新高考物理-第2节时间位移—教师版124.pdf

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1、第 2 节 时间 位移 学习目标要求 核心素养和关键能力 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和联系。3.知道矢量、标量及其区别。4.认识打点计时器，会使用打点计时器。5.知道位移和时间的测量方法，并初步理解位移时间图像。1.核心素养 能运用数学思维来描述时间、位置信息，科学推理得出描述运动的物理量。2.关键能力 利用数学方法解决物理问题的能力。知识点一 时刻和时间间隔 图中两位同学都提到“时间”，他们所说的“时间”意义相同吗？提示 不同。“上课时间”指的是一瞬间；“10 分钟的时间”指的是一段时间。时刻：表示某一时间点，在时间轴上用点来表示。时间间隔：表示某一时间段，

2、在时间轴上用线段来表示。联系：两个时刻之间的过程即为时间间隔。1.时刻与时间间隔的比较 时刻 时间间隔 物理意义 指某一瞬间 指两个时刻的间隔 描述对象 某一状态 某一过程 时间轴上 对应时间轴上的一个点 对应时间轴上的一段线段 描述关键词“第 n s 初”“第 n s 末”等“n s 内”“第 n s 内”“前 n s”“后 n s 内”等 2.时刻与时间间隔的表示方法(1)时刻：在时间轴上用点表示。(2)时间间隔：在时间轴上用线段表示。【例 1】关于时间和时刻，下列说法正确的是()A.物体在 5 s 时指的是时间 B.物体在 5 s 内指的是物体在 4 s 末到 5 s 末这 1 s 的时

3、间 C.物体在第 5 s 内指的是 5 s 的时间 D.“神舟十三号”载人飞船在北京时间 2021 年 10 月 16 时 00 时 23 分点火升空，此处指的是时刻 答案 D 解析 物体在 5 s 时指的是时刻，A 错误；物体在5 s 内指的是物体从开始到 5 s末这5 s 的时间，B 错误；物体在第 5 s 内指的是1 s 的时间，C 错误；“神舟十三号”载人飞船在北京时间2021年 10 月 16 时 00 时 23 分点火升空，此处指的是时刻，D 正确。【训练1】以下各种关于时间和时刻的说法中正确的是()A.列车员说“火车 8 点 42 分到站”指的是时间间隔 B.轮船船务员说“本班轮

4、船离港时间为 17 点 25 分”指的是时间间隔 C.“前 3 秒”“最后 3 秒”“第 3 秒内”指的都是时间间隔 D.“第 1 秒末”“最后 1 秒”指的都是时刻 答案 C 解析 列车员说“火车 8 点 42 分到站”指的是时刻，A 错误；轮船船务员说“本班轮船离港时间为17点25分”指的是时刻，B错误；“前3秒”“最后3秒”“第3 秒内”指的都是时间间隔，C 正确；“第 1 秒末”指的是时刻，“最后 1 秒”指的是时间间隔，D 错误。知识点二 位置和位移 中考结束后，小明准备从天津去上海参观复旦、交大等名校。他有三种方式可供选择：乘轮船、坐高铁和乘飞机。三种出行方式的路程是否相同？位置的

5、变化是否相同？提示 三种出行方式的运动路径不同，路程可能不同，位置变化相同。坐标系(1)建立目的：定量地描述物体的位置。(2)一维坐标系的三要素：原点、正方向和单位长度。位移和路程(1)路程：物体运动轨迹的长度。(2)位移 物理意义：描述物体(质点)位置的变化；定义：由初位置指向末位置的有向线段。矢量和标量 像位移这样既有大小又有方向的物理量是矢量。像温度、路程这样只有大小，没有方向的物理量是标量。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，如图所示。(1)物体的初、末位置：可用位置坐标 x1、x2表示。(2)物体的位移：xx2x1。(3)x 的绝对值表示位移的大小，x 的

6、正、负表示位移的方向，正值表示位移方向与 x 轴的正方向相同，负值表示位移方向与 x 轴的正方向相反。1.位置和位移(1)位置：质点在某时刻所在空间的一个点。为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。建立坐标系时，必须确定原点、正方向和单位长度。(2)位移：位置的变化，叫做位移。在坐标系中为有向线段。2.位移和路程 位移 路程 区别 物理意义 表示物体的位置变化 表示物体运动轨迹的长度 大小 等于初位置到末位置的距离，与运动轨迹无关 按运动轨迹计算的实际长度 标矢性 有方向，是矢量 无方向，是标量 联系(1)两者单位相同，在国际单位制中，其单位都是“米”(2)同一运

7、动过程中路程不小于位移大小，在单向直线运动中，位移大小等于路程【例 2】如图甲所示，一根细长的弹簧系着一小球，放在光滑桌面上，手握小球把弹簧拉长，放手后小球便来回运动，图中 B 为小球向右到达的最远位置。小球某次经过O点开始计时，其有关时刻的位置如图乙所示，若测得OAOC7 cm，AB3 cm，下列说法正确的是()A.0.20.8 s 内小球的位移大小是 7 cm，方向向右，经过的路程是 13 cm B.0.40.8 s 内小球的位移大小是 10 cm，方向向左，经过的路程是 10 cm C.0.20.6 s 内小球的位移大小是 0，经过的路程是 0 D.0.21.0 s 内小球的位移大小是

8、14 cm，方向向左，经过的路程是 21 cm 答案 B 解析 位移由运动的起点、终点决定，路程由实际路径决定，0.20.8 s 内小球的位移大小是 7 cm，方向向左，经过的路程是 13 cm，故 A 错误；0.40.8 s 内小球的位移大小是 10 cm，方向向左，经过的路程是10 cm，故 B 正确；0.20.6 s内小球的位移大小是0，经过的路程是6 cm，故 C 错误；0.21.0 s 内小球的位移大小是 14 cm，方向向左，经过的路程是 20 cm，故 D 错误。【训练 2】下列说法中正确的是()A.两个运动物体的位移大小均为 30 m，则这两个位移一定相同 B.做直线运动的两物

9、体的位移 x甲3 m，x乙5 m，则 x甲x乙 C.质点做直线运动时，路程等于位移的大小 D.一个运动的物体位移的大小，不会比同一过程的路程大 答案 D 解析 位移有方向，两个运动物体的位移大小均为 30 m，则这两个位移不一定相同，A 错误；做直线运动的两物体的位移 x甲3 m，x乙5 m，则 x甲x乙，因为正负号表示方向，不代表大小，B 错误；质点做往返直线运动时，路程大于位移的大小，C 错误；一个运动的物体位移的大小，不会比同一过程的路程大，因为两点间的线段最短，D 正确。知识点三 位移时间图像 位移时间图像 (1)xt 图像实质是位置时间图像，选取物体运动的初始位置为坐标原点 O，则位

10、置坐标与位移大小相等(xx)，位置时间图像就成为位移时间图像。(2)物理意义：xt 图像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坐标原点的位移。1.图像的信息 (1)任一时刻质点的位置。(2)质点在某段时间内发生的位移。(3)两图线的交点表示两质点在这一时刻位于同一位置，即相遇。(4)截距 若图像不过原点，如图中图线甲所示，表示质点的出发位置不在坐标原点，图线乙则代表 tt1时刻质点才开始运动。2.说明(1)xt 图像表示的是物体位移随时间变化的规律。(2)xt 图像描述的是物体做直线运动的规律，不是物体的运动轨迹。【例 3】(多选)如图所示是一辆

11、电动车做直线运动的 xt 图像，对应的线段所表示的运动，下列说法中正确的是()A.AB 段表示电动车静止 B.BC 段发生的位移大于 CD 段发生的位移 C.t3 s 时电动车离出发点最远 D.t5 s 时电动车回到出发点 答案 AC 解析 AB 段电动车位移不随时间变化，处于静止状态，选项 A 正确；BC 段发生的位移大小为 12 m4 m8 m，CD 段发生的位移大小为 12 m，所以 CD 段发生的位移大于 BC 段发生的位移，选项 B 错误；从题图可以看出 t3 s 时电动车离出发点最远，为 8 m，选项 C 正确；出发点的坐标为 4 m，t5 s 时电动车的坐标为 0，距离出发点 4

12、 m，选项 D 错误。【训练 3】一物体做直线运动，其位移时间图像如图所示，设向右为正方向，则在前 6 s 内()A.物体先向左运动，2 s 后开始向右运动 B.在 t2 s 时物体距出发点最远 C.前 2 s 内物体位于出发点的左方，后 4 s 内位于出发点的右方 D.在 t4 s 时物体距出发点最远 答案 D 解析 由题意知向右为正方向。由图像可知，物体从坐标5 m 处向右运动至 5 m处，然后返回至 4 m 处。物体在前 4 s 内一直向右运动，后 2 s 内向左运动，故 A、C 错误；在 t4 s 时物体距出发点最远，B 错误，D 正确。知识点四 位移和时间的测量 两种打点计时器(如图

13、所示)(1)电磁打点计时器 使用交变电源的计时仪器；工作电压约为 8 V，当电源频率是 50 Hz 时，每隔0.02_s 打一次点。(2)电火花计时器 使用 220 V 交变电源，当电源频率是 50 Hz 时打点周期是 0.02_s。时间的测量 从能够看清的某个点开始(起始点)，往后数出若干个点，数出时间间隔个数 n，则这段时间 t0.02n s。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。1.实验操作(1)把打点计时器固定在桌子上并将纸带穿过打点计时器的两个限位孔。(2)把打点计时器的两个接线柱接到交变电源上(电源频率为 50 Hz，电磁打点计时器接 8

14、 V 低压交变电源，电火花计时器接 220 V 交变电源)。(3)启动电源，用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源。(4)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。(5)用刻度尺测量出从起始点到第 n 个点的位移 x。2.注意事项(1)打点前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。(2)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)打点计时器不能连续工作太长时间，打完点之后应立即关闭电源。(4)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，即统一测量出各个计数点

15、到起始点之间的距离。(5)为减小实验误差，1、2、3、4不一定是连续的计时点，可以每 5 个点(中间隔4 个点)取一个计数点，此时两计数点间的时间间隔 T0.1 s。【例 4】(1)电磁打点计时器使用的电源是_(填“交变 8 V”或“交变 220 V”)电源，实验室使用我国民用电(频率 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_。(2)在“练习使用打点计时器”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的 A、B、C五个点进行研究，这五个点和刻度尺标度对应的位置如图所示。可求出 A、C 间的距离为_ cm，C、E 间的距离为_ cm。答案(1)交

16、变 8 V 0.1 s(2)3.15 6.15【训练 4】打点计时器是高中物理重要的实验仪器，关于图中甲、乙两种打点计时器，请回答下面的问题。(1)甲图是_计时器，电源采用的是_。(2)乙图是_计时器，电源采用的是_。(3)甲、乙两种打点计时器所用电源频率为 50 Hz，则打点周期分别为_s和_s。答案(1)电磁打点 8 V 交流电源(2)电火花 220 V 交流电源(3)0.02 0.02 解析 甲有复写纸，故为电磁打点计时器，采用的是 8 V 的低压交流电源；乙有墨粉纸盘，故为电火花计时器，采用的是220 V 的交流电源；两种打点计时器所用电源频率均为 50 Hz，则打点周期均为T150

17、s0.02 s。1.(时刻和时间间隔)下列关于甲、乙两图中计时数据的说法正确的是()A.图甲中博尔特百米夺冠成绩“9.58”是指时刻 B.图乙中的列车到点“16：30”是指时间间隔 C.图乙中的列车“晚点 1 小时 8 分”是指时间间隔 D.甲、乙两图中所列计时数据均指时间间隔 答案 C 解析 图甲中博尔特百米夺冠成绩“9.58”是指时间间隔，选项 A 错误；图乙中的列车到点“16：30”是指时刻，选项 B 错误；图乙中的列车“晚点 1 小时 8 分”是指时间间隔，即时间，选项 C 正确，D 错误。2.(位移和路程)关于质点的位移和路程，下列说法正确的是()A.位移是矢量，位移的方向即质点运动

18、的方向 B.位移的大小不会比路程大 C.路程是标量，等于位移的大小 D.当质点做直线运动时，路程等于位移的大小 答案 B 解析 位移是矢量，其大小等于从初位置指向末位置的有向线段的长度，其方向由初位置指向末位置，而不一定是质点运动的方向，A 项错误；当物体从初位置运动到末位置时，其运动轨迹可能是直线，也可能是曲线，如质点沿曲线 ABC 从A 到达 C，路程是曲线 ABC 的长度，而位移大小是线段 AC 的长度，方向由 A 指向 C(如图甲所示)；同样，质点沿直线从 A 点经 B 点到 C 点，又从 C 点返回 B 点，质点通过的路程是线段 AC 的长度加 CB 的长度，而质点的位移大小是线段

19、AB 的长度，方向由 A 指向 B(如图乙所示)，B 项正确，C 项错误；只有在质点做单向直线运动时，位移的大小才等于路程，D 项错误。3.(位移时间图像)(多选)如图所示为 A、B 两个物体从 O 点开始运动的位移时间图像的一部分。从 A、B 两物体的位移时间图像可知，下列说法中正确的是()A.A、B 两物体的运动方向相同 B.A 物体 4 s 内发生的位移是 10 m C.B 物体发生 10 m 位移的时间是 4 s D.A、B 两物体同时开始运动 答案 ACD 解析 A、B 两物体的运动图线相对时间轴的倾斜方向相同，即 A、B 两物体的运动方向相同，选项 A 正确；由题图可知，B 物体在

20、 4 s 内的位移是 10 m，A 物体在 4 s 内的位移为 20 m，选项 B 错误，C 正确；A、B 两物体都是从 0 时刻开始运动，选项 D 正确。4.(练习使用打点计时器)下列关于打点计时器的说法正确的是()A.打点计时器使用低压直流电源 B.电火花计时器使用 8 V 交变电源 C.使用电磁打点计时器打出的纸带相邻的两个点的时间间隔为0.02 s(电源频率为50 Hz)D.使用打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为 0.01 s(电源频率为 50 Hz)答案 C 题组一 时刻和时间间隔 1.关于时间和时刻，下列说法中正确的是()A.第 2 s 末就是第 3 s 初，指的是时间 B

21、.物体在 10 s 时指的是物体在 10 s 初时，指的是时刻 C.物体在 10 s 内指的是物体在 9 s 末到 10 s 初这 1 s 的时间 D.物体在第 12 s 内指的是物体在 11 s 末到 12 s 末这 1 s 的时间 答案 D 解析 前一秒末和后一秒初是同一时刻，即第 2 s 末就是第3 s 初，指的是时刻，故 A 错误；10 s时指的是 11 s 初这一时刻，故 B 错误；10 s 内指的是前 10 s 这一段时间，故 C 错误；物体在第 12 s 内指的是物体在 11 s 末到 12 s 末这 1 s 的时间，故 D 正确。2.下列关于时间和时刻的说法中，表示时间的是()

22、A.D2352 次动车于 13 时 13 分到达福州站 B.中央电视台每天的午间新闻于 12：00 开播 C.第 49 颗北斗导航卫星的设计使用年限为 2 年 D.北京冬奥会开幕式于 2022 年 2 月 4 日晚 8 点开始 答案 C 解析 D2352 次动车于 13 时 13 分到达福州站，指的是时刻，选项 A 错误；中央电视台每天的午间新闻于 12：00 开播，指的是时刻，选项 B 错误；第 49 颗北斗导航卫星的设计使用年限为 2 年，指的是时间，选项 C 正确；北京冬奥会开幕式于 2022 年 2 月 4 日晚 8 点开始，指的是时刻，选项 D 错误。3.(多选)关于时刻和时间间隔，

23、下列说法正确的是()A.老师说：“明天早上 8 点上课，上课 45 分钟。”其中“8 点”指的是时刻，“45分钟”指的是时间间隔 B.小王迟到了，老师对他说：“为什么你现在才来？你早该到校了。”其中“早”指的是到校的时间间隔 C.小王说：“我早已从家里出来了，因为今天公共汽车晚点了。”其中“早”指的是时间间隔 D.老师说：“希望你下次在 7 点 50 分以前到校。”其中“7 点 50 分”指的是时刻 答案 AD 解析“8 点”指时刻，“45 分钟”指时间间隔，A 正确；B 和 C 中的“早”均指时刻，故 B、C 均错误；“7 点 50 分”指时刻，故 D 正确。题组二 位移和路程 4.(多选)

24、物体做直线运动时可以用一维坐标系来描绘物体的运动情况，坐标轴上的坐标表示物体的位置。物体在时刻 t1处于位置 x1，在时刻 t2运动到位置 x2，那么用坐标的变化量 xx2x1表示物体的位移。如图所示，一个物体从 B 运动到 C，它的位移 x14 m5 m9 m；从 C 运动到 A，它的位移为 x22 m(4 m)6 m。下列说法中正确的是()A.C 到 A 的位移 x2大于 B 到 C 的位移，因为正数大于负数 B.B 到 C 的位移大于 C 到 A 的位移，因为符号只表示位移的方向，不表示大小 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 B 到 A 的位移 xx1x2 答

25、案 BD 解析 位移是矢量，“”、“”表示位移的方向，而不表示位移的大小，从B 到 C 的位移大于从 C 到 A 的位移，故选项 A 错误，B 正确；位移可以比较大小，比较大小时不考虑正负号，只比较绝对值，故选项 C 错误；从 B 到 A 的位移 x2 m5 m3 m 即 xx1x2，故选项 D 正确。5.若规定向东方向为位移的正方向，今有一个皮球停在水平面上某处，轻轻踢它一脚，使它向东做直线运动，经 5 m 时与墙相碰后又向西做直线运动，经 7 m 后停下。上述过程中皮球通过的路程和位移分别是()A.12 m，2 m B.12 m，2 m C.2 m，2 m D.2 m，2 m 答案 B 解

26、析 如图所示，设皮球开始时停在 A 点，与墙壁碰撞反弹后最终停在 B 点，则皮球通过的路程为 5 m7 m12 m；位移为从A 到 B 的有向线段，长度为2 m，方向向西，故位移为2 m，故选项B 正确。6.400 m 比赛中终点在同一直线上，但起点不在同一直线上，如图所示，关于这样的做法，下列说法正确的是()A.这样做的目的是使参加比赛的同学位移大小相同 B.这样做的目的是使参加比赛的同学路程相同 C.这样做的目的是使参加比赛的同学所用时间相同 D.这样的做法其实是不公平的，明显对外侧跑道的同学有利 答案 B 解析 400 m 比赛中，因为跑道外圈半径大于里圈半径，当终点在同一直线上时，起点

27、就不在同一直线上，这样做的目的是使参加比赛的同学路程相同，B 正确。题组三 位移时间图像 7.(多选)甲、乙两物体在同一直线上运动的 xt 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 答案 ACD 解析 在题图所示直线运动的 xt 图像中，图线与纵轴的交点表示出发时物体离原点的位移。当直线与 t 轴平行时，物体位置没有变化，故处于静止状态，两直线的交点表示两物体处在同一位置，即在这一时刻两物体相遇，故 A、C、D 正确。8.(多选)如图所示为甲

28、、乙两物体相对于同一参考系的 xt 图像。下列说法正确的是()A.甲、乙两物体的出发点相距 x0 B.甲物体比乙物体早出发的时间为 t1 C.甲、乙两物体同向运动 D.甲、乙两物体在 t2时刻相遇 答案 ABD 解析 甲物体在 t0 时刻出发，其运动方向与规定的正方向相反，出发点距原点的距离为 x0；乙物体在 tt1时刻从原点出发，其运动方向沿规定的正方向，两物体运动方向相反，故 A、B 正确，C 错误；甲、乙两物体在 t2时刻处于同一位置，即相遇，故 D 正确。题组四 位移和时间的测量 9.(1)打点计时器是记录做直线运动物体的_和_的仪器。电火花计时器是其中的一种，其工作电压是_，电火花计

29、时器靠电火花和墨粉打点，当交变电源的频率为 50 Hz 时，它每隔_ s 打一次点。(2)以下是练习使用电火花计时器的部分实验步骤，其中正确的操作是_。A.把打点计时器固定在桌子上，把墨粉纸套在纸盘轴上，让纸带穿过限位孔 B.把打点计时器与 8 V 低压交变电源相连 C.用手水平拉动纸带，然后启动电源 D.关闭电源，取下纸带，用刻度尺测量某计数点与计时起点的距离 x0，并算出时间 t 答案(1)时间 位移 220 V 0.02(2)AD 10.(2021台州市高一期末)如图所示，小明在游泳池中沿直线游泳，从 a 点出发，经 b、c、d 再返回 a 点，若以 b 点为坐标原点，以向右为正方向建立

30、一维坐标系，则()A.从 b 经 c、d 再返回到 a 点，路程为 50 m B.从 b 经 c、d 再返回到 a 点，位移大小为20 m C.a 点位置坐标为20 m D.从 a 点出发，经 b、c、d 再返回到 a 点，位移为20 m 答案 C 解析 以 b 点为坐标原点，从 b 经 c、d 再返回到 a 点，路程为(502020)m20 m50 m80 m，位移大小为 20 m，方向由 ba，A、B 错误；a 点坐标为20 m，C 正确；从 a 点出发，经 b、c、d 再返回到 a 点，位移为 0，D 错误。11.(多选)如图所示为甲、乙两人在同一直线上运动的位移图像，下列关于图像的分析

31、正确的是()A.02 s 内，甲、乙两人同向而行 B.02 s 内，甲、乙两人相遇一次 C.05 s 内，甲走的路程比乙走的路程多 D.05 s 内，甲的位移比乙的位移大 答案 BD 解析 02 s 内甲的位移不断减小，乙的位移不断增大，甲、乙的运动方向相反，故 A 错误；xt 图线的交点表示两者相遇，根据图像可得出甲、乙在 02 s 内相遇一次，故 B 正确；在前 5 s 内，乙沿正方向运动60 m，静止2 s 后又沿负方向运动 30 m，即乙走的路程为 90 m，甲走的路程为 60 m，故甲走的路程比乙走的路程少，故 C 错误；在前 5 s 内，甲的位移大小为 x甲60 m，乙的位移大小为 x乙30 m030 m，故甲的位移比乙的位移大，故 D 正确。12.某一做直线运动的物体的 xt 图像如图所示，根据图像求：(1)物体距出发点的最远距离；(2)前 4 s 内物体的位移；(3)前 4 s 内物体通过的路程。答案(1)4 m(2)2 m(3)10 m 解析(1)物体距出发点的最远距离 xm4 m。(2)前 4 s 内物体的位移 xx2x1(20)m2 m。(3)前 4 s 内物体通过的路程为 ss1s2s34 m4 m2 m10 m。