新人教版高中物理必修第二册学案：2时间 位移

2时间位移

［学科素养与目标要求］

物理观念：1.知道时刻和时间间隔的区别和联系2知道位移与路程的区别3知道坐标系，会

用一维坐标系描述直线运动物体的位置和位移.

科学思维：1.掌握标量和矢量的区别，会进行标量的加减运算，知道矢量的运算与标量不同2

理解位移一时间图像的意义，能根据图像直观地描述物体的位置和位移.

科学探究：1.了解打点计时器的原理，并会安装和使用.2.会用打上点的纸带测量物体运动的

时间和位移.

梳理教材夯实基础

一、时刻和时间间隔

1.时刻：指某一瞬间.在时间轴上用点表示.

2.时间间隔：指某两个时刻之间的时间间隔.在时间轴上用线段表示.

二、位置和位移

1.坐标系

(1)建立目的：定量地描述物体的位置.

(2)坐标系的三要素：息直、正方向和单位长度.

2.位移和路程

(1)路程：物体运动轨迹的长度.

⑵位移：

①物理意义：描述物体(质点)位置的变化.

②定义：由初位置指向主位置的有向线段.

3.矢量和标量

(1)矢量：既有大小又有方向的物理量,例如：位移等.

(2)标量：只有大小没有方向的物理量,例如：时间、温度、质量、路程等.

三、直线运动的位移

研究直线运动时，在物体运动的直线上建立x轴，如图1.

1.物体的初、末位置：可用位置坐标XI、X2表示.

2.物体的位移大小等于末位置与初位置的坐标之差，即：Ax=X2—孙

OMx-2x/m

图1

(1)若Ar为正，则位移的方向指向x轴的正方向;

(2)若Ax为负，则位移的方向指向x轴的负方向.

四、位移一时间图像

在直角坐标系中选时刻f为横轴，选位移x为纵轴，其上的图线就是位移一时间图像，简称工

二L图像.

五、位移和时间的测量

1.两种打点计时器(如图2)

电磁打点计时器电火花打点计时器

图2

(1)电磁打点计时器

使用交变电源的计时仪器;工作电压为jV,当电源频率是50Hz时，每隔0.02s打一次

点.

(2)电火花打点计时器

使用220V交变电源，打点周期V02s.

2.时间的测量

从能够看清的某个点(起始点)开始，往后数出若干个点，例如数出n个点，则纸带从起始点

到第n个点的运动时间f=0.02ns.

3.位移的测量

用刻度尺测量纸带上两个点之间的距离,即为相应时间间隔内物体的位移大小.

。即学即用

1.判断下列说法的正误.

(1)时刻就是--瞬间，即一段很短很短的时间间隔.(X)

(2)上午第一节课8点上课，这里的8点指时刻.(J)

⑶在800m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，800m指位移.(X)

(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.(X)

(5)一个物体的位移为零，路程也一定为零.(X)

2.小明同学4X10m折返跑测试成绩为9.87s,则小明在测试中路程为m,位移为

m.9.87s指(填“时刻”或“时间间隔”).

答案400时间时隔

探究重点提升素养

一、时刻和时间间隔

【导学探究】

如图3所示，在时间轴上标出“第3s初”，“第3s末”，“第35内”，“前3s内”；

然后指出哪些表示时刻，哪些表示时间间隔.

612345671/s

图3

答案

"第3s内”、“前3s内”表示时间间隔.

【知识深化】

时刻与时间间隔的比较

时刻时间间隔

在时间轴上

用点表示用线段表示

的表示

“初”“末”“时”,如“第1S

描述关键词“内”，如“第2s内”，“前3s内”

末”，“第2s初”，“3s时”

两个时刻之间为一段时间间隔，时间间隔能表示运动的一个过程，好比一

联系

段录像；时刻可以显示运动的一瞬间，好比一张照片

例❶下列关于时刻和时间间隔的说法正确的是()

A.第4s末到第5s初经历了1s的时间间隔

B.“新闻联播在北京时间19：00开始播出"，其中19：00指的是时间间隔

C.物体第3s末的位置坐标是(2m,3m),其中第3s末指的是时刻

D.物体第3s内运动了4m,其中第3s内指的是时刻

答案C

解析第4s末与第5s初在时间轴上是同一个点，是指同一时刻，故A错误；“新闻联播

在北京时间19:00开始播出”，这里的19:00指的是时刻，故B错误；第3s末，指的是

时刻，故C正确；时间间隔是指时间的长度，第3s内，指1s的时间长度，是时间间隔，故

D错误.

二、路程和位移矢量和标量

【导学探究】

(1)如图4所示，三位旅行者从北京到上海，甲乘坐高铁直达，乙乘坐飞机直达，丙先乘坐汽

车，再乘坐轮船到上海，三者的路程是否相同？位移是否相同？

(2)①如果一位同学从操场中心A点出发向北走了40m到达B点，然后又向西走了30m到达

C点，则他从A到C点的路程是多少？位移的大小是多少？

②路程和位移的计算方法相同吗？

答案(I)三者的路程不同，但都是从北京到上海，初位置、末位置一样，即位移相同.

(2)①如图所示，路程是70m,位移为从A点指向C点的有向线段，大小为50m.

②不相同.路程是标量，遵从算术加法法则，可以直接相加减；位移是矢量，不能直接相加

减，位移的大小等于初位置指向末位置的有向线段的长度.

佚口识深化】

1.矢量和标量

⑴标量

标量是指只有大小而没有方向的物理量.如长度、质量、时间、路程、温度等，其运算遵从

算术加法法则.

(2)矢量

矢量是指既有大小又有方向的物理量.如位移等，其运算法则不同于标量，将在后面学习.

(3)矢量的表示

①矢量可以用带箭头的有向线段表示，线段的长短表示矢量的大小，箭头的指向表示矢量的

方向.

②在同一直线上的矢量，可以先建立一维坐标系，在数值前面加上正、负号表示矢量的方向，

正号表示与坐标系规定的正方向相同，负号则表示与正方向相反.

2.位移和路程的区别与联系

项目

位移路程

比较

描述物体的位置变化，是由初

物理意义描述物体运动轨迹的长度

位置指向末位置的有向线段

区别矢标性矢量标量

由物体的初、末位置决定，与既与物体的初、末位置有关，

相关因素

物体运动路径无关也与物体运动路径有关

（1）都是过程量

联系（2）位移的大小不大于相应的路程，只有物体做单向直线运动

时，位移的大小才等于路程

例❷如图5所示，某人沿半径R=50m的圆形跑道跑步，从A点出发逆时针跑过1圆周到

达B点,试求由A到B的过程中，此人运动的路程和位移（取兀=3.14,g=1⑷4）.

图5

答案235.5m70.7m,方向由A指向8

3

解析此人运动的路程等于ACB所对应的弧长，即路程s=]X27tR=235.5m.

此人从A点运动到B点的位移大小等于由A指向B的有向线段的长度，即位移大小x=@R

=70.7m,位移的方向由A指向B.

针对训练（2019•招远一中月考）煤矿安检员在一次巡检中，乘坐矿井电梯从A井竖直向下运

动了120m到达井底，然后在井底又沿着水平隧道向东走了160m到达8井，最后从8井乘

坐电梯竖直向上返回地面.若A、B两个井口恰在同一水平地面上，则此次巡检中安检员（）

A.发生的位移是200米，方向向东；通过的路程是160米

B.发生的位移是400米，方向向东；通过的路程是160米

C.发生的位移是160米，方向向东；通过的路程是400米

D.发生的位移是160米，方向向东；通过的路程是240米

答案C

例o关于矢量和标量，下列说法中不正确的是()

A.矢量是既有大小又有方向的物理量

B.标量只有大小没有方向

C.-10m的位移比5m的位移小

D.-10℃的温度比5℃的温度低

答案C

解析由矢量和标量的定义可知A、B项正确；-10m的位移比5m的位移大，负号不表示

大小，仅表示方向与规定的正方向相反，故C错误；温度是标量，负号表示该温度比低，

正号表示该温度比0℃高，故一10°C的温度比5℃的温度低，D正确.

三、直线运动中的位置和位移

1.位置在一维坐标系中的表示

一维坐标系中位置用一个点的坐标表示；坐标值的正负表示物体所在位置在坐标原点的正方

向上还是负方向上；坐标值的绝对值表示物体所在位置到坐标原点的距离.

2.位移在一维坐标系中的表示

用两个坐标的差值即Ax=X2—xi表示位移.盘的数值表示位移大小，Ar为正，表示位移方

向与规定的正方向相同；Ar为负，表示位移方向与规定的正方向相反.

3.在一维坐标系中，选择不同的坐标原点，各点的位置坐标不同，但两点间位移相同，即位

移与坐标系的选取无关.

例④物体做直线运动时可以用坐标轴上的坐标表示物体的位置，用坐标的变化量Ar表示

物体的位移.如图6所示，一个物体从A运动到C,它的位移Axi=-4m—5m=-9m；从

C运动到8,它的位移为A%2=1m—(—4m)=5m.下列说法中正确的是()

,聂...

―6—4-2()246x/m

图6

A.从C到B的位移大于从A到C的位移，因为正数大于负数

B.从A到C的位移大于从C到8的位移，因为正、负号表示位移的方向，不表示位移的大

小

C.因为位移是矢量，所以这两个矢量的大小无法比较

D.物体由A到8的位移Ar=4m

答案B

解析位移是矢量，正、负号表示位移的方向，而不表示位移的大小，从A到C的位移大于

从C到8的位移，选项A、C错误，B正确；物体从4到8的位移Ax=lm-5m=-4m,

故选项D错误.

四、位移一时间图像(X-/图像)

从位移一时间图像(x—r图像)中获得的信息

(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)质点发生某段位移所用的时间.

(3)两图线的交点表示两质点在这一时刻相遇，如图7中P点.

(4)截距

图像不过原点。时，若从纵轴开始，则表示开始计时时，初始位置不在原点处，如图线甲所

示；若从横轴开始，则表示计时一段时间后，质点才开始运动，如图线乙所示.

图7

例❷一质点沿直线运动，其运动的无一，图像如图8所示，则:

(1)质点在时间内离出发点越来越远；质点在时间内离出发点越来越近；质

点在时间内没有运动.

A.0〜20sB.20〜30s

C.30〜40sD.40〜50s

(2)质点离出发点的最远距离是m.

(3)质点在10s时距离出发点m,质点在s时回到出发点.

答案(1)ACDB(2)50(3)1050

解析(1)质点在0〜20s内和30〜40s内离出发点的位移越来越大，离出发点越来越远.质

点在20〜30s内位移没有变化，故处于静止状态；质点在40〜50s内离出发点的位移越来越

小，离出发点越来越近.

(2)由题图知r=40s时，质点离出发点的距离最远，最远距离为50m.

⑶从题图上读出质点在10s时距离出发点10m;质点在50s时位移为0,即回到出发点.

■特别提醒

1.X-f图像中的图线表示的是位移随时间变化的规律，不是质点运动的轨迹.

2.x-f图像只能描述直线运动，不能描述曲线运动.

随堂演练逐点落实

1.（时刻和时间间隔）（多选）（2019•山西大学附中月考）“复兴号”动车组于2017年6月26日11

时05分，从北京南站发车沿京沪高铁至上海虹桥站终点，整个行程用时4.5h,总行程1315km.

在“复兴号”动车组这一运行过程中，下列说法正确的是（）

A.“复兴号”动车组运行的路程是1315km

B.“复兴号”动车组运行的位移是1315km

C.运行时间4.5h指的是时刻

D.2017年6月26日11时05分指的是时刻

答案AD

2.（位移和路程）（2019•武汉二中高一期中）从高为5m处竖直向下抛出一个小球，小球在与地

面相碰后弹起，竖直上升到高为2m处被接住，则整个过程中（）

A.小球的位移大小为3m,方向竖直向下，路程为7m

B.小球的位移大小为7m,方向竖直向上，路程为7m

C.小球的位移大小为3m,方向竖直向下，路程为3m

D.小球的位移大小为7m,方向竖直向上，路程为3m

答案A

解析位移是指由初位置指向末位置的有向线段，路程是物体运动轨迹的长度.小球与地面

碰撞处取为坐标原点，以竖直向上为正方向，则由题意可知，JVI=5m,刈=2m,则Ax=、2

—xi=2m—5m=-3m,即位移的大小为3m,方向竖直向下，运动轨迹的长度为5m+2m

=7m,即路程为7m,A正确，B、C、D错误.

3.（位移和路程）某学校田径运动场400m标准跑道的示意图如图9所示，100