2024-2025版新教材高中物理第一章第2節(jié)時間位移教案新人教版必修第一冊

PAGEPAGE20第2節(jié)時間位移核心素養(yǎng)物理觀念科學思維科學探究1.知道時刻與時間間隔的區(qū)分和聯(lián)系，能在具體狀況下識別時刻和時間間隔。2.理解位置、位移和路程的概念，知道位移是矢量。1.能用一維坐標系描述直線運動的位置和位移。2.能用位移—時間圖像描述物體在不同時間內(nèi)的位移。相識并會運用打點計時器測物體的運動時間和位移。學問點一時刻和時間間隔[觀圖助學]“五點鐘”“半個小時”“10分鐘”“8點”請把它們分類，它們的含義相同嗎？1.時刻：表示某一瞬間，在時間軸上用點來表示。2.時間間隔：表示某一段時間，在時間軸上用線段來表示。[思索推斷]（1）2024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。（√）（2）小明同學每天早上6∶00起床，上學路上須要10分鐘，6∶00和10分鐘都是指時間間隔。（×）,在時間軸上，時刻對應(yīng)一個點，時間間隔對應(yīng)一段線段。時間間隔通常說時間，要留意區(qū)分現(xiàn)實中的一些說法與物理概念的區(qū)分。如學校中的“時辰表”中顯示數(shù)字均為時刻，列車售票廳內(nèi)顯示的是時刻表。學問點二位置和位移[觀圖助學]（1）兩圖中人走過的路徑與位置的改變各有什么不同？（2）位置改變相同，而路徑可以不同，如何描述位置的改變？1.路程：物體運動軌跡的長度。2.位移（1）物理意義：描述物體（質(zhì)點）位置改變的物理量。（2）定義：從初位置到末位置的一條有向線段。（3）大?。撼酢⒛┪恢瞄g有向線段的長度。（4）方向：由初位置指向末位置。3.矢量：既有大小又有方向的物理量。標量：只有大小，沒有方向的物理量。4.直線運動的位移探討直線運動時，在物體運動的直線上建立x軸，如圖所示。（1）物體的初、末位置：可用位置坐標x1、x2表示。（2）物體的位移：Δx＝x2－x1。（3）Δx的正、負表示位移的方向，正值表示與x軸的正方向相同，負值表示與x軸的正方向相反。5.位移和時間的測量（1）試驗室中常用打點計時器來記錄時間和位移，電磁打點計時器是一種運用溝通電源的計時儀器，工作電壓為4～6V。（2）當電源頻率是50Hz時，每隔0.02s打一次點，打點計時器是依據(jù)打點的數(shù)目來進行計時的。（3）紙帶上各點之間的距離表示相應(yīng)時間間隔內(nèi)物體位移的大小。（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。[思索推斷]（1）汽車里程表記錄的是汽車的位移。（×）（2）200m短跑競賽中運動員的位移是200m。（×）（3）電磁打點計時器運用的是10V以下的直流電源。（×）（4）兩種打點計時器都是每隔0.02s打一次點。（√）,上圖中三者位移相同，路程s3＞s2＞s1。路程大于或等于位移的大小。x坐標軸上的點表示位置，線段長度表示位移的大小。電磁打點計時器學問點三位移—時間圖像[觀圖助學]把一跑步者在各時刻所對應(yīng)的位置，在位置—時間的關(guān)系坐標中描出，作最佳擬合線。此圖線顯示了在不同的時間里，跑步者的位移。1.x－t圖像實質(zhì)是位置—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—時間圖像就成為位移—時間圖像。2.物理意義：描述了物體在不同時間內(nèi)的位移。,位移—時間圖像描述物體的位移隨時間改變規(guī)律，不是物體運動的軌跡。圖線A表示物體的位移隨時間勻稱減小，圖線B表示物體的位移隨時間勻稱增加。核心要點時刻和時間間隔[要點歸納]1.時刻和時間間隔的比較時刻時間間隔區(qū)分在時間軸上用點表示，時刻與物體的位置相對應(yīng)，表示某一瞬時在時間軸上用線段表示，時間間隔與物體的位移相對應(yīng)，表示某一段時間聯(lián)系兩個時刻的間隔即為時間間隔，即Δt＝t2－t12.時刻和時間間隔在時間軸上的表示（1）時刻（如圖所示）（2）時間間隔（如圖所示）溫馨提示區(qū)分時刻和時間間隔的方法常用來表示時刻的關(guān)鍵詞是“初”“末”“時”等；常用來表示時間間隔的關(guān)鍵詞是“內(nèi)”“經(jīng)驗”“歷時”等，并且要在具體情景中區(qū)分。例如：小明休息的時間為21∶00，睡醒的時間為6∶30，睡眠時間為9.5小時，其中21∶00和6∶30為時刻，9.5小時為時間間隔。[試題案例][例1]（多選）關(guān)于時間間隔和時刻，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(nèi)指的是物體在4s末到5s末這1s的時間間隔C.物體在第5s內(nèi)指的是物體在4s末到5s末這1s的時間間隔D.第4s末就是第5s初，指的是時刻解析畫出時間軸從坐標軸上分析，選項A、C、D正確。答案ACD[針對訓練1]下列各選項中的計時數(shù)據(jù)，其中指時刻的有（）A.學校運動會上，小明用14s跑完了100mB.跳傘運動員從飛機上跳下，第5s內(nèi)下降的高度為40mC.從深圳開往合肥的某次列車每天早上5點30分到達南昌站D.某人騎自行車，在30min內(nèi)行駛了6km解析時刻指的是某一瞬時，是時間軸上的一點，對應(yīng)于位置這一狀態(tài)量，故選項C中的計時數(shù)據(jù)是指時刻。時間間隔是兩個時刻間的間隔，是時間軸上的一段，對應(yīng)于位移、路程等過程量，故選項A、B、D中的計時數(shù)據(jù)均指時間間隔。答案C

核心要點位置、位移和路程[視察探究]中考結(jié)束后，小明打算從天津去上海參觀復(fù)旦、交大等名校。他有三種方式可供選擇：乘輪船、坐高鐵和乘飛機。（1）三種出行方式的路程是否相同？位移是否相同？（2）位移的大小等于路程嗎？什么狀況下相等？答案（1）路程不相同位移相同（2）不相等在單向的直線運動中位移的大小等于路程[探究歸納]位移和路程的區(qū)分與聯(lián)系物理量比較項目位移路程區(qū)別物理意義描述質(zhì)點的位置改變，是從初位置指向末位置的有向線段描述質(zhì)點實際運動軌跡的長度矢標性是矢量，有大小和方向是標量，只有大小，沒有方向制約因素由質(zhì)點的初、末位置確定，與質(zhì)點的運動軌跡無關(guān)與運動路徑有關(guān)聯(lián)系（1）都是描述質(zhì)點運動的空間特征；（2）都是過程量；（3）位移的大小不大于相應(yīng)的路程，只有質(zhì)點做單向直線運動時，位移的大小才等于路程溫馨提示（1）路程由物體的運動軌跡確定。（2）位移大小由物體的初、末位置確定，即Δx＝x2－x1。[試題案例][例2]如圖所示，一輛汽車在馬路上行駛，t＝0時，汽車在十字路口中心的左側(cè)20m處；過了2s，汽車正好到達十字路口的中心；再過3s，汽車行駛到了十字路口中心右側(cè)30m處。假如把這條馬路抽象為一條坐標軸x，十字路口中心定為坐標軸的原點，向右為x軸的正方向。（1）試將汽車在這三個觀測時刻的位置的坐標填入表格內(nèi)。觀測時刻t＝0時過2s再過3s位置坐標x1＝x2＝x3＝（2）求前2s內(nèi)、后3s內(nèi)汽車的位移分別是多少？這5s內(nèi)的位移又是多少？答案（1）－20m030m（2）20m，方向向右30m，方向向右50m，方向向右[針對訓練2]（多選）如圖所示，一個物體從A運動到C，位移Δx1＝－4m－5m＝－9m；從C運動到B，位移Δx2＝1m－（－4m）＝5m。下列說法中正確的是（）A.C到B的位移大于A到C的位移，因為正數(shù)大于負數(shù)B.A到C的位移大于C到B的位移，因為正負號表示位移的方向，不表示大小C.因為位移是矢量，所以這兩個矢量的大小無法比較D.物體由A到B的位移為Δx＝Δx1＋Δx2解析位移是矢量，比較位移的大小時，只需比較肯定值，不須要帶正負號，選項A、C錯誤，選項B正確；因為Δx1＝xC－xA，Δx2＝xB－xC，所以物體由A到B的位移為Δx＝xB－xA＝Δx1＋Δx2，選項D正確。答案BD[針對訓練3]如圖所示為某學校田徑運動場跑道的示意圖，其中A點是全部跑步項目的終點，也是400m、800m賽跑的起跑點，B點是100m賽跑的起跑點。在一次校運動會中，甲、乙、丙三位同學分別參與了100m、400m和800m賽跑，則從起先競賽到競賽結(jié)束（）A.甲的位移最大 B.乙的位移最大C.丙的位移最大 D.乙、丙的路程相等解析由題意可知，400m、800m賽跑的競賽中，起點和終點相同，所以在400m、800m賽跑的競賽中位移的大小是零，而在100m賽跑的競賽中，位移的大小是100m，所以甲的位移最大，乙和丙的位移是零，所以選項A正確，選項B、C錯誤；路程是指物體運動軌跡的長度，所以路程最大的是丙，所以選項D錯誤。答案A核心要點打點計時器[要點歸納]1.電磁打點計時器與電火花打點計時器的比較電火花打點計時器電磁打點計時器結(jié)構(gòu)圖示工作電壓220V溝通電源4～6V溝通電源打點方式周期性產(chǎn)生電火花振針周期性上下振動阻力來源紙帶與限位孔、墨粉紙盤的摩擦，摩擦力較小紙帶與限位孔、復(fù)寫紙的摩擦，紙帶與振針的摩擦，摩擦力較大打點周期0.02s0.02s記錄信息位置、時刻或位移、時間2.練習運用電磁打點計時器（1）把電磁打點計時器固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并且壓在紙帶上面。（2）把電磁打點計時器的兩個接線柱接到6V的低壓溝通電源上。（3）先接通電源開關(guān)，起先打點再用手水平拉動紙帶，使它在水平方向上運動，紙帶上就打下一系列點，隨后馬上關(guān)閉電源。（4）取下紙帶，從能看得清的某個點起先，往后數(shù)出若干個點，假如共有n個點，那么n個點的間隔數(shù)為n－1個，則紙帶的運動時間t＝（n－1）×0.02s。（5）用刻度尺測量出從起先計數(shù)的點到最終的點間的距離，即位移x。[試題案例][例3]（1）電磁打點計時器是一種運用電源的計時儀器，它的工作電壓為，當電源頻率為50Hz時，它每隔s打一次點。運用電磁打點計時器時，應(yīng)將紙帶穿過，復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并要放在紙帶的面。（2）打點計時器所用電源頻率是50Hz，如圖所示，紙帶上的A點先通過計時器，A、B間歷時s，位移為m。解析（1）電磁打點計時器運用的是低壓溝通電源，當溝通電頻率為50Hz時，計時器一秒鐘打50個點，因此每兩個點之間的時間間隔是0.02s，為了防止紙帶不穩(wěn)定，紙帶應(yīng)穿過限位孔放在復(fù)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A、B間用時tAB＝2T＝0.04s，位移xAB＝（1.20＋1.60）×10－2m＝0.0280m。答案（1）溝通4～6V0.02限位孔上（2）0.040.0280溫馨提示（1）打點前應(yīng)把手停在靠近打點計時器的位置。（2）打點時，應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再拉動紙帶。（3）打點完后應(yīng)馬上關(guān)閉電源。（4）假如各點之間距離太近，我們可以選擇連續(xù)幾個計時點為計數(shù)點進行測量。[針對訓練4]（多選）關(guān)于電磁打點計時器和電火花打點計時器的有關(guān)說法正確的是（）A.電磁打點計時器和電火花打點計時器都運用溝通電B.兩種打點計時器的打點頻率與溝通電源的頻率一樣C.電火花打點計時器在紙帶上打點是靠振針和復(fù)寫紙D.電磁打點計時器在紙帶上打點是靠放電針和墨粉紙盤解析電磁打點計時器運用6V以下的溝通電，電火花打點計時器運用220V的溝通電，A正確；兩種打點計時器的打點頻率都由溝通電源的頻率確定，B正確；電火花打點計時器在紙帶上打點是靠放電針和墨粉紙盤，C錯誤；電磁打點計時器在紙帶上打點是靠振針和復(fù)寫紙，D錯誤。答案AB

核心要點對x－t圖像的相識[視察探究]做直線運動的物體在某段時間內(nèi)的位移—時間圖像如圖所示。試分析物體在t＝0到t＝6s內(nèi)的運動狀況。答案0～2s內(nèi)物體的位移隨時間勻稱增加，做勻速直線運動。2～4s內(nèi)物體的位移沒有改變，物體靜止。4～6s內(nèi)物體的位移先隨時間勻稱減小，后反向勻稱增加，所以物體反向做勻速直線運動。[探究歸納]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改變關(guān)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規(guī)定位置的位移。2.x－t圖像的應(yīng)用由位移—時間圖像可求：（1）任一時刻所對應(yīng)的位置（2）任一時間內(nèi)的位移（3）發(fā)生一段位移所用的時間溫馨提示（1）x－t圖像表示的是物體的位移隨時間改變的規(guī)律，而不是物體運動的軌跡。（2）x－t圖像只能用來描述物體的直線運動，緣由是x－t圖像中x的方向只有正、負兩個方向。（3）若x－t圖線不過原點，表示物體不是從坐標原點或不是從計時起點起先運動的，如圖所示。

[試題案例][例4]（多選）如圖是甲、乙兩個物體在同始終線上運動時的位移—時間圖像，由圖像可知（）A.乙起先運動時，兩物體相距20mB.在0～10s這段時間內(nèi)，兩物體間的距離漸漸增大C.在10～25s這段時間內(nèi)，兩物體間的距離漸漸減小D.兩物體在10s時相距最遠，在25s時相遇解析乙在t＝10s時起先運動，此時甲的位移大于20m，故A錯誤；在0～10s這段時間內(nèi)乙靜止，而甲向正方向運動，兩物體間的距離漸漸增大，故B正確；在10～25s這段時間內(nèi)，甲在前乙在后，并且兩物體間的距離漸漸減小，10s末兩物體間的距離最大，25s末兩物體的位置相同即相遇，故C、D正確。答案BCD[針對訓練5]（多選）某物體的位移—時間圖像如圖所示，則下列敘述正確的是（）A.物體運動的軌跡是拋物線B.物體運動的時間為8sC.物體運動所能達到的最大位移為80mD.物體做來回運動解析x－t圖像描述的是做直線運動物體的位移隨時間的改變關(guān)系，雖然圖像是拋物線，但運動軌跡是直線，A錯誤；從圖像可以看出，圖像描述的是物體在0～8s內(nèi)的位移隨時間的改變狀況，所以運動時間為8s，最大位移為80m，B、C正確；物體先遠離動身點，后回到動身點，故物體做來回運動，D正確。答案BCD1.（對時間與時刻的理解）（多選）關(guān)于時刻和時間間隔，下列說法正確是（）A.2024年1月9日11時24分，我國在太原衛(wèi)星放射中心用長征二號丁運載火箭將高景一號03、04星勝利送入預(yù)定軌道，這里指時刻B.高速攝像機拍攝子彈穿過蘋果瞬間的照片，曝光時間為10－6s，這里指的是時刻C.中心電視臺每晚新聞聯(lián)播起先的時間是19時，這里指的是時間間隔D.物體在第4s內(nèi)指的是物體在第3s末到第4s末這段時間間隔解析2024年1月9日11時24分指時刻，選項A正確；10－6s雖然很短，但指的是時間間隔，選項B錯誤；新聞聯(lián)播起先于19時，指的是時刻，選項C錯誤；畫時間軸可看出從第3s末到第4s末是一線段，是時間間隔，選項D正確。答案AD2.（對路程、位移、時間的理解）“翼龍”Ⅱ無人機是中國自主研制的一款先進的無人機，如圖所示是正在飛行的無人機。該無人機在某次測試中來回飛行了850km，用時72min，這兩個數(shù)據(jù)分別指（）A.位移、時間 B.路程、時間C.位移、時刻 D.路程、時刻解析850km指路程，72min指的是時間間隔，有時稱為時間，選項B正確。答案B3.（對位置和位移的理解）（多選）一物體做直線運動，在如圖所示的位移坐標軸上O、x1、x2、…、xn－1、xn分別為物體在起先和第1s末、第2s末、…、第（n－1）s末、第ns末的位置，則下述說法中正確的是（）A.Ox1為第2s內(nèi)的位移，方向由O指向x1B.Oxn－1為（n－1）s內(nèi)的位移，方向由O指向xn－1C.x2xn為前2ns內(nèi)的位移，方向由x2指向xnD.xn－1xn為第ns內(nèi)的位移，方向由xn－1指向xn解析題中O、x1、x2、…xn－1、xn分別為不同位置，分別與各個時刻對應(yīng)，而題中選項所列位移均與時間對應(yīng)，故Ox1為第1s內(nèi)的位移，Oxn－1為（n－1）s內(nèi)的位移，x2xn為（n－2）s內(nèi)的位移，xn－1xn為第ns內(nèi)的位移，位移的方向均沿x軸正向，A、C錯誤，B、D正確。答案BD4.（練習運用打點計時器）某同學在“用打點計時器測時間和位移”的試驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動狀況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點，其相鄰點間的距離如圖所示，每兩個相鄰的測量點之間的時間間隔為0.10s。（本題計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）（1）在試驗中，運用打點計時器操作步驟應(yīng)先再。（選填“釋放小車”或“接通電源”）（2）每兩個計數(shù)點間還有個點沒有標出。物體從A到G的位移是m。答案（1）接通電源釋放小車（2）40.336基礎(chǔ)過關(guān)1.（多選）關(guān)于時刻和時間間隔，下列說法正確的是（）A.時刻表示時間極短，時間間隔表示時間較長B.時刻對應(yīng)位置，時間對應(yīng)位移C.作息時辰表上的數(shù)字均表示時刻D.1min只能分成60個時刻解析時刻對應(yīng)時間軸上的一點，時間間隔對應(yīng)時間軸上的一段線段，故A錯誤；時刻指的是某一瞬間，與物體所處的狀態(tài)（或位置）對應(yīng)，時間間隔指的是兩時刻的間隔，與物體經(jīng)驗的過程（或位移）對應(yīng)，故B正確；作息時辰表上的數(shù)字對應(yīng)于時間軸上的點，都是時刻，故C正確；時間間隔是由多數(shù)個時刻組成的，故D錯誤。答案BC2.文學作品中往往蘊含著一些物理學問，下列詩句中加下劃線的部分表示位移的是（）A.飛流直下三千尺，疑是銀河落九天B.一身轉(zhuǎn)戰(zhàn)三千里，一劍曾當百萬師C.坐地日行八萬里，巡天遙看一千河D.三十功名塵與土，八千里路云和月解析飛流直下三千尺是起點到終點的直線距離，方向向下，是位移；其他選項中的數(shù)據(jù)都是運動軌跡的長度，是路程。故選項A正確。答案A3.如圖所示，A、B是靜止在桌球臺面上的兩個球，相距1.1m，運動員將球A擊向球臺側(cè)壁C點，球A碰壁后反彈與球B相碰，已知C點與球A、球B原來位置的距離分別為0.6m和0.9m。關(guān)于球A從起先被擊到撞到球B的全過程中，下列推斷正確的是（）A.A球通過的路程是1.5mB.A球通過的路程是1.1mC.A球通過的位移是0.9mD.A球通過的位移是0.6m答案A4.小英從家門口打車到車站接上同學后，馬上隨車回到家，出租車票如圖所示，則此過程中出租車的位移和行駛的路程分別是（）車號：BP3663上車：10：12下車：10：42里程：12.3km單價：1.5金額：18.45元A.0，0B.12.3km，0C.0，12.3kmD.12.3km，12.3km解析由題意可知，出租車返回動身地，初位置和末位置重合，故位移為零；由車票可知，汽車經(jīng)過的路程為12.3km，C正確，A、B、D錯誤。答案C5.400m競賽中終點在同始終線上，但起點不在同始終線上，如圖所示，關(guān)于這樣的做法，下列說法正確的是（）A.這樣做目的是為了使參與競賽的同學位移大小相同B.這樣做目的是為了使參與競賽的同學路程相同C.這樣做目的是為了使參與競賽的同學所用時間相同D.這樣做法其實是不公允的，明顯對外側(cè)跑道的同學有利解析因為跑道彎道外圈半徑大于里圈半徑，當終點在同始終線上時，起點就不在同始終線上，這樣做的目的是為了使參與競賽的同學路程相同，選項B正確。答案B6.從高為2m處以某一初速度豎直向下拋出一個小球，小球在與地面相碰后彈起，上升到高為3m處被接住，則這一過程中（）A.位移為1m，方向豎直向上，路程為5mB.位移為5m，方向豎直向上，路程為5mC.位移為1m，方向豎直向下，路程為1mD.位移為5m，方向豎直向下，路程為1m

解析由題意作出小球運動示意圖如圖所示，位移的大小即小球初、末位置高度差為1m，因末位置在初位置上方，故位移方向豎直向上。路程指物體運動軌跡的長度，則小球的運動路程為5m，選項A正確。答案A7.關(guān)于打點計時器的運用，下列說法正確的是（）A.電磁打點計時器運用的是10V以下的直流電源B.在運用打點計時器時，先讓物體運動，再接通打點計時器的電源C.運用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越小D.紙帶上打的點越密，說明物體運動的越快解析打點計時器運用的是溝通電源，A錯誤；為了打出清楚穩(wěn)定的點，應(yīng)當先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再讓物體運動，B錯誤；電源的頻率越高，打點的周期越短，每兩個點之間的時間間隔越小，C正確；點越密集，說明相同時間內(nèi)的位移越小，物體運動的越慢，D錯誤。答案C8.如圖所示是描述汽車在一條直線上運動的位移—時間圖像。（1）作出與該圖像對應(yīng)的運動圖；（2）假定向東為正方向，向西為負方向，請回答下列問題：①汽車于何時到達原點東面25.0m處？②1.0s時汽車位于何處？③7.0s時汽車位于何處？解析（1）汽車的運動示意圖如下（2）①由汽車運動的位移—時間圖像知x＝25.0m時，t＝4s。②1.0s時汽車位于東x＝100.0m處。③7.0s時汽車位于西x＝－50.0m處。答案見解析實力提升9.下列說法中正確的是（）A.跆拳道競賽中探討運動員的動作時，可以把運動員看成質(zhì)點B.出租車是按路程的多少來計費的C.在1500m長跑競賽中，跑完全程的運動員的位移大小為1500mD.高速馬路路牌上顯示“北京100km”，表示該處到北京的位移大小為100km解析假如把跆拳道競賽中的運動員看成質(zhì)點，則無法探討運動員的動作，選項A錯誤；出租車是依據(jù)運動軌跡的長度收費的，選項B正確；1500m長跑競賽的賽道是環(huán)形的，1500m是路程，而位移的大小小于路程，選項C錯誤；高速馬路路牌上顯示“北京100km”，表示該處到北京的路程為100km，選項D錯誤。答案B10.如圖所示，自行車的車輪半徑為R，車輪沿直線無滑動地滾動，當氣門芯由輪子的正上方第一次運動到輪子的正下方時，氣門芯位移的大小為（）A.πR B.2RC.2πR D.Req\r(4＋π2)解析當氣門芯由輪子的正上方第一次運動到輪子的正下方時