新教材适用2023_2024学年高中物理全一册学案打包34套新人教版必修第一册.zip

第一章运动的描述第一章运动的描述情境导入我们生活在一个运动的世界之中，翱翔的雄鹰、呼啸的飞机、轰鸣的战车、远航的巨轮从浩瀚的宇宙到微小的粒子，自然界中的一切物体，都在不停地运动。在这一章里，我们将初步学习、研究如何描述物体的运动。1.质点参考系1.质点参考系课程标准1经历质点模型的建构过程，了解质点的含义。2知道将物体抽象为质点的条件，能将特定实际情境中的物体抽象成质点。3体会构建模型的思维方式，认识物理模型在探索自然规律中的作用。素养目标物理观念知道质点的定义、参考系的概念科学思维理解质点的含义，并能分析不同情境下物体是否能看作质点。理解静止和运动的相对性，物体的运动和静止是相对参考系而言的。科学态度与责任结合生活实际，理解准确描述物体运动的方法，并能科学地判断物体的运动和静止知识点 1物体和质点1质点的定义：忽略物体的_大小_和_形状_，把物体简化为一个具有_质量_的点，这样的点称为质点。2把物体看作质点的条件：物体的_大小_和_形状_对研究问题的影响可以忽略。3理想化模型：在物理学中，突出问题的_主要因素_，忽略_次要因素_，建立_理想化_的物理模型，是经常采用的一种科学研究方法。质点就是一种理想化模型，实际并不存在。注意：在高中物理中，我们主要研究那些能够简化为质点的物体的运动，所以常常不区分“物体”和“质点”两个词。微训练1根据预习内容，判断下列说法正误：(1)自然界中没有绝对静止的物体。()(2)很小的物体一定能看作质点，较大的物体有时也能看作质点。()(3)质点是为了突出问题的主要因素，忽略次要因素而建立的理想化模型。()2(2023浙江宁波期中)下列说法正确的是(C)A研究足球运动员如何才能踢出“香蕉球”时，可以把足球看作质点B研究火车经过电线杆所用的时间，可以把火车看作质点C研究运动员参加 200 m 比赛时的平均速度，可以将运动员看成质点D研究体操运动员在平衡木上做整套动作时，运动员身体各部分的速度可视为相同解析：研究足球运动员如何才能踢出“香蕉球”时，足球的大小不能忽略，不可以把足球看作质点，选项 A 错误；研究火车经过电线杆所用的时间，火车的大小不能忽略，不可以把火车看作质点，选项 B 错误；研究运动员参加 200 m 比赛时的平均速度，运动员的大小可忽略不计，可以将运动员看成质点，选项 C 正确；研究体操运动员在平衡木上做整套动作时，运动员身体各部分的速度不一定是相同的，选项 D 错误。知识点 2参考系1定义：在描述一个物体的运动时，首先要选定某个其他物体作为参考，这种用来作为_参考_的物体叫作参考系。2参考系的选取(1)参考系的选取是_任意_的，但选取的参考系不同，结论往往_不同_，通常选_地面_为参考系。(2)参考系既可以是_静止_的物体，也可以是_运动_的物体。注意：物体被选作参考系后，就认为该物体是静止的。微训练1根据预习内容，判断下列说法正误：(1)参考系必须选取地面或相对于地面静止的其他物体。()(2)选取的参考系不同，对同一个物体运动的描述也往往不同。()(3)“坐地日行八万里”所对应的参考系是地面。()2跳伞运动员从飞机上跳伞，飞行员观察到跳伞运动员沿直线下落，而地面上的人观察跳伞运动员却沿曲线下落，为什么？答案：飞行员选择飞机作为参考系，而地面上的人选择地面作为参考系。探究质点要点提炼1对质点的理解(1)质点是用来代替物体的有质量的点，其突出的特点是“具有质量”，但是质点没有大小、体积、形状，与几何中的“点”有本质区别。(2)质点是一种“理想化模型”。2实际物体可看成质点的常见情况物体能否被视为质点，不是取决于物体的大小，而是看物体的形状和大小对研究问题的结果的影响是否可忽略。同一物体在不同的问题情景中有的可视为质点，有的则不能视为质点。典例剖析典题 1(2023江苏连云港高一期中)关于质点的下列说法，正确的是(D)A甲图中，仿生学家研究老鹰飞行动作时，把老鹰看作质点B乙图中，专家为高铁列车设计建造站台时，把高铁列车看作质点C丙图中，足球运动员要踢出旋转前进的“香蕉球”，把足球看作质点D丁图中，科学家研究地球公转时在轨道上的位置，把地球看作质点解析：仿生学家研究老鹰飞行动作时，老鹰的大小、形态对研究有影响，不能把老鹰看作质点，故 A 错误；专家为高铁列车设计建造站台时，涉及高铁列车的长、宽、高等因素，不能把高铁列车看作质点，故 B 错误；足球运动员要踢出旋转前进的“香蕉球”，需要把握足球的旋转方向、角度等，不能把足球看作质点，故 C 错误；科学家研究地球公转时在轨道上的位置，地球的大小和形状远小于轨道半径，可以忽略不计，可以把地球看作质点，故 D 正确。思维升华：(1)质点要突出“具有质量”和“占有位置”的特点，质点没有大小和形状，它的质量就是它所代替的物体的质量。(2)质点没有大小和形状，因而质点是不可能转动的，任何转动的物体在研究其自转时都不可简化为质点。对点训练 天问二号预计 2025 年发射，现在已经进入初样研制阶段，如图为国家航天局发布的我国“天问一号”火星探测任务着陆和巡视探测系列实拍影像，图中所示是 WIFI分离相机记录火星车“祝融号”在着陆平台附近后退移动和原地转弯过程中的一幅画面。下列情况中火星车一定可视为质点的是(C)A火星车转弯时B在火星表面穿越狭窄山谷时C确定火星车在火星表面相对位置时D火星车驶离着陆平台过程中解析：在火星车转弯时，或者在火星表面穿越狭窄山谷时，或者火星车驶离着陆平台过程中，火星车的大小不能忽略不计，不能看作质点；而在确定火星车在火星表面相对位置时，火星车的体积形状可视为次要因素而忽略，因此可视为质点。探究参考系,要点提炼1选择参考系的意义：要描述一个物体的运动，必须首先选好参考系。只有选定参考系后，才能研究物体做怎样的运动。2选择参考系的原则：(1)选取参考系一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定。(2)参考系的选取可以是任意的。在实际问题中，参考系的选取应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则。(3)在比较不同物体的运动时，应选择同一参考系。3参考系的四个特性相对性用来做参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动的还是静止的，都是相对于参考系而言的。任意性参考系的选择具有任意性，但应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。同一性比较不同物体的运动时，应该选择同一参考系。差异性同一运动选择不同的参考系，观察结果可能不同。(1)分析具体的问题时，选择合适的物体作为参考系，可使问题变得简单。(2)解题过程中，如果选地面作为参考系可以不指明，但选其他物体作为参考系时必须指明。典例剖析典题 2(2023江苏海安县实验中学高一月考)如图是某摄形师“追拍法”的成功之作，在该摄影师眼中飞翔的小鸟是静止的，而模糊的背景是运动的，摄影师用自己的方式表达了运动之美。请问摄影师选择的参考系是(B)A静止的树木B飞翔的小鸟C小河内的流水D静止于地面上的人解析：由于小鸟和摄影师以相同的速度运动，故以小鸟作为参考系，记者是静止的，故小鸟的图片是清晰的，但由于背景相对于小鸟是运动的所以背景相对于摄像机是运动的，所以拍摄的背景是模糊的。故在“追拍法”中摄影师选择的参考系是小鸟。对点训练(多选)(2023河南鹤壁高一阶段练习)在平直公路上，甲乘汽车以 10 m/s 的速度运动，乙骑自行车以 5 m/s 的速度运动，则甲、乙(CD)A同向运动时，甲观察到乙以 5 m/s 的速度远离B同向运动时，乙观察到甲以 5 m/s 的速度靠近C背离运动时，甲观察到乙以 15 m/s 的速度远离D相向运动时，乙观察到甲以 15 m/s 的速度靠近解析：同向运动时，若甲在前乙在后，甲观察到乙以 5 m/s 的速度远离，乙观察到甲以 5 m/s的速度远离；若乙在前甲在后，甲观察到乙以 5 m/s 的速度靠近，乙观察到甲以 5 m/s 的速度靠近，即观察结果与甲、乙的位置有关，A、B 错误；背离运动时，两者相互远离，相对速度为 15 m/s，甲观察到乙以 15 m/s 的速度远离，C 正确；相向运动时，两者相互靠近，相对速度也为 15 m/s，乙观察到甲以 15 m/s 的速度靠近，D 正确。质点模型的建立思想在物理学研究中，研究对象受许多因素的影响，如果同时考虑这诸多因素，那就无法使用数学知识达到定量研究的目的。在一定条件下我们把非本质的次要因素找出来，加以剔除，抓住其主要因素和本质特征并进行抽象概括、研究，这种研究方法被称为物理学中的理想化方法。用这种方法将研究对象(物体、过程等)简化成抽象模型，我们称之为物理学中的理想化模型。除质点外，在学习中还会接触到许多理想化模型，例如光线、光滑面等，它们在现实中并不存在，都只是理想化模型。理想化模型的要点如下：(1)“理想化模型”是为了使研究的问题简化方便而进行的一种科学的抽象，实际并不存在。(2)“理想化模型”是以研究目的为出发点，突出问题的主要因素，忽略次要因素而建立的“物理模型”。(3)“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的近似反映，是物理学中经常采用的一种科学研究方法。案例(2023上海宝山高一考试)东方绿舟划龙舟，可以培养团队协作能力。当龙舟靠岸时，细心的同学注意到，一位师傅用细长的钩子稳稳地拉住船身不动。我们来分析师傅各部位的受力情况。在分析受力过程中，以下说法正确的是(C)这位师傅可以看作质点这位师傅不可以看作质点这根细长的钩子的质量可以被忽略这根细长的钩子的质量不可以被忽略ABC D解析：我们在分析师傅各部位受力过程中，需要考虑到师傅的动作从而找到力的方向，则这位师傅不可以看作质点，错误，正确；由题知钩子是细长的且钩子的重力相对于钩子对船的拉力很小，则这根细长的钩子的质量可以被忽略，正确、错误。故选 C。核心素养科学思维引入“理想化模型”的概念，可以使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差。现实生活中，有许多实际的事物与这种“理想化模型”十分接近。因此在一定的场合、条件下，可以把实际事物当作“理想化模型”来处理。一、质点的判定1(2023山东济南高一期末)我国发射的“嫦娥四号”探测器首次着陆月球表面，“玉兔二号”顺利从“嫦娥四号”上登录到月球表面进行探月工作。下列有关说法正确的是(B)A研究“嫦娥四号”探测器着陆姿势时，可以把探测器看作质点B研究“玉兔二号”在月球的运动轨迹时，可以把“玉兔二号”看作质点C研究“玉兔二号”在月球的运动轨迹时选择的参考系是地球D研究“嫦娥四号”探测器着陆过程的运动轨迹时不可以将探测器看作质点解析：研究“嫦娥四号”探测器着陆姿势时，不能忽略“嫦娥四号”探测器大小和形状，不可以把探测器看作质点，故 A 错误；研究“玉兔二号”在月球的运动轨迹时，可以忽略“玉兔二号”的大小和形状，把“玉兔二号”看作质点，故 B 正确；研究“玉兔二号”在月球的运动轨迹时选择的参考系是月球表面，故 C 错误；研究“嫦娥四号”探测器着陆过程的运动轨迹时，能忽略“嫦娥四号”探测器大小和形状，可以将探测器看作质点，故 D 错误。2(2023河南开封高一统考期中)当地时间 2022 年 7 月 12 日，美国国家航空航天局(NASA)正式公布了詹姆斯韦伯空间望远镜拍摄的一批全彩色照片。如图所示是史蒂芬五重星系，它是一个由 4 个星系组成的星系群，距离地球约 3 亿光年。照片中还包含着银河系内恒星，更小星点是在上百亿光年外的星系。查阅信息知太阳到银河系中心的距离约为 2.6 万光年。下列说法正确的是(B)A恒星很大，任何情况下都不能把恒星视为质点B在研究太阳系绕银河系中心运动时，可以将太阳系视为质点C在研究星系的内部结构时，可以把星系视为质点D在研究史蒂芬五重星系的内部结构时，可以将其视为质点解析：能不能看作质点，关键看所研究的问题与物体的大小、形状、体积有没有关系及影响程度，若有关系就不能看作质点，若没有关系就可以看作质点，所以要具体问题具体分析，恒星在某些情况下也可以看成质点，故 A 错误；在研究太阳系绕银河系中心运动时，太阳系的大小可以忽略不计，可以将太阳系视为质点，故 B 正确；在研究星系的内部结构时，星系的大小、体积、形状等在研究内部结构时是不能忽略的，所以不可以把星系视为质点，故 C 错误；在研究史蒂芬五重星系的内部结构时，星系的大小、体积、形状等是不能忽略的，所以不可以将其视为质点，故 D 错误。二、参考系与运动3(2023广东广州高一期末)我们描述某个物体的运动时，总是相对一定的参考系而言的。下列说法正确的是(B)A我们说：“太阳东升西落”，是以太阳为参考系的B我们说：“地球围绕太阳转”，是以太阳为参考系的C我们说：“同步卫星在高空静止不动”，是以太阳为参考系的D坐在火车上的乘客看到铁路旁的树木、电线杆迎面向他飞奔而来，乘客是以地球为参考系的解析：“太阳东升西落”，是以地球为参考系的，A 错误；“地球围绕太阳转”，是以太阳为参考系的，B 正确；“同步卫星在高空静止不动”，是以地球为参考系的，C 错误；坐在火车上的乘客看到铁路旁的树木、电线杆迎面向他飞奔而来，乘客是以火车或他自己为参考系的，D错误。4(2023陕西榆林高一阶段练习)旅客A在 2 m/s 输送带上以 2 m/s 的速度与输送带同方向奔跑，旅客B以地面为参考系推测旅客A的速度是(C)A2 m/s B3 m/s C4 m/s D5 m/s解析：旅客B以地面为参考系推测旅客A的速度是 2 m/s2 m/s4 m/s，故选 C。第 1 课时时间位移第 1 课时时间位移课程标准1知道时刻和时间间隔的区别和联系，能在具体情况下识别时刻和时间间隔。2理解位移的概念，掌握位移和路程的区别和联系。3认识矢量和标量，知道二者在计算时方法的不同。素养目标物理观念理解时刻和时间间隔、位置和位移的概念科学思维会在一维坐标系中描述物体运动的位置和位移科学态度与责任理解时间间隔和时刻，路程和位移的含义，并会在实际的生活中应用知识点 1时刻和时间间隔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。微训练1根据预习内容，判断下列说法正误：(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。()2(2023广东江门高一阶段练习)以下的计时数据，指时间间隔的是(B)A学校每天 7：30 准时上课B每节课 40 minC物理考试 15：40 结束D中秋晚会 20：00 开始解析：学校每天 7：30 准时上课是一个时间点，所指为时刻，故 A 错误；每节课 40 min 指的是一个时间段，因此为时间间隔，故 B 正确；物理考试 15：40 结束，指的是一个时间点，为时刻，故 C 错误；中秋晚会 20：00 开始是指一个时间点，为时刻，故 D 错误。知识点 2位置和位移1坐标系的作用：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：物体_运动轨迹_的长度。4位移(1)定义：由_初位置_指向_末位置_的有向线段，用来描述物体的位置变化，用符号x表示。(2)大小和方向：有向线段的_长度_等于位移的大小，方向由初位置指向末位置。5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，如温度、路程等。微训练1根据预习内容，判断下列说法正误：(1)2022 年北京冬奥会上，任子威在短道速滑男子 1 000 米决赛中，以 1 分 26 秒 768 的成绩为中国队夺得金牌，其中的 1 000 米指位移。()(2)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。()(3)一个物体的位移为零，路程也一定为零。()2(2023北京西城高一统考期末)如图所示，探险家甲从A走到B，又从B走到C。若探险家乙从A出发沿直线到达C。甲、乙两位探险家的(B)A路程相同，位移相同B路程不同，位移相同C路程相同，位移不同D路程不同，位移不同解析：位移是初位置指向末位置的有南向线段，则甲、乙两位探险家的位移相同；路程是运动轨迹的长度，甲、乙两位探险家的轨迹不同，则路程不同。故选 B。知识点 3直线运动的位移1直线运动的位置与位移的关系如图所示，一个物体沿直线从A运动到B，如果A，B两位置坐标分别为xA和xB，那么，质点的位移 x_xBxA_，即位置坐标的变化量表示位移。2直线运动中位移的方向在直线运动中，位移的方向可以用正、负号表示，正号表示_位移与规定正方向相同_，负号表示_位移与规定的正方向相反_。微训练根据预习内容，判断下列说法正误：(1)在一维坐标系中，物体的位移等于其位置坐标。()(2)在一维坐标系中，x的正负可表示物体位移的方向。()探究 时刻和时间间隔要点提炼时刻时间间隔概念表示某一瞬间。两个时刻之间的间隔。物理意义是事物运动、发展、变化所经历的各个状态先后顺序的标志，是状态量。是事物运动、发展、变化所经历的过程长短的量度，是过程量。用时间轴上的点表示。用时间轴上的一段线段表示。表示方法描述关键词“初”“末”“时”，如“第 1 s 末”，“第2 s 初”，“3 s 时”“内”，如“第 2 s 内”，“前 3 s内”联系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，好比一段录像；时刻可以显示运动的一瞬间，好比一张照片生活中有时使用的物理概念不是十分严谨的，所以判断生活中的物理概念要注意结合具体的生活情景。典例剖析典题 1(2023四川成都高一期末)根据如图所示的时间坐标轴，下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是(B)At3表示时刻，称为第 2 s 末或第 3 s 内，也可以称为 3 s 时Bt3t4表示时间间隔，称为第 4 s 内C0t2表示时间间隔，称为最初 2 s 内或第 2 s 内Dtn1tn表示时间间隔，称为前n s 内解析：时刻具有瞬时性的特点，是变化中的某一瞬间通常与物体的状态相对应；时间间隔具有连续性的特点，与某一过程相对应。t3表示时刻，称为第 3 s 末或第 4 s 初，故 A 错误；t3t4表示时间间隔，称为第 4 s 内，故 B 正确；0t2表示时间间隔，称为前 2 s 内或最初 2 s内，第 2 s 内表示 1 s 末到 2 s 末这 1 s 的时间间隔，故 C 错误；tn1tn表示时间间隔，称为第n s 内，故 D 错误。思维升华：时间和时刻的两种判断方法(1)根据上下文判断：分析所给的说法，根据题意去体会和判断，时刻对应的是某一事件或运动的状态，时间对应的是事件或运动的发生过程。(2)利用时间轴判断。画出时间轴，把所给的时刻和时间表示出来，对应一个点的是时刻，对应一段线段的是时间。对点训练(2023河南洛阳高一阶段练习)关于时间间隔和时刻，下列说法中正确的是(D)A第 2 s 末就是第 3 s 初，指的是时间间隔B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 的时间间隔D物体在第 12 s 内指的是物体在 11 s 末到 12 s 末这 1 s 的时间间隔解析：前一秒末和后一秒初指的是同一时刻，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 0 到 10 s 末这一段时间间隔，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 的时间间隔内，故 D 正确。探究 位移和路程要点提炼1位移和路程的区别与联系路程位移意义表示运动轨迹的长度表示位置变化的大小和方向区别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)联系(1)两者单位相同，都是米(m)(2)位移的大小小于等于路程。在单向直线运动中，位移的大小与路程相等。2矢量和标量的区别(1)矢量是有方向的，标量没有方向。(2)标量的运算法则为算术运算法则，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。(3)矢量由于具有方向性，故不可以比较大小但可比较矢量数值的大小即比较其数值的绝对值的大小，“”“”号只代表方向。(1)如果某段时间内某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。典例剖析典题 2(2023河北高一假期作业)如图所示是一个半径为R的太极图简化版，中央部分是两个半圆，练功人从A点出发沿ABCOADC行进，最后到达C点，在整个过程中，此人所经过的路程和位移大小分别为(A)A3R,2R B3R,3RC4R,4R D4R,2R解析：路程是运动轨迹的长度，根据题意可知，人经过的路程为大圆的周长和小圆周长的和，则经过的总的路程为s2R2R23R；位移是指从初位置到末位置的有向线段，则人所经过的位移大小为x2R。故选 A。规律方法：确定物体位移和路程的方法(1)确定研究对象和研究过程。(2)找出该过程中物体的初位置和末位置，则由初位置指向末位置的有向线段就是位移。线段的长度表示位移的大小，方向表示位移的方向。(3)建立位置坐标系，画出物体的实际运动轨迹示意图，轨迹的长度就是路程。对点训练(2023四川泸州高一期末)某物体在水平面上向正南方向运动了 20 m，然后又向正北方向运动了 30 m，对于这一过程，下列说法正确的是(B)A物体的路程是 10 mB物体的位移大小是 10 m，方向向北C物体的位移大小是 10 m，方向向南D物体的位移大小是 50 m，方向向北解析：路程是物体实际轨迹的长度，物体先向正南方向运动了 20 m，然后又向正北方向运动了 30 m，实际运动的轨迹长度是 50 m，故路程是 50 m，故 A 错误；物体的终点位于起点正北 10 m 处，故物体的位移大小是 10 m，方向向北，故 B 正确，C、D 错误。探究 直线运动的位置和位移要点提炼研究直线运动时在物体运动的直线上建立直线坐标系。(1)质点的位置用坐标值表示，位移用坐标的变化量表示。(2)位移 xx2x1，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。典例剖析典题 3(多选)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 x表示物体的位移。如图所示，一个物体从A运动到C，它的位移 x14 m5 m9 m；从C运动到B，它的位移为 x21 m(4 m)5 m。下列说法中正确的是(BD)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的位移的大小大于从C到B的位移的大小，因为符号表示位移的方向，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A到B的位移 xx1x2思路引导：明确位移是矢量，其“”“”只表示方向。解析：位移是矢量，“”“”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B的位移，选项 A、C 错误，选项 B 正确；从A到B的位移 x1 m5 m4 m，即 xx1x2，故选项 D 正确。思维升华：直线运动的位置和位移规律直线运动的位置和位移Error!Error!对点训练(2023天津红桥高一统考期末)从高出地面 3 m 的位置竖直向上抛出一个小球，它上升 5 m 后回落，最后到达地面。如图所示，分别以地面和抛出点为原点建立一维坐标系，方向均以向上为正，则竖直向上抛出小球的坐标和位移是(D)A以地面为坐标原点，从抛出点到落地点的位移是 3 mB以地面为坐标原点，从抛出点到最高点的位移是 8 mC以抛出点为坐标原点，从抛出点到落地点的位移是 3 mD以抛出点为坐标原点，从抛出点到落地点的位移是3 m解析：以地面为坐标原点，从抛出点到落地点的位移是3 m；从抛出点到最高点的位移是5 m，A、B 错误；以抛出点为坐标原点，从抛出点到落地点的位移是3 m，C 错误，D 正确。物理建模思想的应用案例甲同学拿出了一枚 1 元硬币，乙同学找来了一把刻度尺，他们想办法测出了硬币的直径d2.5 cm，然后让硬币在水平课桌上沿直线滚动了 10 圈，他们通过观察和猜想，提出了下列问题。请你帮他们解决所提出的问题。(1)硬币圆心的位移大小和路程相同吗？各是多少？(2)硬币圆周上的每一点的路程和位移的大小是否相同？解析：如图所示，图中虚线OO、AA分别表示硬币沿直线滚动一圈后圆心和圆周上的一点A的运动轨迹，已知硬币的直径d2.5 cm，则由图可知：(1)硬币圆心的位移大小和路程相等，即xs2.510 cm78.5 cm。(2)硬币沿直线滚动 10 圈的过程中，硬币圆周上的每一点的位移大小均为 78.5 cm。硬币圆周上的每一点滚动一圈的运动轨迹为一曲线，如图中虚曲线所示，硬币沿直线滚动 10 圈的过程中，圆周上每一点的路程为图中虚曲线长度的 10 倍，故其路程和位移的大小不同。答案：(1)相同，均为 78.5 cm(2)不相同核心素养科学思维本题以生活中常见的硬币滚动为情景，需要学生构建硬币滚动时位移和路程变化情况的模型，体现出物理学科与生活的紧密联系以及新高考对学生学科素养的要求。一、时刻和时间1(2023天津红桥高一统考期末)用如图显示时刻和时间间隔，以下图描述中，所指为时刻的是(B)A学校每节课 45 minB学校每天上午 8 时开始上课C每节课后休息 10 minD图中横轴上 8 和 9 之间相差 1 h解析：时刻指时间轴上的一个点，而时间间隔是指时间轴上的一段时间。学校每节课 45 min，这里 45 min 指的是时间间隔，A 错误；上午 8 时是指时间点，是时刻，B 正确；休息 10 min，这 10 min 是时间间隔，C 错误；横轴上 8 和 9 之间相差 1 h，是时间间隔，D 错误。二、位移和路程2(2023陕西宝鸡高一统考期中)在 2022 年金台区中学生田径比赛中，小强以 2.83 m 的成绩获得立定跳远项目金牌。这里记录的成绩 2.83 m 是指(B)A比赛中小强经过的路程B比赛中小强发生的位移大小C既是小强发生的位移大小，又是小强经过的路程D既不是小强发生的位移大小，也不是小强经过的路程解析：立定跳远比赛中，运动员的运动轨迹是曲线，而成绩是测量起跳点到落地点的直线距离，所以成绩表示位移大小。故选 B。3(多选)(2023宁夏中卫高一阶段练习)如图所示，某物体沿半径为R的圆弧由A(正西)经B(正东)到C(正南)，运动这34圆弧的过程中，下列结论正确的是(AD)A物体的位移等于2R，方向东偏南 45 度B物体的路程等于4R3C物体的位移等于3R2，方向东偏南 45 度D物体的路程等于3R2解析：运动过程中位移由初位置指向末位置的有向线段，所以根据几何关系可知位移大小为x2R，方向由A指向C，即东偏南 45 度，故 A 正确，C 错误；物体运动的路程等于实际通过的路径，所以路程为s34C342R3R2故 B 错误，D 正确。三、直线运动的位置和位移4(多选)(2023湖南益阳高一阶段练习)关于位置坐标的变化量，下列说法中正确的是(CD)A位置坐标的变化量表示物体运动的路程B位置坐标的变化量的正负表示运动的方向C位置坐标的变化量的正负表示位移的方向D位置坐标的变化量表示物体运动的位移解析：位移是指从初位置指向末位置有向线段，是位置坐标的变化量，所以位置坐标的变化量表示物体运动的位移，变化量的正负表示位移的方向，故 C、D 正确，A、B 错误。第 2 课时位移时间图像位移和时间的测量第 2 课时位移时间图像位移和时间的测量课程标准1知道xt图像的物理意义，并能根据xt图像描述物体的位置和位移。2了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用。3会用打上点的纸带计算物体运动的位移和时间。素养目标物理观念会画位移时间图像，并会根据图像描述物体运动的特点科学思维通过对物体做直线运动问题的分析，体会坐标系在描述物体的位置及位置变化中的作用科学态度与责任通过看打点计时器的说明书，知道其构造及工作原理，并能正确使用其测位移和时间知识点 1位移时间图像1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_，就建立了位置时间图像。如果将物体运动的_初始位置_ 选作位置坐标原点，则位置与_位移大小_ 相等。位置时间图像就成为_位移_时间图像又称xt图像。3从xt图像可以直观地看出物体在不同时间内的_位移_。微训练1根据预习内容，判断下列说法正误：(1)xt图像表示物体的运动轨迹。()(2)由xt图像上可以确定物体在某时刻的位置。()(3)在xt图像上可以求出物体在某段时间内的位移。()2一足球在水平操场上向东沿直线滚动，足球在操场上的位置和位移如何描述？能用图像直观地表示足球什么时刻到达了什么位置吗？什么情况下位置时间图像能成为位移时间图像？答案：可以沿行进路线以向东为正方向建立直线坐标系，用坐标表示位置，用坐标变化量表示位移。建立平面直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示位置，则坐标系中的一点就表示足球某时刻到达的位置。若将物体运动的初始位置选作位置坐标原点O，则位置与位移大小相等，位置时间图像就成为位移时间图像。知识点 2位移和时间的测量1生活中可以用_频闪照相_的方法同时记录物体运动的时刻和位置。2两种打点计时器(如图)图 1 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)电火花打点计时器使用 220 V 交变电源，打点周期_0.02_s_。3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t_(n1)0.02_s。4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。微训练如图所示的是电源频率为 50 Hz 的电磁打点计时器在纸带上连续打下的 6 个点。则a至f之间的时间为(B)A0.02 sB0.10 sC0.12 s D0.60 s解析：相邻两计时点之间时间间隔相同，都是 0.02 s，由a到f共 5 个时间间隔，则t50.02 s0.10 s。故 B 正确。探究 位移时间图像要点提炼1xt图像的物理意义：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规定位置的位移。2应用xt图像能获得的信息(1)任意时间内质点运动的位移。(2)质点发生某段位移所用的时间。(3)判断质点是静止的还是运动的。(4)判断质点运动的快慢。(5)判断质点运动过程中离出发点越来越远，还是越来越近。(6)图像不过原点，说明开始计时时质点的位置不为零，或经过一段时间才开始运动。(7)两图线相交，表示两质点在这一时刻位于同一位置(相遇)。3常见的几种xt图像的比较图像物理意义、都表示物体处于静止状态，但静止的位置不同。表示物体从x1处沿正方向做匀速直线运动；表示物体从x0 处沿正方向做匀速直线运动；表示物体从x2处沿负方向做匀速直线运动。表示物体做变速直线运动，且位置变化越来越慢，即运动变慢。典例剖析典题 1(多选)如图所示为甲、乙在同一直线上运动时的xt图像，以甲的出发点为原点，出发时间为计时的起点，则下列说法中正确的是 (ACD)A甲、乙同时出发B0t3这段时间内，甲、乙位移相同C甲开始运动时，乙在甲的前面x0处D甲在途中停止了一段时间，而乙没有停止思路引导：认清图像横、纵坐标轴的物理意义图像的截距的含义图像交点的含义解析：由图像知甲、乙的计时起点都是零，是同时出发的。乙开始运动时离坐标原点x0，从t1到t2这段时间内甲的位置没有变化，表示甲在途中停止了一段时间，故选项 A、C、D 正确；某段时间内的位移是以这段时间的起始时刻所在位置为起点的，0t3这段时间内甲、乙末位置相同，但起始位置不同，所以位移不同，故选项 B 错误。思维升华：在分析处理直线运动的位移图像问题时，应注意以下几点：(1)无论物体的位移时间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t0 时的位置即纵轴的截距决定。(3)位移时间图像的斜率为正值，表示物体沿着正方向运动，反之物体沿负方向运动。且图线越趋向于竖直，物体运动越快，越趋向于水平，则物体运动越慢。对点训练 一辆汽车在教练场上沿着平直道路行驶，在t0 到t40 s 的时间内的xt图像如图所示，则这 40 s 内汽车(B)A在前 10 s 内向负方向运动B在 1020 s 内没有行驶C离出发点最远距离为 750 mD在 2040 s 内驶离出发点解析：由图可知，010 s，图线上点的纵坐标逐渐增大，故 A 错误；在 1020 s 内汽车停在x30 m 处，汽车没有行驶，故 B 正确；汽车在 2040 s 内匀速驶向出发点，离出发点最远距离为 30 m，故 C、D 错误。探究 位移和时间的测量要点提炼1电磁打点计时器和电火花打点计时器的比较电磁打点计时器电火花打点计时器结构示意图打点原理电磁作用下振针振动打点。脉冲电流经放电针、墨粉纸盘放电打点。电源约 8 V 交流电源。220 V 交流电源。周期电源频率为 50 Hz 时，都是每隔 0.02 s 打一次点。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。说明功能相同都是计时仪器，但电火花打点计时器比电磁打点计时器更精确。2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。3使用打点计时器的注意事项 (1)实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象。(2)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)使用电火花打点计时器时，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。(5)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测量点之间的距离，读数时应估读到毫米的下一位。典例剖析典题 2 一打点计时器所用电源的频率是 50 Hz，如图所示，纸带上的A点先通过计时器，A、B间历时_0.04_s，位移为_2.80102_m。思路引导：打点周期相隔计数点间计数点个数确定时间起始点终止点确定位移解析：频率 50 Hz，周期为 0.02 秒，A到B间相隔 1 个计数点，时间间隔 0.04 s。A与B间距为(1.201.60)cm2.80 cm2.80102 m。思维升华：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。对点训练(2023内蒙古乌兰察布高一统考期中)(1)在做探究小车速度随时间变化的规律的实验时，要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为 50 Hz，常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是 交流电(直流电/交流电)，它们是每隔 0.02s 打一个点。(2)接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是(A)A先接通电源，后让纸带运动B先让纸带运动，再接通电源C让纸带运动的同时接通电源D先让纸带运动或先接通电源都可以解析：(1)电磁打点计时器的工作电压约为 8 V 交流电，而电火花打点计时器的工作电压为220 V 交流电；由于交流电的频率