選)某一運動質點沿一直線做往返運動，如圖所示，XOA—x,tB—Xco—XIK—1m,。點

為x軸上的原點，且質點由4點出發(fā)，向x軸的正方向運動至B點再返回沿x軸的負方向運

動，以下說法正確的是()

~D~~C_0-A-B-

A.質點在/-6—C的時間內發(fā)生的位移為2m,方向沿x軸正方向，路程為4m

B.質點在8f〃的時間內發(fā)生的位移為一4m,方向沿x軸負方向，路程為4m

C.當質點到達〃點時，其位置可用〃點的坐標-2m表示

D.當質點到達〃點時，相對于4點的位移為一3m

BCD［由于a=-2m,因此質點在C的時間內，位移大小為2m,位移方向為

4到C,沿x軸負方向，所以位移為一2m,路程為4m,A錯誤；在匠。的時間內，質點經(jīng)

過的路程為4m,位移方向由6指向〃與正方向相反，沿x軸負方向，所以位移為一4m,

路程為4m,B正確；當質點到達〃點時，位置在原點的左側，坐標為一2m,C正確；當質

點到達〃點時，在4點左側3m處，規(guī)定向右為正方向，所以相對于4點的位移為一3m,D

正確。］

□考點4x-t圖像的初步認識

1.x-t圖像的物理意義：x-t圖像反映了物體的位移隨時間的變化關系，圖像上的某一

點表示運動物體在某時刻所處的位置或相對于坐標原點的位移。

2.從x-t圖像中獲得的信息

(1)任一時刻質點的位移。

(2)質點發(fā)生某段位移所用的時間。

(3)判斷質點是靜止還是運動，若圖線與t軸平行，表示質點靜止，如圖所示0?小時

間內；若圖線是一條傾斜的直線，表示質點做勻速直線運動，如圖中力?力2時間內。

(4)判斷質點運動的快慢，運動的快慢由圖線的斜率直觀表示，斜率越大，質點運動得

越快，如圖乙所示比甲運動快。

乙

(5)交點：兩圖線的交點表示兩質點在這一時刻相遇，如圖中P點所示。

(6)截距：圖像不過原點時，若從縱軸開始，則表示開始計時時，位移不為零(如圖甲所

示)。若從橫軸開始，則表示計時一段時間后，質點才開始運動(如圖乙所示)。

3.常見的幾種x-f圖像的比較

圖像物理意義

-----①

①②都表示物體處于靜止狀態(tài)，但靜止的位置不同

1②;

③表示物體從小處沿正方向做勻速直線運動

X

X④表示物體從x=0處沿正方向做勻速直線運動

⑤表示物體從熱處沿負方向做勻速直線運動

-X

⑥表示物體從一胸處沿正方向做勻速直線運動

]

二

⑦表示物體做變速直線運動，且速度逐漸減小

名師點睛：無論x-t圖線是直線還是曲線均代表物體做直線運動，圖線并不是物體的運

動軌跡。

【典例4】如圖所示為某客車的x-t圖像。

(1)根據(jù)圖像說明客車在各時間段的運動情況。

(2)客車最遠位置距離出發(fā)點多少千米？

思路點撥：在x-r圖像中，圖線反映了物體的位移隨時間的變化規(guī)律。在t軸上方的位

移為正，表示位移方向與規(guī)定的正方向相同；t軸下方位移為負，表示位移方向與規(guī)定的正

方向相反。

［解析］(1)0-1h,客車沿正方向前進40km。1?1.5h,客車靜止在40km處。1.5?

3h,客車沿負方向返回。

(2)由圖像可知，1h末客車離出發(fā)點最遠，最遠距離為40km。

［答案］(1)見解析(2)40km

廠.......瀏2律方法........--

(1)處理圖像時要注意從軸、點、線、面積、斜率、截距幾個方面分析。

(2)對于矛-t圖像要特別注意斜率表示速度，縱軸截距表示出發(fā)點的位置。

k)

建艮進訓練］

4.(2021?山東濰坊市高一9月階段檢測)甲、乙兩物體在同一直線上運動的六f圖像

如圖所示，以甲的出發(fā)點為原點，出發(fā)時刻為計時起點，則從圖像可以看出()

A.友到友這段時間內甲的速度小于乙的速度

B.乙比甲先出發(fā)

C.甲開始運動時，乙在甲前面揚處

D.甲在中途停了一會兒，最終也沒追上乙

C［由題圖可知，在上?&這段時間內，甲的圖線斜率大于乙的圖線斜率，所以甲的速

度大于乙的速度，A錯誤；由題圖知甲和乙同時出發(fā)，且乙在甲前面施處，B錯誤，C正確；

在友時刻，甲追上了乙，D錯誤。］

□考點5打點計時器的認識與使用

1.兩種打點計時器的比較

項目電磁打點計時器電火花計時器

1EM沖■出推建

負脈沖輸II插座

結構示(ft

意圖

宏孔紙帶

脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤

打點原理電磁作用下振針上下周期性振動打點

軸放電打點

工作電源約為8V交變電源220V交變電源

打點周期0.02S0.02S

紙帶與限位孔、復寫紙的摩擦，紙帶紙帶與限位孔、墨粉紙盤的摩擦，比

阻力來源

與振針的摩擦前者小

功能功能相同，都是計時儀器

2.測量位移和時間的方法

(1)測位移：照相法或頻閃照相法、打點計時器法。

(2)測時間：可用鐘表、打點計時器。

3.用打點計時器測量位移和時間的步驟

(1)安裝、固定打點計時器，并將紙帶穿過打點計時器的兩個限位孔。

(2)接通電源待打點計時器穩(wěn)定工作后，用手水平拉動紙帶，紙帶上就打出一行小點。

隨后關閉電源。

(3)取下紙帶從便于測量的位置開始(起始點)，往后數(shù)出若干個點。如數(shù)出〃個點，算

出紙帶從起始點到第〃個點的運動時間t.

(4)用刻度尺測量出從起始點到第〃個點的位移人

名師點睛：由于我國交流電的頻率為50Hz,電磁打點計時器每隔0.02s打一次點，

打出的紙帶上相鄰兩點間的時間間隔為0.02s。

【典例5］(1)電磁打點計時器是一種使用_______電源的計時儀器，它的工作電壓

約為________，當電源頻率為50Hz時，它每隔_______s打一次點。使用電磁打點計時器

時，應將紙帶穿過，復寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并要放在紙帶的一面。

(2)打點計時器所用電源頻率是50Hz,如圖所示，紙帶上的力點先通過計時器，力、B

間歷時s,位移大小為.mo

(1.201.602.20~1.401.20)

'em「11〃(

［解析］(1)電磁打點計時器使用的是低壓交流電源，工作電壓約為8V,當交流電頻

率為50Hz時，計時器每隔0.02s打一次點，為了防止紙帶不穩(wěn)定，紙帶應穿過限位孔放

在復寫紙下面。

(2)由電源的頻率是50Hz,知打點計時器打點的時間間隔是0.02s,則4、8間歷時

贏=27=0.04s,位移大小為加(=(1.20+1.60)X10-7=0.0280m。

［答案］（1）交變8V0.02限位孔上

（2）0.040.0280

［跟進訓練］

5.（多選）關于打點計時器的原理和使用方法，下列說法正確的是（）

A.打點計時器應接交流電源，且所接交流電源的頻率通常為50Hz

B.如果紙帶上從｛點到6點共有6個點，則從打4點到打6點經(jīng)歷的時間為0.12s（設

打點計時器所接電源的頻率為50Hz）

C.如果打點計時器在紙帶上打下的點先密集后稀疏，則說明紙帶運動得越來越快

D.電磁打點計時器接在220V的交流電源上，電火花計時器接在8V的交流電源上

AC［電磁打點計時器使用約8V的低壓交流電源，電火花計時器使用220V的交流電

源，且二者所接交流電源的頻率通常為50Hz,A正確，D錯誤；由于打點計時器每隔0.02s

打一個點，所以相鄰計時點的時間間隔為0.02s,從4點到6點共有6個點，中間有5個

時間間隔，則從打4點到打6點經(jīng)歷的時間為5X0.02s=0.1s,B錯誤；點跡變稀疏，說

明相等時間內紙帶的位移變大，即紙帶運動變快，C正確。］

學習效果?隨堂評估自測課堂知識夯實?素養(yǎng)落實評價

1.下列關于矢量和標量的說法正確的是（）

A.取定正方向，做直線運動的甲、乙兩物體的位移X"，=3m,%z.=-5m,因為甲的

位移為正，乙的位移為負，所以“甲＞》乙

B.甲、乙兩運動物體的位移大小均為50m,這兩個物體的位移必定相同

C.溫度計讀數(shù)有正、有負，所以溫度也是矢量

D.溫度計讀數(shù)的正、負號表示溫度高低，不表示方向，溫度是標量

D［位移是矢量，其符號代表方向，大小是其絕對值，則知甲的位移小于乙的位移，故

A錯誤；位移是矢量，只有大小和方向都相同時，位移才相同，所以兩運動物體的位移大小

均為50m,這兩個物體的位移不一定相同，故B錯誤；溫度是標量，其正負表示溫度的高

低，不表示方向，故C錯誤，D正確。］

2.（2021?山東濟南高一9月月考）下列說法正確的是（）

A.打點計時器是一種測量位移的儀器

B.運動員在某次比賽中用15s跑完100m,“15s”是時間，“100m”是位移大小

C.位移為矢量，位移的方向即質點運動的方向

D.物體通過的路程不相等，但位移可能相同

D［打點計時器是一種記錄時間的儀器，A錯誤；運動員在比賽中用15s跑完100m,

“15s”是時間，“100m”是路程，B錯誤；位移為矢量，位移的方向即從起點指向終點

的方向，與質點的運動方向不一定相同，故C錯誤；物體通過的路程不相等，但位移可能相

同，故D正確。］