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(共55张PPT)
2.时间　位移
01
02
03
高端教学引领
课前自主学习
课堂合作探究
课程标准 素养目标
理解位移。 1.时刻和时间间隔、位移和路程、矢量和标量的概念。(物理观念)
2.矢量与标量的运算法则不同。(科学思维)
3.探究用打点计时器测时间和位移的步骤和方法。(科学探究)
01
高端教学引领
【教学建议】
　　1.时刻和时间间隔:
任务 建议
如何区分时间间隔和时刻 通过对具体实例的分析,总结出时间间隔和时刻的区别,并利用时间坐标来区别时刻和时间间隔
　　2.位移和路程:
任务 建议
位移和路程的关系 通过对具体实例的分析,总结出位移和路程的关系
直线运动的位置和位移 通过对具体实例的分析,学会如何计算直线运动的位置和位移
　　3.位移-时间图像:
任务 建议
位移—时间图像的建立 通过一维坐标系和时间坐标共同建立起位移—时间图像
位移—时间图像的应用 通过具体的实例分析,学会用位移—时间图像描述物体的运动
　　4.位移和时间的测量:
任务 建议
打点计时器的原理和应用 让学生亲自体验,练习使用打点计时器
【情境导引】
　　泰山和崂山是山东的两大名山,设游客甲驾车从泰山去崂山行程348 km,游客乙驾车从崂山赶往泰山行程352 km;若两人早晨6时同时出发经5小时恰好同时到达。
　　问题导引:
　　(1)“早晨6时”“经5小时”指的是时间间隔还是时刻
　　(2)甲驾车行程“348 km”和乙驾车行程“352 km”指的是路程还是位移的大小
02
课前自主学习
1.时刻和时间间隔:
任务驱动:我们上课所用作息时间表上的数字是指时间间隔还是时刻
提示:指时刻。
(1)表示:时刻和时间间隔可以在时间轴上表示,时间轴上的每一个点都表示一
个不同的_____,时间轴上的一条线段表示的是_________,如图,“8时”“8时45分”
表示时刻,“45 min”表示_________。
(2)联系:两个时刻之间的_____即为时间间隔。
时刻
时间间隔
时间间隔
间隔
2.路程和位移:
(1)路程:表示物体_________的长度。
(2)位移:
①表示方法:由初位置指向末位置的_________。
②物理意义:描述物体(质点)的_________。
③大小:从_______到_______的有向线段的长度。
④方向:从_______指向_______。
运动轨迹
有向线段
位置变化
初位置
末位置
初位置
末位置
3.矢量和标量:
(1)矢量:既有_____又有_____的物理量,如位移。
(2)标量:只有_____没有_____的物理量,如路程、温度等。
(3)运算法则:标量_____算术法则,矢量_______算术法则。(均选填“遵从”
或“不遵从”)
大小
方向
大小
方向
遵从
不遵从
4.直线运动的位移:
(1)物体做直线运动时,若物体在时刻t1处于位置x1,在时刻t2处于位置x2,那么
位移Δx等于两时刻位置的坐标变化,即Δx=_____。
(2)Δx为正值表示物体向_______运动,Δx为负值表示物体向_______运动。
(均选填“正方向”或“负方向”)
x2-x1
正方向
负方向
5.位移—时间图像:
(1)物理意义:可以_______表示物体在每一时刻的_____或每一时间间隔的
_____。
(2)位置—时间图像和位移—时间图像的比较
项目 图像作法 物理意义
位置—时间 图像 直角坐标系中,时刻t为横轴, 位置x为纵轴 直观反映物体在任意时刻
的_____
位移—时间 图像 将物体运动的_________ 选作位置坐标原点O 直观反映物体在不同时间
内的_____
直观地
位置
位移
位置
初始位置
位移
6.位移和时间的测量:
(1)电磁打点计时器的使用:
电磁打点计时器是一种使用_________的计时仪器,工作电压为____,能够按
照相同的时间间隔,在纸带上连续打点。当电源频率是50 Hz时,每隔______
打一次点。
交流电源
8 V
0.02 s
(2)位移的测量:
①把纸带和运动的物体连在一起,纸带上各点之间的距离表示_________
_____________________。
②用_______测量出起始点到第n个点的位移x。
(3)时间的测量:从纸带上能够看清的某个点开始(起始点)往后数出n个点,则
纸带从起始点到第n个点的运动时间t=______ s。
相应时间
间隔中物体的位移大小
刻度尺
0.02n
【易错辨析】
(1)时刻就是一瞬间,即一段很短很短的时间间隔。(　　)
(2)上午第一节课8点上课,这里的8点指时刻。(　　)
(3)在800 m田径比赛中,李明以2分01秒46的成绩获得冠军。其中的2分01秒46指的是时间间隔,800 m指位移。(　　)
(4)物体在一条直线上运动时,路程和位移总是大小相等,且位移是矢量,路程是标量。(　　)
(5)在x-t图像上可以求出物体在某段时间内的位移。(　　)
提示:(1)×。时刻不是时间间隔。
(2)√。
(3)×。田径赛场上的800 m指路程。
(4)×。只有在一条直线上做单向运动时,路程和位移才大小相等。
(5)√。
03
课堂合作探究
主题一　时刻和时间间隔
任务1　时刻和时间间隔的区别和联系
【生活情境】
小明同学每天早晨6:35起床,整理被褥、洗漱用了5分钟,吃早饭用了20分钟,7:00出发乘公交车去学校,用时25分钟,7:25到达教室上早读课。
【问题探究】
(1)上述过程中哪些表示时刻 哪些表示时间间隔
提示:“6:35”“7:00”“7:25”表示时刻;“5分钟”“20分钟”“25分钟”表示时间间隔。
(2)阅读教材中“时刻和时间间隔”的内容,观察教材中图1.2-1(上午前两节课开始和结束的时刻及两节课和课间休息所持续的时间间隔),思考:如何用数轴表示时间
提示:如果用一条数轴表示时间,则时刻t就是时间轴上的一个点,时间间隔Δt就是时间轴上的一段线段。
任务2　时刻和时间间隔的生活用语和专业术语
【生活情境】
时刻和时间间隔既有联系又有区别。我们经常会遇到生活用语和专业术语,要注意它们的区别,这一点要引起重视。甲同学问:什么“时间”上课 乙同学说:8时上课。甲又问:一节课多长“时间” 答:45分钟。
【问题探究】
(1)甲同学第一次问到的“时间”是“时刻”还是“时间间隔”
提示: 第一次问到的“时间”是“时刻”。
(2)第二次问到的“时间”是“时刻”还是“时间间隔”
提示: 第二次问到的“时间”是“时间间隔”。
【结论生成】
时刻与时间间隔的区别与联系
项目 时刻 时间间隔
区 别 (1)时刻指一瞬间,对应于物体所处的位置 (2)在时间轴上用一个点表示 (3)只有先后、早迟的区别,没有长短之分 (1)时间间隔指两时刻之间的间隔,对应于物体的一段路程或位移
(2)在时间轴上用线段表示
(3)没有先后、早迟之分,但有长短之别
联 系 (1)用t1和t2分别表示先后两个时刻,Δt表示两个时刻之间的时间间隔,则Δt=t2-t1 (2)当时间轴上的两个点无限靠近时,它们之间的时间间隔就会趋于零,时间间隔就趋于时刻了 【典例示范】
(2025·铜川高一检测)在某校举行的创新设计大赛上,某班“科技之光”兴趣小组设
计了一种音乐钟,该音乐钟每隔一段相等的时间就发出一段1分钟的美妙乐声。
已知上午9时和9时41分发出乐声。下列有关该音乐钟的说法正确的是(　　)
A.上午9时和9时41分发出乐声,9时和9时41分指的是时间间隔
B.该音乐钟每隔40分钟发出一次乐声,40分钟指的是时间间隔
C.该音乐钟持续发出1分钟的美妙乐声,1分钟指的是时刻
D.该音乐钟在上午10时22分时会再次发出乐声,10时22分指的是时间间隔
√
【解析】选B。9时和9时41分在时间轴上各自对应一个点,所以表示时刻,A错误;40分钟在时间轴上对应一个时间段,所以表示时间间隔,B正确;1分钟对应一个时间段,表示时间间隔,C错误;10时22分对应时间点,表示时刻,D错误。
[规律方法] 时刻和时间间隔的判断方法
(1)利用上下文判断:分析所给的说法,根据题意去体会。
(2)利用时间轴判断:画出时间轴,把所给的时刻或时间间隔标出来,时刻对应一个点,时间间隔对应一条线段。
【探究训练】
“四方上下曰宇,往古来今曰宙”,这是战国时期著名的政治家和思想家,先秦诸子百家之一的尸佼所写的《尸子》中对于宇宙时空的理解,这里的“宇”和“宙”就是空间和时间的概念。时间在时间轴上大致可以分为三个阶段,过去、现在和未来,时间轴上的某一点则代表某一瞬间,也就是时刻,比如古装电视剧中常常出现的“午时三刻”。时刻与物体所处的状态(或位置)相对应,而时间间隔指的是两时刻的间隔,在时间轴上用线段来表示。仔细观察如图所示的时间轴,下列说法正确的是(　　)
A.第2 s内是指时间轴上的C点 B.第3 s内是指时间轴上AD段
C.前4 s内是指时间轴上DE段 D.第3 s初是指时间轴上的C点
√
【解析】选D。第2 s内是指时间轴上的BC段,故A错误;第3 s内是指时间轴上的CD段,故B错误;前4 s内是指时间轴上的AE段,故C错误;第3 s初是指时间轴上的C点,故D正确。
主题二　路程和位移
任务1　位移和路程的关系
【生活情境】
爸爸带李想去北京参加系列冰雪文化旅游活动,同时参观清华、北大等名校,让李想设计出行路线,路线起点是济南,终点是北京。他有三种方式可供选择:乘长途汽车、坐高铁列车和乘飞机。
【问题探究】
(1)三种出行方式的路程是否相同 位置的变化是否相同
提示:三种方式路程不同,但结果是一样的,即都是从济南到北京,初位置一样,末位置一样,即位置的变化相同。
(2)如何描述位置的变化
提示:可以用一条从济南到北京的有向线段,即位移来描述位置的变化。
任务2　位移和路程的大小关系
【生活情境】
在体育比赛中,有很多不同的赛事。一位同学参加百米比赛,另一位同学沿着400 m的跑道跑一圈。
【问题探究】
(1)他们的位移大小和路程分别是多少
提示:参加百米比赛的同学,从起点到终点的位移大小是100 m,路程是100 m。沿着400 m的跑道跑一圈的同学,位移大小是0,路程是400 m。
(2)请思考:位移的大小等于路程吗 什么情况下相等
提示:一般情况下,位移的大小不等于路程。只有物体在一条直线上运动且运动方向不变时,位移的大小才等于路程。
【结论生成】
路程和位移的比较
项目 路程 位移
区 别 意义 表示运动轨迹的长度 表示位置变化的大小和方向
大小 轨迹的长度 从初位置到末位置的有向线段的长度
方向 无方向 从初位置指向末位置
图示(物体 沿曲线由 A运动到B) 曲线AB的长度
由A到B的有向线段
联系 (1)两者单位相同,都是米(m) (2)位移的大小小于或等于路程,在单向直线运动中,位移的大小等于路程 【特别提醒】 (1)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。
(2)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,可能是运动又回到了出发点,路程也不一定为零。
【典例示范】
(2025·岳阳高一检测)400 m赛跑是一种常见的田径短跑项目,通常它是短跑中距
离最长的。在标准的室外跑道上,400 m正好是绕跑道最内侧一周的长度。运动
员从错列的起跑线出发,并在全程中分道赛跑。在学校召开的运动会中,小李同
学和小张同学在标准的室外跑道上在同一组参加400 m赛跑,则(　　)
A.小李同学和小张同学在比赛中的位移都是400 m
B.小李同学和小张同学在比赛中的位移都是零
C.小李同学和小张同学谁在外侧跑道谁的路程大
D.小李同学和小张同学不管谁在外侧跑道,比赛中所跑过的路程都是相同的
√
【解析】选D。400 m赛跑路程都是400 m,位移各不相同,A错误;比赛中在最内侧跑道的位移才是零,B错误;无论在哪个跑道上,小李同学和小张同学的路程都是400 m,C错误,D正确。
[规律方法] 位移和路程的计算方法
(1)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是位移。
(2)画出物体在运动过程中的运动轨迹示意图,则实际路径的总长度就是路程。
【探究训练】
1.现在的中学生越来越重视体育锻炼,很多同学每天坚持长跑。在下表中展示了某寻常一天的部分数据。下列说法正确的是(　　)
长跑排行榜 老师 高三(3)班 08月27日 用时13分10秒
平均跑步时间
1 梁同学 8 800 m
2 陈同学 1 800 m
3 戴同学 1 200 m
A.13分10秒是时刻
B.数据记录时,不能把锻炼的同学看作质点
C.梁同学跑了8 800 m,该长度指路程
D.数据记录时间内,跑了8 800 m的梁同学和跑了1 200 m的戴同学,他们的位移一定不同
【解析】选C。13分10秒是跑步用时,是时间,故A错误;数据记录时,能把锻炼的同学看作质点,故B错误;梁同学跑了8 800 m,该长度是实际运动轨迹,指路程,故C正确;数据记录时间内,跑了8 800 m的梁同学和跑了1 200 m的戴同学,他们的起点和终点可以相同,位移有可能相同,故D错误。
√
2.(2025·聊城高一检测)2024年8月4日,在巴黎奥运会游泳项目男子4×100 m混合泳接力决赛中,中国队以3分27秒46的成绩夺得金牌,已知游泳项目男子4×100 m混合泳接力赛的赛道长度为50 m。下列说法正确的是 (　　)
A.在裁定运动员的泳姿是否合规时,可将运动员视为质点
B.比赛时以静坐在观众席的观众为参考系,运动员是运动的
C.“3分27秒46”指的是时刻
D.参加接力赛的每位运动员的位移大小均为100 m
√
【解析】选B。在裁定运动员的泳姿是否合规时,不可将运动员视为质点,故A错误;比赛时以静坐在观众席的观众为参考系,运动员是运动的,故B正确;“3分27秒46”指的是时间间隔,故C错误;赛道长度为50 m,参加接力赛的每位运动员的位移大小均为0,故D错误。
主题三　位移—时间图像
【科技情境】
中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、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10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。
【问题探究】
思考:借助北斗卫星导航系统,用什么表达方式能准确描述物体位置随时间变化的规律
提示:运用直角坐标系,选时间t为横轴;选位置x为纵轴,建立x-t图像。通过它能直观地看出物体在任意时刻的位置。
【结论生成】
1.位移—时间图像:
(1)特点:直观地表示物体在每一时刻的位置及每一时间间隔内的位移。
(2)特例:当选择初始位置作为坐标原点时,位置与位移大小相等。
2.位移—时间图像与运动轨迹的关系:位移—时间图像反映的是物体做直线运动时位移随时间的变化关系,不是物体的运动轨迹。
【典例示范】
如图所示为A、B两人在同一直线上运动的位移—时间图像,由图像可知
(　　)
A.0~2 s内,A、B两人同向而行
B.0~2 s内,A的位移比B的位移大
C.整个6 s内,A走的路程比B走的路程多
D.整个6 s内,A走的位移比B走的位移大
√
【解析】选D。由题图可知,0~2 s内A、B两人相向而行,故A错误;通过计算,
0~2 s内A的位移为xA=(8-12) m=-4 m,大小为4 m。B的位移为xB=(10-0) m=
10 m,故B错误;全程A走的路程为12 m,B走的路程为20 m,故C错误;全程A走的
位移等于-12 m,B走的位移为0,故D正确。
【探究训练】
1.(2025·北京东城区高一检测)小李讲了龟兔沿直线赛道赛跑的故事,故事情节中兔子和乌龟运动的位移(x)—时间(t)图像如图所示。依照图像的信息,在0~t6时间内,关于兔子和乌龟运动情景的描述正确的是(　　)
A.兔子和乌龟同时出发
B.兔子做的是匀速直线运动
C.兔子和乌龟的位移相等
D.兔子和乌龟相遇过两次
√
【解析】选D。乌龟和兔子在同一地点、不同时出发,A错误;x-t图像刚开始和最后,运动时可知兔子的位移均匀增大,做匀速直线运动,中间静止不动,B错误;从x-t图像上可以看出,t6时刻兔子的位移小于乌龟的位移,C错误;由x-t图像可知,两条图线有两个交点,可知兔子和乌龟在比赛途中相遇两次,D正确。
2.(多选)a、b两车在同一平直公路上行驶,两车的位移x随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.b车运动方向始终不变
B.a、b两车相遇两次
C.t1到t2时间内,a车和b车的位移相等
D.t1到t2时间内,a车和b车的位移都在均匀增大
【解析】选B、C。由图像可知,b车的位移先增大后减小,因此b车的运动方向发生了变化,故A错误;图像a与b有两个交点,说明两车相遇两次,故B正确;t1到t2时间内,两车的位移和时间均相同,故C正确;由图像可知,a车的位移均匀增大,b车位移不是均匀增大的,故D错误。
√
√
主题四　位移和时间的测量
【生活情境】
生活中我们可以用频闪摄影的方法同时记录物体运动的时刻和位置。频闪方法是让闪光灯充足电,固定照相机后,在动体开始运动的瞬间使闪光灯闪光,录下第一个影像;等进入下一个造型时,再闪光,录下第二个影像;这样,经过多次闪光后,在一张照片上就会留下多个不同姿态的动体形象。
【问题探究】
思考:除了生活中的频闪摄影,在实验室里我们还可以通过什么来记录时间和位移
提示:在实验室里我们常用打点计时器来记录时间和位移。
【结论生成】
1.打点计时器的比较
项目 电磁打点计时器 电火花计时器
结构 示意图
打点原理 电磁作用下振针上下周期性振动打点 脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴放电打点
工作电压 约为8 V交流电源 220 V交流电源
打点周期 0.02 s 0.02 s
阻力来源 纸带与限位孔、复写纸的摩擦,纸带与振针的摩擦 纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦,比前者小
功能 功能相同,都是计时仪器 2.测量位移和时间的方法:
(1)测位移:照相法或频闪照相法、打点计时器法。
(2)测时间:可用钟表、打点计时器。
3.用打点计时器测量位移和时间的步骤:
(1)安装、固定打点计时器,并将纸带穿过打点计时器的两个限位孔。
(2)接通电源待打点计时器稳定工作后,用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点。随后关闭电源。
(3)取下纸带从便于测量的位置开始(起始点),往后数出若干个点。如数出n个点,算出纸带从起始点到第n个点的运动时间t。
(4)用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。
【典例示范】
(2025·合肥高一检测)电磁打点计时器使用的是　　　　　(选填“交流8 V”或“交流220 V”)电源,电火花计时器使用的是　　　　(选填“交流8 V”或“交流220 V”)电源,电源频率为50 Hz时,如果每相邻的计数点间还有4个点未标出,则相邻两个计数点的时间间隔为　　　　　s。用打点计时器打出的纸带上,直接记录了物体运动的　　　　　和　　　　　。
【解析】 电磁打点计时器使用的是交流8 V电源,电火花计时器使用的是交流220 V电源;电源频率为50 Hz时,如果每相邻的计数点间还有4个点未标出,则相邻两个计数点的时间间隔为T=5×=5×0.02 s=0.1 s;用打点计时器打出的纸带上,直接记录了物体运动的时间和位移。
答案:交流8 V　交流220 V　0.1　时间　位移
【探究训练】
有关电火花计时器的使用基本步骤如下:
A.纸带完全通过电火花计时器后,及时关闭电火花计时器
B.将电火花计时器插头插入相应的电源插座
C.将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器
D.接通开关,听到放电声,立即拖动纸带运动
上述步骤正确的顺序是　　　　　(按顺序填写步骤编号)。
【解析】实验步骤为:安装电火花计时器、穿纸带,接交流电源、接通开关拖动纸带,实验结束后关闭电火花计时器,所以正确的顺序是CBDA。
答案:CBDA
【课堂回眸】2.时间　位移
课程标准 素养目标
理解位移。 1.时刻和时间间隔、位移和路程、矢量和标量的概念。(物理观念) 2.矢量与标量的运算法则不同。 (科学思维) 3.探究用打点计时器测时间和位移的步骤和方法。(科学探究)
高端教学引领
【教学建议】
　　1.时刻和时间间隔:
任务 建议
如何区分时间间隔和时刻 通过对具体实例的分析,总结出时间间隔和时刻的区别,并利用时间坐标来区别时刻和时间间隔
　　2.位移和路程:
任务 建议
位移和路程的关系 通过对具体实例的分析,总结出位移和路程的关系
直线运动的位置和位移 通过对具体实例的分析,学会如何计算直线运动的位置和位移
　　3.位移-时间图像:
任务 建议
位移—时间图像的建立 通过一维坐标系和时间坐标共同建立起位移—时间图像
位移—时间图像的应用 通过具体的实例分析,学会用位移—时间图像描述物体的运动
　　4.位移和时间的测量:
任务 建议
打点计时器的原理和应用 让学生亲自体验,练习使用打点计时器
【情境导引】
　　泰山和崂山是山东的两大名山,设游客甲驾车从泰山去崂山行程348 km,游客乙驾车从崂山赶往泰山行程352 km;若两人早晨6时同时出发经5小时恰好同时到达。
　　问题导引:
　　(1)“早晨6时”“经5小时”指的是时间间隔还是时刻
　　(2)甲驾车行程“348 km”和乙驾车行程“352 km”指的是路程还是位移的大小
课前自主学习
1.时刻和时间间隔:
任务驱动:我们上课所用作息时间表上的数字是指时间间隔还是时刻
提示:指时刻。
(1)表示:时刻和时间间隔可以在时间轴上表示,时间轴上的每一个点都表示一个不同的时刻,时间轴上的一条线段表示的是时间间隔,如图,“8时”“8时45分”表示时刻,“45 min”表示时间间隔。
(2)联系:两个时刻之间的间隔即为时间间隔。
2.路程和位移:
(1)路程:表示物体运动轨迹的长度。
(2)位移:
①表示方法:由初位置指向末位置的有向线段。
②物理意义:描述物体(质点)的位置变化。
③大小:从初位置到末位置的有向线段的长度。
④方向:从初位置指向末位置。
3.矢量和标量:
(1)矢量:既有大小又有方向的物理量,如位移。
(2)标量:只有大小没有方向的物理量,如路程、温度等。
(3)运算法则:标量遵从算术法则,矢量不遵从算术法则。(均选填“遵从”或“不遵从”)
4.直线运动的位移:
(1)物体做直线运动时,若物体在时刻t1处于位置x1,在时刻t2处于位置x2,那么位移Δx等于两时刻位置的坐标变化,即Δx=x2-x1。
(2)Δx为正值表示物体向正方向运动,Δx为负值表示物体向负方向运动。(均选填“正方向”或“负方向”)
5.位移—时间图像:
(1)物理意义:可以直观地表示物体在每一时刻的位置或每一时间间隔的位移。
(2)位置—时间图像和位移—时间图像的比较
项目 图像作法 物理意义
位置—时间 图像 直角坐标系中,时刻t为横轴,位置x为纵轴 直观反映物体在任意时刻的位置
位移—时间 图像 将物体运动的初始位置选作位置坐标原点O 直观反映物体在不同时间内的位移
6.位移和时间的测量:
(1)电磁打点计时器的使用:
电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,工作电压为8 V,能够按照相同的时间间隔,在纸带上连续打点。当电源频率是50 Hz时,每隔0.02 s打一次点。
(2)位移的测量:
①把纸带和运动的物体连在一起,纸带上各点之间的距离表示相应时间间隔中物体的位移大小。
②用刻度尺测量出起始点到第n个点的位移x。
(3)时间的测量:从纸带上能够看清的某个点开始(起始点)往后数出n个点,则纸带从起始点到第n个点的运动时间t=0.02n s。
【易错辨析】
(1)时刻就是一瞬间,即一段很短很短的时间间隔。 (　　)
(2)上午第一节课8点上课,这里的8点指时刻。 (　　)
(3)在800 m田径比赛中,李明以2分01秒46的成绩获得冠军。其中的2分01秒46指的是时间间隔,800 m指位移。 (　　)
(4)物体在一条直线上运动时,路程和位移总是大小相等,且位移是矢量,路程是标量。 (　　)
(5)在x-t图像上可以求出物体在某段时间内的位移。 (　　)
提示:(1)×。时刻不是时间间隔。
(2)√。
(3)×。田径赛场上的800 m指路程。
(4)×。只有在一条直线上做单向运动时,路程和位移才大小相等。
(5)√。
课堂合作探究
主题一　时刻和时间间隔
任务1　时刻和时间间隔的区别和联系
【生活情境】
小明同学每天早晨6:35起床,整理被褥、洗漱用了5分钟,吃早饭用了20分钟,7:00出发乘公交车去学校,用时25分钟,7:25到达教室上早读课。
【问题探究】
(1)上述过程中哪些表示时刻 哪些表示时间间隔
提示:“6:35”“7:00”“7:25”表示时刻;“5分钟”“20分钟”“25分钟”表示时间间隔。
(2)阅读教材中“时刻和时间间隔”的内容,观察教材中图1.2-1(上午前两节课开始和结束的时刻及两节课和课间休息所持续的时间间隔),思考:如何用数轴表示时间
提示:如果用一条数轴表示时间,则时刻t就是时间轴上的一个点,时间间隔Δt就是时间轴上的一段线段。
任务2　时刻和时间间隔的生活用语和专业术语
【生活情境】
时刻和时间间隔既有联系又有区别。我们经常会遇到生活用语和专业术语,要注意它们的区别,这一点要引起重视。甲同学问:什么“时间”上课 乙同学说:8时上课。甲又问:一节课多长“时间” 答:45分钟。
【问题探究】
(1)甲同学第一次问到的“时间”是“时刻”还是“时间间隔”
提示: 第一次问到的“时间”是“时刻”。
(2)第二次问到的“时间”是“时刻”还是“时间间隔”
提示: 第二次问到的“时间”是“时间间隔”。
【结论生成】
时刻与时间间隔的区别与联系
项目 时刻 时间间隔
区 别 (1)时刻指一瞬间,对应于物体所处的位置 (2)在时间轴上用一个点表示 (3)只有先后、早迟的区别,没有长短之分 (1)时间间隔指两时刻之间的间隔,对应于物体的一段路程或位移 (2)在时间轴上用线段表示 (3)没有先后、早迟之分,但有长短之别
联 系 (1)用t1和t2分别表示先后两个时刻,Δt表示两个时刻之间的时间间隔,则Δt=t2-t1 (2)当时间轴上的两个点无限靠近时,它们之间的时间间隔就会趋于零,时间间隔就趋于时刻了
【典例示范】
(2025·铜川高一检测)在某校举行的创新设计大赛上,某班“科技之光”兴趣小组设计了一种音乐钟,该音乐钟每隔一段相等的时间就发出一段1分钟的美妙乐声。已知上午9时和9时41分发出乐声。下列有关该音乐钟的说法正确的是 (　　)
A.上午9时和9时41分发出乐声,9时和9时41分指的是时间间隔
B.该音乐钟每隔40分钟发出一次乐声,40分钟指的是时间间隔
C.该音乐钟持续发出1分钟的美妙乐声,1分钟指的是时刻
D.该音乐钟在上午10时22分时会再次发出乐声,10时22分指的是时间间隔
【解析】选B。9时和9时41分在时间轴上各自对应一个点,所以表示时刻,A错误;40分钟在时间轴上对应一个时间段,所以表示时间间隔,B正确;1分钟对应一个时间段,表示时间间隔,C错误;10时22分对应时间点,表示时刻,D错误。
[规律方法] 时刻和时间间隔的判断方法
(1)利用上下文判断:分析所给的说法,根据题意去体会。
(2)利用时间轴判断:画出时间轴,把所给的时刻或时间间隔标出来,时刻对应一个点,时间间隔对应一条线段。
【探究训练】
“四方上下曰宇,往古来今曰宙”,这是战国时期著名的政治家和思想家,先秦诸子百家之一的尸佼所写的《尸子》中对于宇宙时空的理解,这里的“宇”和“宙”就是空间和时间的概念。时间在时间轴上大致可以分为三个阶段,过去、现在和未来,时间轴上的某一点则代表某一瞬间,也就是时刻,比如古装电视剧中常常出现的“午时三刻”。时刻与物体所处的状态(或位置)相对应,而时间间隔指的是两时刻的间隔,在时间轴上用线段来表示。仔细观察如图所示的时间轴,下列说法正确的是 (　　)
A.第2 s内是指时间轴上的C点 B.第3 s内是指时间轴上AD段
C.前4 s内是指时间轴上DE段 D.第3 s初是指时间轴上的C点
【解析】选D。第2 s内是指时间轴上的BC段,故A错误;第3 s内是指时间轴上的CD段,故B错误;前4 s内是指时间轴上的AE段,故C错误;第3 s初是指时间轴上的C点,故D正确。
主题二　路程和位移
任务1　位移和路程的关系
【生活情境】
爸爸带李想去北京参加系列冰雪文化旅游活动,同时参观清华、北大等名校,让李想设计出行路线,路线起点是济南,终点是北京。他有三种方式可供选择:乘长途汽车、坐高铁列车和乘飞机。
【问题探究】
(1)三种出行方式的路程是否相同 位置的变化是否相同
提示:三种方式路程不同,但结果是一样的,即都是从济南到北京,初位置一样,末位置一样,即位置的变化相同。
(2)如何描述位置的变化
提示:可以用一条从济南到北京的有向线段,即位移来描述位置的变化。
任务2　位移和路程的大小关系
【生活情境】
在体育比赛中,有很多不同的赛事。一位同学参加百米比赛,另一位同学沿着400 m的跑道跑一圈。
【问题探究】
(1)他们的位移大小和路程分别是多少
提示:参加百米比赛的同学,从起点到终点的位移大小是100 m,路程是100 m。沿着400 m的跑道跑一圈的同学,位移大小是0,路程是400 m。
(2)请思考:位移的大小等于路程吗 什么情况下相等
提示:一般情况下,位移的大小不等于路程。只有物体在一条直线上运动且运动方向不变时,位移的大小才等于路程。
【结论生成】
路程和位移的比较
项目 路程 位移
区 别 意义 表示运动轨迹的长度 表示位置变化的大小和方向
大小 轨迹的长度 从初位置到末位置的有向线段的长度
方向 无方向 从初位置指向末位置
图示(物体 沿曲线由 A运动到B) 曲线AB的长度 由A到B的有向线段
联系 (1)两者单位相同,都是米(m) (2)位移的大小小于或等于路程,在单向直线运动中,位移的大小等于路程
【特别提醒】 (1)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。
(2)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,可能是运动又回到了出发点,路程也不一定为零。
【典例示范】
(2025·岳阳高一检测)400 m赛跑是一种常见的田径短跑项目,通常它是短跑中距离最长的。在标准的室外跑道上,400 m正好是绕跑道最内侧一周的长度。运动员从错列的起跑线出发,并在全程中分道赛跑。在学校召开的运动会中,小李同学和小张同学在标准的室外跑道上在同一组参加400 m赛跑,则 (　　)
A.小李同学和小张同学在比赛中的位移都是400 m
B.小李同学和小张同学在比赛中的位移都是零
C.小李同学和小张同学谁在外侧跑道谁的路程大
D.小李同学和小张同学不管谁在外侧跑道,比赛中所跑过的路程都是相同的
【解析】选D。400 m赛跑路程都是400 m,位移各不相同,A错误;比赛中在最内侧跑道的位移才是零,B错误;无论在哪个跑道上,小李同学和小张同学的路程都是400 m,C错误,D正确。
[规律方法] 位移和路程的计算方法
(1)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是位移。
(2)画出物体在运动过程中的运动轨迹示意图,则实际路径的总长度就是路程。
【探究训练】
1.现在的中学生越来越重视体育锻炼,很多同学每天坚持长跑。在下表中展示了某寻常一天的部分数据。下列说法正确的是 (　　)
长跑排行榜
老师 高三(3)班
08月27日
用时13分10秒 平均跑步时间
1 梁同学 8 800 m
2 陈同学 1 800 m
3 戴同学 1 200 m
A.13分10秒是时刻
B.数据记录时,不能把锻炼的同学看作质点
C.梁同学跑了8 800 m,该长度指路程
D.数据记录时间内,跑了8 800 m的梁同学和跑了1 200 m的戴同学,他们的位移一定不同
【解析】选C。13分10秒是跑步用时,是时间,故A错误;数据记录时,能把锻炼的同学看作质点,故B错误;梁同学跑了8 800 m,该长度是实际运动轨迹,指路程,故C正确;数据记录时间内,跑了8 800 m的梁同学和跑了1 200 m的戴同学,他们的起点和终点可以相同,位移有可能相同,故D错误。
2.(2025·聊城高一检测)2024年8月4日,在巴黎奥运会游泳项目男子4×100 m混合泳接力决赛中,中国队以3分27秒46的成绩夺得金牌,已知游泳项目男子4×100 m混合泳接力赛的赛道长度为50 m。下列说法正确的是 (　　)
A.在裁定运动员的泳姿是否合规时,可将运动员视为质点
B.比赛时以静坐在观众席的观众为参考系,运动员是运动的
C.“3分27秒46”指的是时刻
D.参加接力赛的每位运动员的位移大小均为100 m
【解析】选B。在裁定运动员的泳姿是否合规时,不可将运动员视为质点,故A错误;比赛时以静坐在观众席的观众为参考系,运动员是运动的,故B正确;“3分27秒46”指的是时间间隔,故C错误;赛道长度为50 m,参加接力赛的每位运动员的位移大小均为0,故D错误。
主题三　位移—时间图像
【科技情境】
中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、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10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。
【问题探究】
思考:借助北斗卫星导航系统,用什么表达方式能准确描述物体位置随时间变化的规律
提示:运用直角坐标系,选时间t为横轴;选位置x为纵轴,建立x-t图像。通过它能直观地看出物体在任意时刻的位置。
【结论生成】
1.位移—时间图像:
(1)特点:直观地表示物体在每一时刻的位置及每一时间间隔内的位移。
(2)特例:当选择初始位置作为坐标原点时,位置与位移大小相等。
2.位移—时间图像与运动轨迹的关系:位移—时间图像反映的是物体做直线运动时位移随时间的变化关系,不是物体的运动轨迹。
【典例示范】
如图所示为A、B两人在同一直线上运动的位移—时间图像,由图像可知 (　　)
A.0~2 s内,A、B两人同向而行
B.0~2 s内,A的位移比B的位移大
C.整个6 s内,A走的路程比B走的路程多
D.整个6 s内,A走的位移比B走的位移大
【解析】选D。由题图可知,0~2 s内A、B两人相向而行,故A错误;通过计算,0~2 s内A的位移为xA=(8-12) m=-4 m,大小为4 m。B的位移为xB=(10-0) m=10 m,故B错误;全程A走的路程为12 m,B走的路程为20 m,故C错误;全程A走的位移等于-12 m,B走的位移为0,故D正确。
【探究训练】
1.(2025·北京东城区高一检测)小李讲了龟兔沿直线赛道赛跑的故事,故事情节中兔子和乌龟运动的位移(x)—时间(t)图像如图所示。依照图像的信息,在0~t6时间内,关于兔子和乌龟运动情景的描述正确的是 (　　)
A.兔子和乌龟同时出发 B.兔子做的是匀速直线运动
C.兔子和乌龟的位移相等 D.兔子和乌龟相遇过两次
【解析】选D。乌龟和兔子在同一地点、不同时出发,A错误;x-t图像刚开始和最后,运动时可知兔子的位移均匀增大,做匀速直线运动,中间静止不动,B错误;从x-t图像上可以看出,t6时刻兔子的位移小于乌龟的位移,C错误;由x-t图像可知,两条图线有两个交点,可知兔子和乌龟在比赛途中相遇两次,D正确。
2.(多选)a、b两车在同一平直公路上行驶,两车的位移x随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.b车运动方向始终不变
B.a、b两车相遇两次
C.t1到t2时间内,a车和b车的位移相等
D.t1到t2时间内,a车和b车的位移都在均匀增大
【解析】选B、C。由图像可知,b车的位移先增大后减小,因此b车的运动方向发生了变化,故A错误;图像a与b有两个交点,说明两车相遇两次,故B正确;t1到t2时间内,两车的位移和时间均相同,故C正确;由图像可知,a车的位移均匀增大,b车位移不是均匀增大的,故D错误。
主题四　位移和时间的测量
【生活情境】
生活中我们可以用频闪摄影的方法同时记录物体运动的时刻和位置。频闪方法是让闪光灯充足电,固定照相机后,在动体开始运动的瞬间使闪光灯闪光,录下第一个影像;等进入下一个造型时,再闪光,录下第二个影像;这样,经过多次闪光后,在一张照片上就会留下多个不同姿态的动体形象。
【问题探究】
思考:除了生活中的频闪摄影,在实验室里我们还可以通过什么来记录时间和位移
提示:在实验室里我们常用打点计时器来记录时间和位移。
【结论生成】
1.打点计时器的比较
项目 电磁打点计时器 电火花计时器
结构 示意图
打点原理 电磁作用下振针上下周期性振动打点 脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴放电打点
工作电压 约为8 V交流电源 220 V交流电源
打点周期 0.02 s 0.02 s
阻力来源 纸带与限位孔、复写纸的摩擦,纸带与振针的摩擦 纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦,比前者小
功能 功能相同,都是计时仪器
2.测量位移和时间的方法:
(1)测位移:照相法或频闪照相法、打点计时器法。
(2)测时间:可用钟表、打点计时器。
3.用打点计时器测量位移和时间的步骤:
(1)安装、固定打点计时器,并将纸带穿过打点计时器的两个限位孔。
(2)接通电源待打点计时器稳定工作后,用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点。随后关闭电源。
(3)取下纸带从便于测量的位置开始(起始点),往后数出若干个点。如数出n个点,算出纸带从起始点到第n个点的运动时间t。
(4)用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。
【典例示范】
(2025·合肥高一检测)电磁打点计时器使用的是　　　　　(选填“交流8 V”或“交流220 V”)电源,电火花计时器使用的是　　　　(选填“交流8 V”或“交流220 V”)电源,电源频率为50 Hz时,如果每相邻的计数点间还有4个点未标出,则相邻两个计数点的时间间隔为　　　　　s。用打点计时器打出的纸带上,直接记录了物体运动的　　　　　和　　　　　。
【解析】 电磁打点计时器使用的是交流8 V电源,电火花计时器使用的是交流220 V电源;电源频率为50 Hz时,如果每相邻的计数点间还有4个点未标出,则相邻两个计数点的时间间隔为T=5×=5×0.02 s=0.1 s;用打点计时器打出的纸带上,直接记录了物体运动的时间和位移。
答案:交流8 V　交流220 V　0.1　时间　位移
【探究训练】
有关电火花计时器的使用基本步骤如下:
A.纸带完全通过电火花计时器后,及时关闭电火花计时器
B.将电火花计时器插头插入相应的电源插座
C.将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器
D.接通开关,听到放电声,立即拖动纸带运动
上述步骤正确的顺序是　　　　　(按顺序填写步骤编号)。
【解析】实验步骤为:安装电火花计时器、穿纸带,接交流电源、接通开关拖动纸带,实验结束后关闭电火花计时器,所以正确的顺序是CBDA。
答案:CBDA
【课堂回眸】
课时巩固 请使用　课时素养检测 二2.时间　位移
课程标准 素养目标
理解位移。 1.时刻和时间间隔、位移和路程、矢量和标量的概念。(物理观念) 2.矢量与标量的运算法则不同。 (科学思维) 3.探究用打点计时器测时间和位移的步骤和方法。(科学探究)
高端教学引领
【教学建议】
　　1.时刻和时间间隔:
任务 建议
如何区分时间间隔和时刻 通过对具体实例的分析,总结出时间间隔和时刻的区别,并利用时间坐标来区别时刻和时间间隔
　　2.位移和路程:
任务 建议
位移和路程的关系 通过对具体实例的分析,总结出位移和路程的关系
直线运动的位置和位移 通过对具体实例的分析,学会如何计算直线运动的位置和位移
　　3.位移-时间图像:
任务 建议
位移—时间图像的建立 通过一维坐标系和时间坐标共同建立起位移—时间图像
位移—时间图像的应用 通过具体的实例分析,学会用位移—时间图像描述物体的运动
　　4.位移和时间的测量:
任务 建议
打点计时器的原理和应用 让学生亲自体验,练习使用打点计时器
【情境导引】
　　泰山和崂山是山东的两大名山,设游客甲驾车从泰山去崂山行程348 km,游客乙驾车从崂山赶往泰山行程352 km;若两人早晨6时同时出发经5小时恰好同时到达。
　　问题导引:
　　(1)“早晨6时”“经5小时”指的是时间间隔还是时刻
　　(2)甲驾车行程“348 km”和乙驾车行程“352 km”指的是路程还是位移的大小
课前自主学习
1.时刻和时间间隔:
提示:指时刻。
(1)表示:时刻和时间间隔可以在时间轴上表示,时间轴上的每一个点都表示一个不同的时刻,时间轴上的一条线段表示的是时间间隔,如图,“8时”“8时45分”表示时刻,“45 min”表示时间间隔。
(2)联系:两个时刻之间的间隔即为时间间隔。
2.路程和位移:
(1)路程:表示物体运动轨迹的长度。
(2)位移:
①表示方法:由初位置指向末位置的有向线段。
②物理意义:描述物体(质点)的位置变化。
③大小:从初位置到末位置的有向线段的长度。
④方向:从初位置指向末位置。
3.矢量和标量:
(1)矢量:既有大小又有方向的物理量,如位移。
(2)标量:只有大小没有方向的物理量,如路程、温度等。
(3)运算法则:标量遵从算术法则,矢量不遵从算术法则。(均选填“遵从”或“不遵从”)
4.直线运动的位移:
(1)物体做直线运动时,若物体在时刻t1处于位置x1,在时刻t2处于位置x2,那么位移Δx等于两时刻位置的坐标变化,即Δx=x2-x1。
(2)Δx为正值表示物体向正方向运动,Δx为负值表示物体向负方向运动。(均选填“正方向”或“负方向”)
5.位移—时间图像:
(1)物理意义:可以直观地表示物体在每一时刻的位置或每一时间间隔的位移。
(2)位置—时间图像和位移—时间图像的比较
项目 图像作法 物理意义
位置—时间 图像 直角坐标系中,时刻t为横轴,位置x为纵轴 直观反映物体在任意时刻的位置
位移—时间 图像 将物体运动的初始位置选作位置坐标原点O 直观反映物体在不同时间内的位移
6.位移和时间的测量:
(1)电磁打点计时器的使用:
电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,工作电压为8 V,能够按照相同的时间间隔,在纸带上连续打点。当电源频率是50 Hz时,每隔0.02 s打一次点。
(2)位移的测量:
①把纸带和运动的物体连在一起,纸带上各点之间的距离表示相应时间间隔中物体的位移大小。
②用刻度尺测量出起始点到第n个点的位移x。
(3)时间的测量:从纸带上能够看清的某个点开始(起始点)往后数出n个点,则纸带从起始点到第n个点的运动时间t=0.02n s。
【易错辨析】
(1)时刻就是一瞬间,即一段很短很短的时间间隔。 (　　)
(2)上午第一节课8点上课,这里的8点指时刻。 (　　)
(3)在800 m田径比赛中,李明以2分01秒46的成绩获得冠军。其中的2分01秒46指的是时间间隔,800 m指位移。 (　　)
(4)物体在一条直线上运动时,路程和位移总是大小相等,且位移是矢量,路程是标量。 (　　)
(5)在x-t图像上可以求出物体在某段时间内的位移。 (　　)
提示:(1)×。时刻不是时间间隔。
(2)√。
(3)×。田径赛场上的800 m指路程。
(4)×。只有在一条直线上做单向运动时,路程和位移才大小相等。
(5)√。
课堂合作探究 【生活情境】
小明同学每天早晨6:35起床,整理被褥、洗漱用了5分钟,吃早饭用了20分钟,7:00出发乘公交车去学校,用时25分钟,7:25到达教室上早读课。
【问题探究】
(1)上述过程中哪些表示时刻 哪些表示时间间隔
提示:“6:35”“7:00”“7:25”表示时刻;“5分钟”“20分钟”“25分钟”表示时间间隔。
(2)阅读教材中“时刻和时间间隔”的内容,观察教材中图1.2-1(上午前两节课开始和结束的时刻及两节课和课间休息所持续的时间间隔),思考:如何用数轴表示时间
提示:如果用一条数轴表示时间,则时刻t就是时间轴上的一个点,时间间隔Δt就是时间轴上的一段线段。
【生活情境】
时刻和时间间隔既有联系又有区别。我们经常会遇到生活用语和专业术语,要注意它们的区别,这一点要引起重视。甲同学问:什么“时间”上课 乙同学说:8时上课。甲又问:一节课多长“时间” 答:45分钟。
【问题探究】
(1)甲同学第一次问到的“时间”是“时刻”还是“时间间隔”
提示: 第一次问到的“时间”是“时刻”。
(2)第二次问到的“时间”是“时刻”还是“时间间隔”
提示: 第二次问到的“时间”是“时间间隔”。
【结论生成】
时刻与时间间隔的区别与联系
项目 时刻 时间间隔
区 别 (1)时刻指一瞬间,对应于物体所处的位置 (2)在时间轴上用一个点表示 (3)只有先后、早迟的区别,没有长短之分 (1)时间间隔指两时刻之间的间隔,对应于物体的一段路程或位移 (2)在时间轴上用线段表示 (3)没有先后、早迟之分,但有长短之别
联 系 (1)用t1和t2分别表示先后两个时刻,Δt表示两个时刻之间的时间间隔,则Δt=t2-t1 (2)当时间轴上的两个点无限靠近时,它们之间的时间间隔就会趋于零,时间间隔就趋于时刻了
【典例示范】
(2025·铜川高一检测)在某校举行的创新设计大赛上,某班“科技之光”兴趣小组设计了一种音乐钟,该音乐钟每隔一段相等的时间就发出一段1分钟的美妙乐声。已知上午9时和9时41分发出乐声。下列有关该音乐钟的说法正确的是 (　　)
A.上午9时和9时41分发出乐声,9时和9时41分指的是时间间隔
B.该音乐钟每隔40分钟发出一次乐声,40分钟指的是时间间隔
C.该音乐钟持续发出1分钟的美妙乐声,1分钟指的是时刻
D.该音乐钟在上午10时22分时会再次发出乐声,10时22分指的是时间间隔 [规律方法] 时刻和时间间隔的判断方法
(1)利用上下文判断:分析所给的说法,根据题意去体会。
(2)利用时间轴判断:画出时间轴,把所给的时刻或时间间隔标出来,时刻对应一个点,时间间隔对应一条线段。
【探究训练】
“四方上下曰宇,往古来今曰宙”,这是战国时期著名的政治家和思想家,先秦诸子百家之一的尸佼所写的《尸子》中对于宇宙时空的理解,这里的“宇”和“宙”就是空间和时间的概念。时间在时间轴上大致可以分为三个阶段,过去、现在和未来,时间轴上的某一点则代表某一瞬间,也就是时刻,比如古装电视剧中常常出现的“午时三刻”。时刻与物体所处的状态(或位置)相对应,而时间间隔指的是两时刻的间隔,在时间轴上用线段来表示。仔细观察如图所示的时间轴,下列说法正确的是 (　　)
A.第2 s内是指时间轴上的C点 B.第3 s内是指时间轴上AD段
C.前4 s内是指时间轴上DE段 D.第3 s初是指时间轴上的C点 【生活情境】
爸爸带李想去北京参加系列冰雪文化旅游活动,同时参观清华、北大等名校,让李想设计出行路线,路线起点是济南,终点是北京。他有三种方式可供选择:乘长途汽车、坐高铁列车和乘飞机。
【问题探究】
(1)三种出行方式的路程是否相同 位置的变化是否相同
提示:三种方式路程不同,但结果是一样的,即都是从济南到北京,初位置一样,末位置一样,即位置的变化相同。
(2)如何描述位置的变化
提示:可以用一条从济南到北京的有向线段,即位移来描述位置的变化。
【生活情境】
在体育比赛中,有很多不同的赛事。一位同学参加百米比赛,另一位同学沿着400 m的跑道跑一圈。
【问题探究】
(1)他们的位移大小和路程分别是多少
提示:参加百米比赛的同学,从起点到终点的位移大小是100 m,路程是100 m。沿着400 m的跑道跑一圈的同学,位移大小是0,路程是400 m。
(2)请思考:位移的大小等于路程吗 什么情况下相等
提示:一般情况下,位移的大小不等于路程。只有物体在一条直线上运动且运动方向不变时,位移的大小才等于路程。
【结论生成】
路程和位移的比较
项目 路程 位移
区 别 意义 表示运动轨迹的长度 表示位置变化的大小和方向
大小 轨迹的长度 从初位置到末位置的有向线段的长度
方向 无方向 从初位置指向末位置
图示(物体 沿曲线由 A运动到B) 曲线AB的长度 由A到B的有向线段
联系 (1)两者单位相同,都是米(m) (2)位移的大小小于或等于路程,在单向直线运动中,位移的大小等于路程
【特别提醒】 (1)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。
(2)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,可能是运动又回到了出发点,路程也不一定为零。
【典例示范】
(2025·岳阳高一检测)400 m赛跑是一种常见的田径短跑项目,通常它是短跑中距离最长的。在标准的室外跑道上,400 m正好是绕跑道最内侧一周的长度。运动员从错列的起跑线出发,并在全程中分道赛跑。在学校召开的运动会中,小李同学和小张同学在标准的室外跑道上在同一组参加400 m赛跑,则 (　　)
A.小李同学和小张同学在比赛中的位移都是400 m
B.小李同学和小张同学在比赛中的位移都是零
C.小李同学和小张同学谁在外侧跑道谁的路程大
D.小李同学和小张同学不管谁在外侧跑道,比赛中所跑过的路程都是相同的 [规律方法] 位移和路程的计算方法
(1)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是位移。
(2)画出物体在运动过程中的运动轨迹示意图,则实际路径的总长度就是路程。
【探究训练】
1.现在的中学生越来越重视体育锻炼,很多同学每天坚持长跑。在下表中展示了某寻常一天的部分数据。下列说法正确的是 (　　)
长跑排行榜
老师 高三(3)班
08月27日
用时13分10秒 平均跑步时间
1 梁同学 8 800 m
2 陈同学 1 800 m
3 戴同学 1 200 m
A.13分10秒是时刻
B.数据记录时,不能把锻炼的同学看作质点
C.梁同学跑了8 800 m,该长度指路程
D.数据记录时间内,跑了8 800 m的梁同学和跑了1 200 m的戴同学,他们的位移一定不同 2.(2025·聊城高一检测)2024年8月4日,在巴黎奥运会游泳项目男子4×100 m混合泳接力决赛中,中国队以3分27秒46的成绩夺得金牌,已知游泳项目男子4×100 m混合泳接力赛的赛道长度为50 m。下列说法正确的是 (　　)
A.在裁定运动员的泳姿是否合规时,可将运动员视为质点
B.比赛时以静坐在观众席的观众为参考系,运动员是运动的
C.“3分27秒46”指的是时刻
D.参加接力赛的每位运动员的位移大小均为100 m 【科技情境】
中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、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10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。
【问题探究】
思考:借助北斗卫星导航系统,用什么表达方式能准确描述物体位置随时间变化的规律
提示:运用直角坐标系,选时间t为横轴;选位置x为纵轴,建立x-t图像。通过它能直观地看出物体在任意时刻的位置。
【结论生成】
1.位移—时间图像:
(1)特点:直观地表示物体在每一时刻的位置及每一时间间隔内的位移。
(2)特例:当选择初始位置作为坐标原点时,位置与位移大小相等。
2.位移—时间图像与运动轨迹的关系:位移—时间图像反映的是物体做直线运动时位移随时间的变化关系,不是物体的运动轨迹。
【典例示范】
如图所示为A、B两人在同一直线上运动的位移—时间图像,由图像可知 (　　)
A.0~2 s内,A、B两人同向而行
B.0~2 s内,A的位移比B的位移大
C.整个6 s内,A走的路程比B走的路程多
D.整个6 s内,A走的位移比B走的位移大 【探究训练】
1.(2025·北京东城区高一检测)小李讲了龟兔沿直线赛道赛跑的故事,故事情节中兔子和乌龟运动的位移(x)—时间(t)图像如图所示。依照图像的信息,在0~t6时间内,关于兔子和乌龟运动情景的描述正确的是 (　　)
A.兔子和乌龟同时出发 B.兔子做的是匀速直线运动
C.兔子和乌龟的位移相等 D.兔子和乌龟相遇过两次 2.(多选)a、b两车在同一平直公路上行驶,两车的位移x随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.b车运动方向始终不变
B.a、b两车相遇两次
C.t1到t2时间内,a车和b车的位移相等
D.t1到t2时间内,a车和b车的位移都在均匀增大 【生活情境】
生活中我们可以用频闪摄影的方法同时记录物体运动的时刻和位置。频闪方法是让闪光灯充足电,固定照相机后,在动体开始运动的瞬间使闪光灯闪光,录下第一个影像;等进入下一个造型时,再闪光,录下第二个影像;这样,经过多次闪光后,在一张照片上就会留下多个不同姿态的动体形象。
【问题探究】
思考:除了生活中的频闪摄影,在实验室里我们还可以通过什么来记录时间和位移
提示:在实验室里我们常用打点计时器来记录时间和位移。
【结论生成】
1.打点计时器的比较
项目 电磁打点计时器 电火花计时器
结构 示意图
打点原理 电磁作用下振针上下周期性振动打点 脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴放电打点
工作电压 约为8 V交流电源 220 V交流电源
打点周期 0.02 s 0.02 s
阻力来源 纸带与限位孔、复写纸的摩擦,纸带与振针的摩擦 纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦,比前者小
功能 功能相同,都是计时仪器
2.测量位移和时间的方法:
(1)测位移:照相法或频闪照相法、打点计时器法。
(2)测时间:可用钟表、打点计时器。
3.用打点计时器测量位移和时间的步骤:
(1)安装、固定打点计时器,并将纸带穿过打点计时器的两个限位孔。
(2)接通电源待打点计时器稳定工作后,用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点。随后关闭电源。
(3)取下纸带从便于测量的位置开始(起始点),往后数出若干个点。如数出n个点,算出纸带从起始点到第n个点的运动时间t。
(4)用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。
【典例示范】
(2025·合肥高一检测)电磁打点计时器使用的是　　　　　(选填“交流8 V”或“交流220 V”)电源,电火花计时器使用的是　　　　(选填“交流8 V”或“交流220 V”)电源,电源频率为50 Hz时,如果每相邻的计数点间还有4个点未标出,则相邻两个计数点的时间间隔为　　　　　s。用打点计时器打出的纸带上,直接记录了物体运动的　　　　　和　　　　　。 【探究训练】
有关电火花计时器的使用基本步骤如下:
A.纸带完全通过电火花计时器后,及时关闭电火花计时器
B.将电火花计时器插头插入相应的电源插座
C.将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器
D.接通开关,听到放电声,立即拖动纸带运动
上述步骤正确的顺序是　　　　　(按顺序填写步骤编号)。 【课堂回眸】
课时巩固 请使用　课时素养检测 二

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