人教版（2019）高中物理必修第一册第一章运动的描述 时间位移

2时间位移

［课标引领］

学业质量水平要求

1.能够在实际问题中区分时刻和时间间隔。

2.形成初步的矢量和标量的概念，理解位置、路程及位移，

合格性

知道它们的区别。

考试

3.能在坐标系中简单地描述物体的位置和位移,知道位移和

时间的测量方法,认识位移一时间图像

1.会用科学方法描述物体位置的变化,并掌握一维矢量的运

选择性算。

考试2.理解位移的概念,会用有向线段表示位移的大小和方向。

3.理解位移一时间图像

：基，硼r探-窕—：形成概念•掌握新知

回情境化与学

一、时刻和时间间隔

阻问题情境

(1)《旅客列车时刻表》为什么不叫作《旅客列车时间表》？

答案：《旅客列车时刻表》列出的都是火车发车和到站的时刻。

⑵火车站广播道：“从北京驶往广州的XXX次列车将于11点20分

到达本站1号站台，停车12分钟,请旅客们做好登车准备。”这里的

12分钟是指时间间隔还是时刻?火车正点驶离本站的时刻是多少？

答案：12分钟是指停车的时间间隔;正点驶离本站的时刻是11点32

分。

⑶张强同学手里拿着汽车票，上面写道“发车时间：14点30分”。

这里的“时间”指的是时间间隔还是时刻？

答案:这里的“时间”实际是指发车的时刻。

1.时刻:表示某一瞬间,在表示时间的数轴上用点表示。

2.时间间隔:表示两个时刻之间的间隔,在表示时间的数轴上用线段

表示。

二、位置和位移

整问题情境

位移的大小一定小于路程吗？

答案:不一定。物体做单向直线运动时位移的大小等于路程。

1.坐标系

为了定量地描述物体的位置,需要在参考系上建立适当的坐标系。

2.一维坐标系:物体做直线运动时,通常选取这条直线为x轴，在x轴

上任选一点作为原点,规定好坐标轴的正方向和单位长度,物体的位

置就可以用它的位置坐标来描述。

3.路程和位移

(1)路程:物体运动轨迹的丘度,有大小,没方向。

⑵位移:描述物体位置的变化,既有大小又有方向。可用从初位置指

向末位置的有向线段来表示.符号为lo

(3)单位:厘米(cm)、米(m)、千米(km)等。

4.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,没有方面的物理量,如路程。

三、直线运动的位移

做直线运动的物体,它的初位置为X.,末位置为x2,则物体的位移应该

是由X1指向夷的有向线段,其大小等于末位置与初位置之差,即△

X=X?-X|O

四、位移一时间图像

恐问题情境

把一跑步者在各时刻所对应的位置在位置一时间的关系坐标中描出

作最佳拟合线。此图线显示了在不同的时间里跑步者的位移。

(1)位置一时间关系是跑步者的运动轨迹吗？

答案:不是,该关系图线只是反映跑步者运动过程中位置随时间变化

情况。

(2)位置一时间关系的建立有什么物理意义吗？

答案:位置一时间关系的建立很好地描述了跑步者位置随时间的变化

情况。

L物体在每一时刻的位置或每一时间间隔的位移可以用图像直观地

表示。

2.在直角坐标系中选时刻t为横轴,选位置x为纵轴,通过对应数值作

图线,就得到位置一时间图像,如果将物体运动的初始位置选作位置

坐标原点0,图像就为位移一时间图像,又称x-t图像。

3.从x-t图像可以直观地看出物体在不同时间内的位移。

五、位移和时间的测量

学校实验室中常用打点计时器来记录时间和位移。电磁打点计时器是

一种使用交流电源的计时仪器,工作电压约为4〜6V。

®思考与口测

L判断

⑴时刻就是时间间隔，两者都是时间，没有本质区别。（X）

⑵路程是标量，位移是矢量，两者都描述物体的运动。（V）

⑶做直线运动的物体，其位移大小一定等于路程。（X）

2.如图所示，“第2s初”“第5s末”“第6s内”分别对应时间

轴上的哪一点或哪一段?在图中标明。

0123456

答案:如图所示。

第2s初第5s末第6s内

1_\.——।——J——1_>

012345674s

3.如图所示,一辆汽车沿平直公路运动,从A点运动到B点,怎样描述

汽车向前沿直线行驶的位移?汽车由C到D的位移如何描述？

AH

—।~~।-i_

-30-20-10010203040.r

«1*2

DC

—।~।_

-30-20-10010203040xJm

答案:位移用坐标变化量表示，△XAB=X2-X1=30m-10m=20m;AXCD=10

m-40m=-30mo

■合■傕输究

突破要点•提升关键

探究点一时刻和时间间隔

EQ问题情境

请同学们讨论分析两名同学说的时间是一个时刻还是时间间隔?

EQ归纳拓展

时刻时间间隔

概念表示某一瞬间两个时刻之间的间隔

是事物运动、发展、变化所经是事物运动、发展、变化

物理

历的各个状态先后顺序的标所经历的过程长短的量

意义

志,是状态量度,是过程量

表示用时间轴上的一段线段表

用时间轴上的点表示

方法示

时间间隔时刻

012/3\45/678

:▲111<41.

的或内第1内笫”末保6s初）

描述

“初”“末”“时”，如“第1“内”，如“第2s内”“前

关键

S末”“第2S初”“3S时”3s内”

词

两个时刻之间为一段时间间隔，时间间隔能表示运动的一

联系个过程,好比一段录像;时刻可以显示运动的一瞬间,好比

一张照片

［例1］某校高一和高二的学生组织了一场足球比赛,下列关于比赛表

述中涉及的计时数据，指时间间隔的是(D)

A.比赛于9月27日下午2点20分开始

B.开场9分20秒时,高一队率先进球

C.比赛进行到30分,高二队换人

D.整场比赛共踢了90分钟

解析：”下午2点20分”是比赛开始的时刻，“开场9分20秒时”“进

行到30分”均为相对于开始的时刻,在时间轴上,它们均是对应某个

点；“90分钟”是比赛进行的过程，在时间轴上对应一条线段，指的是

时间间隔，故D正确。

@现律总结

时刻与时间间隔的两种判定方法

(1)根据上下文判断:时刻对应事件状态，时间间隔对应事件过程。

⑵利用时间轴判定:画出时间轴,轴上的点表示时刻,两个时刻间一

段线段表示时间间隔。

［针对训练1］下列关于民间俗语中所说的时间，理解正确的是（A）

A.用“做一天和尚，撞一天钟”表示做事得过且过，“一天”指时间间

隔

B.用“三分钟热度”形容做事没有持久性，“三分钟”指时刻

C.用“冰冻三尺非一日之寒”形容做事情不能一蹴而就，“一日”指

时亥

D.用“宁停三分，不抢一秒”进行交通安全教育，“三分”和“一秒”

均指时刻

解析：“一天”对应的是一个过程,表示时间间隔，故A正确；“三分钟”

对应的是一个过程,表示时间间隔，故B错误；“一日”对应的是一个

过程,表示时间间隔，故C错误；“三分”“一秒”对应的是一个过程,

表示时间间隔，故D错误。

探究点二位置和位移矢量和标量

阻问题情境

中考结束后,爸爸准备带小明去北京游玩,并让小明设计出行路线,路

线起点为郑州，终点为北京。他有三种方式可供选择:乘长途汽车、坐

高铁和乘飞机。

⑴三种出行方式的路程是否相同?位置的变化是否相同？

答案:三种出行方式的路程不同，但初位置一样,末位置一样，即位置

的变化相同。

⑵如何描述位置的变化？

答案:可以用一条从郑州到北京的有向线段即位移来描述位置的变化。

总归纳拓展

1.位移和路程的区别与联系

路程位移

表示运动表示位置变化

意义

轨迹的长度的大小和方向

从初位置到末位置

大小轨迹的长度

的有向线段的长度

区

方向无方向从初位置指向末位置

别

图示(物

体沿曲

线由A运曲维48由4到H的杓向线段

动到B)

(1)两者单位相同，都是米(m)。

联系(2)位移的大小小于等于路程,在单向直线运动中，位

移的大小等于路程

2.矢量和标量的区别

(D矢量是有方向的，标量没有方向。

(2)标量的运算法则为算术法则，即初中所学的加、减、乘、除等运算

方法;矢量的运算法则为以后要学到的平行四边形定则。

⑶矢量大小的比较要看其数值的绝对值大小,绝对值大的矢量大,“+”

号只代表方向。

［例2］如图所示为某学校田径运动场跑道的示意图,其中A点是所有

跑步项目的终点，也是400m、800m赛跑的起跑点,B点是100m赛

跑的起跑点。在一次校运动会中，甲、乙、丙三位同学分别参加了100

m、400ni和800m赛跑，则从开始比赛到比赛结束（A）

终点100m超题点

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：由题意可知,400m、800m赛跑的比赛中，起点和终点相同，所

以在400m、800nl赛跑的比赛中位移的大小是零，而在100m赛跑的

比赛中，位移的大小是100m,所以甲的位移最大，乙和丙的位移是零,

选项A正确,B、C错误;路程是指物体运动轨迹的长度,所以路程最大

的是丙，选项D错误。

@规律总结

位移与路程的关系

⑴位移与路程永远不可能相同。因为位移是矢量,既有大小又有方向

而路程是标量,它只有大小没有方向。

（2）位移的大小与路程有可能相等。

［针对训练2］关于位移和路程，下列说法正确的是（B）

A.在某段时间内物体运动的位移为零,该物体一定是静止的

B.在某段时间内物体运动的路程为零,该物体一定是静止的

C.位移是标量,路程是矢量

D.高速公路路牌标示“上海80km”涉及的是位移

解析:在某段时间内，如果物体运动的位移为零,可能是物体恰好回到

出发点,所以物体不一定是静止的，故A错误;在某段时间内，如果物

体运动的路程为零,说明物体没有运动,该物体是静止的,故B正确；

位移有大小也有方向,是矢量,路程没有方向,是标量,故C错误;高速

公路路牌标示“上海80km”是指到上海的轨迹的长度，涉及的是路

程，故D错误。

探究点三直线运动的位置和位移

阻问题情境

港珠澳大桥通车后，中央广播电视总台巴士成为第一辆驶上港珠澳大

桥的大巴,它在某一段时间内沿直线行驶在港珠澳大桥上,如何表示

它的位置及位移？

答案:沿运动方向建立直线坐标系，用坐标表示巴士的位置,坐标的变

化与巴士通过的位移对应。

沁归纳拓展

研究直线运动时在物体运动的直线上建立直线坐标系。

⑴质点的位置用坐标值表示，位移用坐标的变化量表示。

⑵位移AX=X2-X”其绝对值表示位移的大小。

(3)△x的正、负表示位移的方向，正值表示与规定的正方向相同，负

值表示与规定的正方向相反。

[例3]一质点在x轴上运动,各个时刻的位置坐标如表：

时刻/s012345•••

位置坐标/m20-4-1-76•••

(1)该质点在前2s内的位移的大小是，方向

是O

⑵该质点在第3S内的位移的大小是，方向

是。

⑶该质点在前5s内的位移的大小是，方向

是O

解析：⑴前2s的位移△XI=X2-XO=-4m-2m=-6m,即位移的大小为6m,

方向沿x轴负方向。

(2)第3s内的位移△x2=x3-x2=-lm-(-4)m=3m,即位移的大小为3m,

方向沿x轴正方向。

⑶前5s的位移△X3=X5-XO=6m-2m=4m,即位移的大小为4m,方向

沿x轴正方向。

答案：(l)6m沿x轴负方向

(2)3m沿x轴正方向

(3)4m沿x轴正方向

@规律总结

直线运动的位置和位移规律

'位置（X为正时，位置在正半轴

直线运动乏示1%为负时，位置在负半轴

用坐标X卷

的位置和4

位移='△%为正时，位移沿正方向

位移

%2一%1Ax为负时，位移沿负方向

［针对训练3］将一个小球从距地面4m高处抛出被地面反弹，在距

地面1m的高处被接住。坐标原点定在抛出点正下方2m处，向下为

坐标轴的正方向，则小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别

是（B）

A.2m-2m-1mB.-2m2m1m

C.4m01mD.-4m0-Im

解析：

O0

B1

C2

x/m

建立如图所示的坐标系,A点为抛出点,坐标为-2m,0点为坐标原点,C

点为落地点,坐标为2m,B点为接住点,坐标为1%所以选项B正确。

探究点四位移一时间图像

整问题情境

“在x-t图像中，图线是直线时物体做直线运动，图线是曲线时物体

做曲线运动”，这种说法对吗?为什么？

答案:不对；x-t图像只能描述直线运动,不能描述曲线运动,在x-t图

像中,不管图线是直线还是曲线,物体都做直线运动。

EQ归纳拓展

1.X-1图像的物理意义

反映了物体的位移随时间的变化关系，图像上的某一点表示运动物体

在某时刻所处的位置或相对于规定位置的位移。

2.x-t图像的应用

由图像可求：

⑴任一时刻所对应的位置。

⑵任一时间内的位移。

⑶发生一段位移所用的时间。

3.常见的几种x-t图像的比较

图像物理意义

X

----------①

①②都表示物体处于静止状态，但静止的位置不同

0.

________②r

③表示物体从X.处沿正方向做匀速直线运动；

%④表示物体从X=O处沿正方向做匀速直线运动；

⑤表示物体从X2处沿负方向做匀速直线运动

广⑥表示物体做变速直线运动,且运动得越来越慢

［例4］（多选）如图是甲、乙两个物体在同一直线上运动时的x-t图

像，由图像可知（BCD）

3m

0

10202530t/s

A.乙开始运动时,两物体相距20m

B.在0〜10s这段时间内，两物体间的距离逐渐增大

C.在10〜25s这段时间内，两物体间的距离逐渐减小

D.两物体在10s时相距最远,在25s时相遇

解析：乙在t=10s时开始运动，此时两物体间的距离大于20m,故A

错误;在。〜10s这段时间内乙静止,而甲向正方向运动,两物体间的

距离逐渐增大,故B正确;在10〜25s这段时间内，甲在前，乙在后，

并且两物体间的距离逐渐减小，10s末两物体间的距离最大,25s末

两物体的位置相同即相遇，故C、D正确。

7误区警示

分析x-t图像时的三点注意事项

⑴无论物体的x-t图像是直线还是曲线,物体均做直线运动。

(2)物体开始运动的初始位置由t=0时的位移即纵轴的截距决定。

(3)x-t图像的斜率为正值,表示物体沿着正方向运动；反之，物体沿

负方向运动。

[针对训练4](多选)某物体的x-t图像如图所示,则下列叙述正确的

是（BCD）

A.物体运动的轨迹是抛物线

B.物体运动的时间为8s

C.物体运动所能达到的最大位移为80m

D.物体做往返运动

解析:x-t图像描述的是物体做直线运动的位移随时间的变化关系，虽

然图像是抛物线,但运动轨迹是直线,A错误;从题图可以看出，图像描

述的是物体在0〜8s内的位移随时间的变化情况，所以运动时间为8

s,最大位移为80m,B、C正确;物体先远离出发点,后回到出发点，故

物体做往返运动,D正确。

探究点五位移和时间的测量

［问题情境］

如图所示,两位同学分别拿着底部穿孔、滴水比较均匀的饮料瓶一起

走路,想一想，时间和位移应如何记录？

答案:用刻度尺量出各点到起始点的距离即为运动的位移。时间间隔

的测量可借助停表，例如n滴水滴下所用时间为T,则滴水的时间间隔

为E。

71~1

沁归纳拓展

1.测量位移和时间的方法

⑴测位移:照相法（或频闪照相法）、打点计时器法等。

⑵测时间:可用钟表、打点计时器。

2.电磁打点计时器和电火花计时器的比较

电磁打点计时器电火花计时器

结

正脉中输出插座

_/负脉冲输

构线■^/

/一x出插座

示

水久磁铁

夏金r强孔.

意1

纸带

图

打点脉冲电流经放电针、墨粉纸

电磁作用下振针振动打点

原理盘放电打点

电源4〜6V交流电源220V交流电源

周期电源频率为50Hz时,都是每隔0.02s打一次点

阻力纸带与限位孔、复写纸的摩纸带与限位孔、墨粉纸盘的

来源擦,纸带与振针的摩擦摩擦

功能相同,都是计时仪器，但电火花计时器比电磁打点计时

说明

器更精确

3.使用打点计时器的注意事项

⑴实验前,应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动,并轻轻试

拉纸带,应无明显的阻滞现象。

⑵使用打点计时器时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后再释

放纸带。

(3)使用电火花计时器时,应注意把纸带穿好，使墨粉纸盘位于纸带上

方；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。

(4)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。

⑸对纸带进行测量时,不要分段测量各段的位移,可统一测量出各个

测量点到起始点之间的距离，读数时应估读到毫米的下一位。

［例5］（多选）下列关于打点计时器的说法中正确的是（ABD）

A.电磁打点计时器是利用振针上下振动,通过复写纸在纸带上留下一

行小点

B.电火花计时器是利用火花放电的原理来工作的

C.我国中学实验室中的打点计时器直接接到实验台上的插座上使用，

这种打点计时器是电磁打点计时器

D.从减小实验误差的角度考虑,选电火花计时器比电磁打点计时器好

解析:根据电磁打点计时器和电火花计时器的构造及原理知,选项A、

B正确；电火花计时器是利用火花放电的原理来工作的,使用时摩擦比

电磁打点计时器的摩擦小,有利于减小实验误差,选项0正确;我国使

用的是220V交流电压，所以直接接到实验台上的插座上使用的打点

计时器应该是电火花计时器,选项C错误。

@现律总结

纸带记录了物体在不同时刻的位置和某一段时间对应的位移。点迹分

布情况反映物体运动的情况。

（1）点迹密处速度小，点迹疏处速度大。

（2）点迹均匀,说明物体做匀速运动。

［针对训练5］（多选）使用打点计时器时应注意（CD）

A.无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器,都应该把纸带穿过限

位孔,再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面

B.使用打点计时器时应先拉动纸带,再接通电源

C.使用打点计时器时,拉动纸带的方向应与限位孔平行

D.打点计时器只能连续工作较短时间,打点之后要立即关闭电源

解析：电磁打点计时器使用复写纸，电火花计时器不用复写纸,故A错

误;实验时应当先接通电源,再拉动纸带,故B错误;为减小摩擦,拉动

纸带的方向应当与限位孔平行,故C正确;打点计时器不能长时间连

续工作，故D正确。

------------------一"堂14结-----------------------

自主建构教材链接

物二意义

T--时刻-和-时-间间-隔》,H"

U时间的测量］教材第16页“思考与讨论”提示：

、物理意义1

［时间位移卜■（位移、路程卜卜二者的区别与京系］

位移：△X=XB-XA=2m-5m=-3m,即位移

U矢■和标

■［位移一时间图像）大小等于3m,方向由A点指向B点

U位移和时间的测量］

课时作业

1.下列物理量属于矢量的是（c）

A.路程B.体积C.位移D.质量

解析:矢量是既有大小又有方向的物理量，位移既有大小又有方向，是

矢量，而路程、体积和质量都没有方向，是标量，故A、B、D错误,C

正确。

2.（多选）关于时间间隔和时刻，下列说法正确的是（ACD）

A.物体在5s时指的是物体在5s末时,指的是时刻

B.物体在5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间间隔

C物体在第5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间间隔

D.第4s末就是第5s初,指的是时刻

解析:画出时间轴。

第一初第5s内第一末第”内

01234\5^-1nt/s

'第4s末

b--------------5s^----------------H

从时间轴上分析，选项A、C、D正确。

3.2020年3月10日上午8点20分，白老师给高一⑵班的同学上网

课,开始上课后，他先让学生自学了5分钟,接着讲了25分钟,然后让

学生巩固知识,上课共用了40分钟,在上午9点整下课。下列说法正

确的是（B）

A.40分钟是时刻B.上午8点20分是时刻

C.25分钟是时刻D.上午9点整是时间间隔

解析:40分钟是时间间隔,不是时刻,故A错误;上午8点20分是时刻,

故B正确;25分钟是时间间隔,故C错误;上午9点整是时刻,故D

错误。

4.如图所示,在距墙1m的A点,小球以某一速度冲向与墙壁固定的弹

簧，将弹簧压缩到最短时到达距墙0.2m的B点,然后又被弹回至距墙

L5m的C点静止,则从A点到C点的过程中，小球的位移大小和路程

分别是（D）

。丁

A.0.5m^1.3mB.0.8m、1.3m

C.0.8m、1.5mD.0.52.1m

解析:位移的大小等于初、末位置的距离，可知位移的大小等于A、C

两点的距离，即x=l.5m-lm=0.5m;路程等于运动轨迹的长度,可知

s=lm+1.5m-2X0.2m=2.1m,故D正确,A、B、C错误。

5.如图所示是一位同学使用打点计时器得到的两条纸带,他将纸带甲、

乙上下并排放在一起进行比较,在图中A、B两点之间，纸带甲、乙运

动的时间之比是(B)

A.1：1B.2：1

C.1：2D.无法比较

解析:假设打点计时器使用的是频率为f的交流电源,纸带上每打出

两个相邻点所经历的时间为T,所以纸带甲、乙上A、B两点间时间之

比为?畤q,B正确。

6.国庆盛典上,游行的队伍和彩车依次从天安门前经过，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0,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。这辆彩车最初位置和最终位置分别是

(B)

A.3km,2kmB.-3km,2km

C.3km,-2kmD.-3km,-2km

解析:坐标轴的正方向向西,则位置在原点以西为正,在原点以东为负,

彩车最初在原点以东且距原点3km处,所以最初位置是-3km,同理最

终位置是2km,故B正确。

7.质点运动的位移x与时间t的关系如图所示,其中运动方向发生变

化的是（C）

ABCD

解析:A项,质点位移由负值变到0,一直向一个方向运动,故A项错

误;B项,质点位移由正值变到0再变到负值,一直向一个方向运动,故

B项错误;C项,质点位移由0增大再减小到0,故运动方向发生变化，

故C项正确;D项,质点位移先由0增大后不变,故质点先朝一个方向

运动后静止，故D错误。

8.如图所示，自行车的车轮半径为R,车轮沿直线无滑动地滚动,当气

门芯由轮子的正上方第一次运动到轮子的正下方时，气门芯位移的大

小为（D）