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第一章 运动的描述
2 时间 位移
导入新课
宇宙万物都在时间和空间中存在和运动。我们每天按时上课、下课、用餐、休息。从幼儿园、小学、中学，经历一年又一年，我们在时间的长河里成长。对于时间这个名词，我们并不陌生，你能准确说出时间的含义吗？物体的任何机械运动都伴随着物体在空间中位置的改变，你们用什么来量度物体位置的改变呢？
交流讨论：
一、时刻和时间间隔
（1）春晚倒计时的10秒钟，是你充满期待的一段时间，视频中的零点，是你欢呼雀跃的一个时刻。请思考时间和时刻有什么不同？
（2）xx同学5:45出寝室，5:50到教室，路上用了5分钟，同学们能否在数轴上画出这三个时间呢？
思考：5:45点和5分钟有什么区别？
5:45
t
5:50
时间点
5分钟
时间段
——时刻
——时间间隔（时间）
一、时刻和时间间隔
梳理深化：
1、时刻和时间
（1）时刻：时刻指的是某一瞬间，是时间点，在时间坐标轴上用一个点表示。
（2）时间间隔（简称“时间”）：时间间隔是两个时刻之间的间隔，是时间段，在时间坐标轴上用一段线段表示。
一、时刻和时间间隔
2、时间和时刻的关系
（1）如果用一条坐标轴表示时间，如图所示，时间轴上的点表示时刻，某一段线段则表示时间间隔。与时刻对应的物理量是状态量，与时间间隔对应的物理量是过程量。
t/s
0 1 2 3 4 5 6
第1秒初
第1秒末
第1秒内
第1秒
第2秒初
第5秒末
第6秒初
第3秒内
第3秒
前6秒
时刻
时间
一、时刻和时间间隔
物理概念 时间 时刻
区别 物理意义 表示物体运动、 变化的过程 表示物体运动、
变化经历的状态
在时间轴上的表示方法 在时间轴上用 一段线段表示 用时间轴上的点表示
典型描述 3秒内、前3秒内、第3秒、 第3秒内、最后3秒等 3秒末、第2秒初、
第3秒末等
联系 时间间隔表示初末两个时刻之间的过程， 一段时间间隔由无数个时刻组成 （2）时间与时刻区别与联系：
（一）时刻和时间间隔
巩固提升：
例1、《墨经》中对时间概念作了正确的定义：“久，弥异时也”。下列关于时间间隔和时刻的说法正确的是（ ）
A．上午8:30上第一节课，上午8:30表示的是时间间隔
B．时钟指针所指的某一位置表示的是时刻
C．3s内与第3s内指的是同一段时间间隔
D．第2s指的是从第2s末到第3s初
B
一、时刻和时间间隔
练习1：目前从郑州乘坐高铁最快可以2小时25分钟到北京，G588次列车10点17分从郑州东站发车，12点42分到达北京西站.关于该列车运动的描述，下列说法正确的是（ ）
A．“2小时25分钟”指的是时刻
B．“10点17分”指的是时间
C．研究列车通过某一电线杆所用时间，可将列车看作质点
D．研究列车从郑州到北京所用时间，可将列车看作质点
D
一、时刻和时间间隔
交流讨论：
（1）为了定量的研究物体的运动情况，必须在参考系上建立坐标系，这样才能应用
数学工具来研究运动。有了坐标系，就可以定量地描述
某一时刻物体的位置，以及某一段时间内物体位置的变化。
九月，田径场上举办运动会，有百米赛跑、800米赛跑、足球比赛。
思考：
①要描述百米赛跑运动员在跑道上的位置，需建立什么样的坐标系？
直线运动—— 一维
100m
0
x
二、位置和位移
②要描述800米赛跑运动员在运动中的位置，需建立什么样的坐标系？
③要描述足球运动员的位置需建立什么样的坐标系？要描述足球的位置呢？
平面运动—— 二维
x
y
空间运动—— 三维
二、位置和位移
交流讨论：
某人从天津到上海出差，选择了几种不同的交通方式，即如图所示三种路线。
A
B
二、位置和位移
思考：
①初中时我们常用路程来描述物体的运动，那么这三条路线的路程相同吗？路程能反应三种运动的共同点吗？能说明人的运动方向吗？
②路程能描述物体位置的变化？从天津到上海和从上海到天津的意义一样吗？
（二）位置和位移
1、位置和坐标系
（1）引入坐标系的意义：有了坐标系，就可以应用数学工具来定量地描述某一时刻物体的位置，以及某一段时间内物体位置的变化。
（2）坐标系的建立
直线运动——一维坐标系
平面运动——二维坐标系（平面坐标系）
空间运动——三维坐标系（空间直角坐标系）
梳理深化：
二、位置和位移
2、位移和路程的区别与联系
物理概念 路程 位移
区别 定义 轨迹的长度 从初位置指向末位置的有向线段
大小 轨迹的长度 从初位置指向末位置的线段（直线）的长度
方向 无方向；矢量 从初位置指向末位置；标量
联系 ①描述物体运动的过程，属于过程量 ②单位相同，国际单位都是m ③路程≥位移的大小，在单向直线运动中，路程＝位移的大小。 二、位置和位移
提醒：
（1）计算位移和路程时，先找出研究过程的初位置和末位置，则由初位置指向末位置的有向线段表示位移，位移的大小等于该有向线段的长度，位移的方向由初位置指向末位置；而路程是运动轨迹的长度。
（2）如果某段时间内物体通过的路程为零，则这段时间内物体一定静止，位移也一定为零；如果某段时间内物体的位移为零，则这段时间内物体不一定静止，可能是又回到了出发点，路程也不一定为零。
（3）比较矢量的大小时，只比较绝对值。如甲的位移x甲=5m，乙的位移x乙=-10m，乙的位移比甲的位移大，只是甲的位移与规定的正方向相同，而乙的位移与规定的正方向相反。
二、位置和位移
巩固提升
例2、某学校田径运动场400m标准跑道的示意图如图所示，100m赛跑的起跑点在A点，终点在B点，400m赛跑的起跑点和终点都在A点。在校运动会中，甲、乙两位同学分别参加了100m、400m项目的比赛，关于甲、乙两位同学运动的位移大小和路程的说法中正确的是（ ）
A．甲、乙的位移大小相等
B．甲、乙的路程相等
C．甲的位移较大
D．甲的路程较大
C
二、位置和位移
练习2、（多选）下列关于位移和路程的说法，正确的是（ ）
A．物体沿直线向单一方向运动，通过的路程就是位移
B．物体沿直线向单一方向运动，通过的路程等于位移的大小
C．物体通过一段路程，其位移可能为零
D．物体通过的路程不等，但位移可能相同
BCD
二、位置和位移
交流讨论：
试一试利用我们所学的坐标系、坐标、位移等概念描述以下运动情景：小明从家门口出发，向东走了500m到达快递站，又继续向东走了100m到达超市，购物完成后又向西走了800m到达小红家。
思考：
①以小明的家门口为原点，以向东为正方向，用1cm表示100m，建立一个直线坐标系并在图上标出小明运动到达的三个位置；
三、直线运动的位移
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7
●
●
●
x/×100m
②写出三个位置的位置坐标、小明运动的总位移，并分析
小明运动的位移和坐标之间的关系。
三、直线运动的位移
500m 600m -200m; -200m
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7
●
●
●
x/×100m
梳理深化
直线运动物体的位置和位移的确定方法
（1）在直线运动中，坐标对应物体的位置，坐标的变化量对应物体运动的位移。
（2）只有选定坐标系后，才能定量地描述物体的位置及位置的变化。建立怎样的坐标系，应根据实际问题来确定。定量描述沿直线运动的物体的位置和位移只需建立直线坐标系。
三、直线运动的位移
（3）物体做直线运动，物体的初位置坐标为xA，末位置坐标为xB，那么xB-xA就是物体的“位移”，记为△x=xB-xA，如图所示。△x=xB-xA既表示位移的大小，又表示位移的方向。
①△x的绝对值表示位移的大小
②△x的正、负表示位移的方向
正值表示位移△x的方向与x轴的正方向相同，
负值表示位移△x的方向与x轴的正方向相反。
三、直线运动的位移
巩固提升
例3、一质点在x轴上运动，各个时刻的位置坐标如表：
（1）该质点在前2s内的位移的大小是 ，方向是 。
（2）该质点在第3s内的位移的大小是 ，方向是 。
（3）该质点在前5s内的总位移的大小是 ，方向是 。
0s
1s
2s
3s
4s
O
1
-4
x
2
-2
-1
-5
3 4 5 6
-6
-7
-3
5s
6m
沿x轴负方向
3m
沿x轴正方向
4m
沿x轴正方向
（三）直线运动的位移
△x1=x2-x0=-4m-2m=-6m
△x3=x5-x0=6m-2m=4m
△x2=x3-x2=-1m-（-4m）=3m
练习3、国庆盛典上，游行的队伍和彩车依次从天安门前经过（如图），
以北京长安街为坐标轴x，向西为正方向，以天安门中心所对的长安街
中心为坐标原点O，建立一维坐标系，一辆彩车最初在原点以东3km处，
一段时间后行驶到原点以西2km处。这辆彩车最初位置、最终位置和
位移分别是（ ）
A．3km，2km，5km
B．-3km，2km，5km
C．3km，-2km，1km
D．-3km，-2km，1km
B
三、直线运动的位移
四、位移—时间图像
交流讨论
物理学中描述物体位移变化情况时，常借助一种更直观的数学方法来描述位移，即位移—时间图像。
图像的建立：建立一个平面直角坐标系，用横轴表示时间t，用纵轴表示位移x，根据给出的（或测定的）数据，描出几个点，用平滑的曲线将几个点连接起来，则这条曲线就表示质点的运动特点，这种图像就叫做位移—时间（x-t）图像，简称位移图像。
（1）物体A作匀速直线运动，从原点出发每一秒前进一米，将这些点在平面直角坐标系中标出，并用光滑的曲线把它们连接起来，画出位移随时间的变化图像。（要求至少画出前6秒）
（2）物体B做匀速直线运动，从原点出发每一秒前进两米，画出位移随时间的变化图像。(要求至少画出前3秒)
（3）物体C作匀速直线运动，从距离原点2米出发每一秒前进一米，画出位移随时间的变化图像。（要求至少画出前5秒）
A
B
C
四、位移—时间图像
请将A、B、C、D四个物体的位移图像画在坐标系中。
（4）物体从原点出发先以2m/s匀速前进3s的时间，再静止2s，然后以2m/s的速度反向运动3s，在坐标系2中画出位移随时间的变化图像。
四、位移—时间图像
D
思考：
①比较A、B、C的相同点和不同点？你能得出什么结论？
AB出发点相同，倾斜程度不同
AC出发点不同，倾斜程度相同
0～3s正向匀速直线运动
3～5s静止
5～8s反向匀速直线运动
②比较D不同阶段线的不同之处？由此你能得出什么结论？
四、位移—时间图像
出发点看图象纵坐标的截距
图象的倾斜程度反应运动的快慢
运动方向：
向上倾斜是正向运动
向下倾斜是反向运动
运动性质：
平行于 t 轴的直线表示静止
倾斜的直线表示匀速运动
四、位移—时间图像
梳理深化：
（四）位移—时间图像
1、图像信息
（1）物体位置随时间变化的规律
（2）物体某时刻所在的位置
（3）物体开始运动的时刻
（4）物体开始所处的位置，即出发点
四、位移—时间图像
2、在图像中求某段时间的位移：
末时刻的纵坐标减初时刻的纵坐标
3、两图线的交点表示两质点在这一时刻相遇：
如图中P点所示
4、判断物体的运动性质：
平行于 t 轴的直线表示静止；倾斜的直线表示匀速运动
5、判断物体的运动方向：
向上倾斜是正向运动，向下倾斜是反向运动
四、位移—时间图像
6、几种典型的位移图像
A、静止
B、正向匀速直线运动
C、正向匀速直线运动
D、反向匀速直线运动
E、反向匀速直线运动
F、正向匀速直线运动
P、相遇
四、位移—时间图像
巩固提升
例4、如图所示是“龟兔赛跑”的位移一时间图像，看图回答：
（1）哪一条图线表示乌龟的运动？哪一条图线表示兔子的运动？
（2）兔子在什么时候、什么地方开始睡觉？
（3）乌龟何时悄悄地爬过兔子身旁？
（4）兔子睡了多长时间？
（5）兔子醒来时乌龟在什么地方？
（6）谁先到达终点？
四、位移—时间图像
图线OBCE表示乌龟运动；图线OABDF表示兔子运动。
兔子在t1时刻开始睡觉，位置在距出发点距离为x1处。
t2时刻
兔子睡觉的时间为t2 - t1
乌龟在距出发点距离为x2的地方
乌龟先到达终点
练习4、（多选）甲、乙两物体在同一直线上运动的x-t图像
如图所示，以甲的出发点为原点，出发时刻为计时起点，
则从图像中可以看出（ ）
A．甲、乙同时出发
B．乙比甲先出发
C．甲开始运动时，乙在甲前面x0处
D．甲在中途停了一会儿，但最后还是追上了乙
ACD
四、位移—时间图像
五、位移和时间的测量
交流讨论
（1）看图思考：
①人运动时，根据地面上的水迹我们可以获取哪些信息？
②男同学不动，相等时间间隔用毛笔在纸带上点点，女同学拖动纸带，纸带上的墨迹记录的是谁的运动情况？
五、位移和时间的测量
（2）中学物理实验室中常用的打点计时器分为两种：
电磁打点计时器
电火花打点计时器
五、位移和时间的测量
交流讨论：
思考：
①两种打点计时器都必须使用什么电源？打点频率是多少？打点周期是多少？在所用电源上有什么区别？
②使用打点计时器时需要注意什么？
五、位移和时间的测量
梳理深化
1、电磁打点计时器和电火花计时器的比较
五、位移和时间的测量
2、练习使用打点计时器
（1）实验步骤（以电磁打点计时器为例）
①把打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面。
②用导线把两个接线柱分别与电源接线柱连接。接通电源，用手水平地拉动纸带，打完点后立即关闭电源。
③取下纸带，从能看得清的某个点开始，数出若千个点。如果数出n个点，那么这些点划分出来的间隔数为（n-1）个，则纸带对应这些点的运动时间
④用刻度尺测量从开始计数的点到最后一个点间的距离△x。
五、位移和时间的测量
（2）注意事项
①实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象。
②使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带。
③手拉动纸带时速度应适中，以防点迹太密或太疏。
五、位移和时间的测量
④使用电火花计时器时，应注意把两条纸带穿好，墨粉纸盘位于两条纸带中间；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面。
⑤打点计时器不能连续工作太长时间，打完点后应立即关闭电源。
⑥对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕（可先统一测量出各个测量点到起始测量点0之间的距离）读数时应估读到毫米的下一位。
五、位移和时间的测量
巩固提升：
例5、（多选）关于打点计时器的原理和使用方法，下列说法中正确的是（ ）
A．打点计时器应接交流电源，交流电源的频率通常为50Hz
B．如果纸带上相邻两个计数点之间有四个点，则相邻两个计数点间的时间间隔是0.08s（设电源频率为50Hz）
C．如果打点计时器在纸带上打下的点先密集后稀疏，则说明纸带的速度由小变大
D．电磁打点计时器接在220V电源上，电火花打点计时器接在6V电源上
AC
五、位移和时间的测量
练习5：下列关于实验“练习使用打点计时器”的说法，不正确的是（ ）
A．点迹可以记录被测量的物体在一段时间内的运动情况
B．用平整的纸带，不让纸带卷曲歪斜，有利于减小纸带与打点计时器的限位孔之间的摩擦
C．纸带上点迹越密集，说明被测量的物体运动越快
D．纸带上的点迹可以反映被测量的物体运动的时间
C
五、位移和时间的测量
课堂小结
时间
位移
时刻和时间间隔
位移——时间图像
位移和时间的测量
直线运动的位移
位置和位移
位移大小和方向
位置的意义
路程和位移
位置的意义
路程和位移
两者的区别
两种打点计时器的区别及工作原理
位移及时间测量方法
课外拓展
中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统(BDS)和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
北斗卫星导航系统由空面段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10m，测速精度0.2m/s，授时精度10纳秒。
课外拓展
2018年9月19日，在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭（及远征一号上面级），以“一箭双星”方式成功发射第三十七、三十八颗北斗导航卫星。10月15日，在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭及远征一号上面级，以“一箭双星”方式成功发射第三十九、四十颗北斗导航卫星。
11月1日，在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第41颗北斗导航卫星。11月19日，在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭（及远征一号上面级），以“一箭双星”方式成功发射第四十二、四十三颗北斗导航卫星。
北斗三号基本系统完成建设，于2018年12月26日开始提供全球服务。这标志着北斗系统服务范围由区域扩展为全球，北斗系统正式迈入全球时代。
2019年5月，北斗二号系统定位精度由10米提升至6米。
课外拓展
课外拓展
课外拓展
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