位移-时间图像　位移和时间的测量+-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

第一章运动的描述2.时间位移第2课时位移—时间图像位移和时间的测量●目标重点展示素养目标学习重点物理观念会画位移—时间图像，并会根据图像描述物体运动的特点。(1)利用位移—时间图像求一段时间内的位移和分析物体的运动情况。(2)打点计时器的使用。(3)利用打点计时器测位移和时间。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。科学探究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。素养能力提升课后知能作业探究点2探究点1探究点1

位移—时间图像●基础梳理1．图像的建立(1)位置—时间图像：如图，以时刻t为横轴，以位置坐标x为纵轴，其上的图线就是物体的位置—时间图像。(2)位移—时间图像：如果将物体运动的___________选作位置坐标原点O，则位置与位移大小相等(x＝Δx)，位置—时间图像就成为_____________图像，即x－t图像。2．图像的物理意义：表示物体的_______随时间变化的规律。初始位置位移—时间位移[判断正误](1)位移—时间图像就是物体的运动轨迹。(

)(2)位移—时间图线上某点的横坐标表示时刻，纵坐标表示该时刻的位置。(

)

[思考]×√[思考]有一天，兔子和乌龟赛跑。兔子认为赢乌龟太轻松了，决定途中先打个盹，再追上乌龟。乌龟一刻不停地努力向前爬，当兔子醒来的时候，乌龟已经远远超过了兔子。下图是“龟兔赛跑”的x－t图像。●重难解读1．应用x－t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)。2．常见的几种x－t图像的比较图像物理意义①、②都表示物体处于静止状态，但静止的位置不同。③表示物体从x1处沿正方向做直线运动；④表示物体从x＝0处沿正方向做直线运动；⑤表示物体从x2处沿负方向做直线运动；⑥表示物体等了一段时间后再沿正方向做直线运动。》特别提醒(1)x－t图像表示物体位移随时间变化的情况，不是运动轨迹。(2)x－t图像只能表示位移的两个方向，即正方向或负方向，所以x－t图像一定表示直线运动。例1：(多选)如图所示为甲、乙在同一直线上运动时的x－t图像，以甲的出发点为原点，出发时刻为计时的起点，则下列说法中正确的是(

)A．甲、乙同时出发0～t3时间内甲、乙的位移等于坐标的变化量，故x甲>x乙B．0～t3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处由0时刻的坐标就可以判断D．甲在途中停止了一段时间，而乙没有停止

由图可知,乙始终在运动，t1～t2时间内甲坐标没有发生变化,应静止不动解析：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，0～t3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。故选ACD。

[规律方法][规律方法]分析直线运动的位移—时间图像时，应注意以下两点：(1)物体开始运动的初始位置由t＝0时的位置即纵轴的截距决定。(2)位移—时间图像中，若位移由负值逐渐减小，或由正值逐渐增大，则表示物体沿着正方向运动。反之，物体沿负方向运动。跟踪训练1：(多选)一质点运动的x－t图像如图所示，下列说法正确的是(

)A．0～6s内位移为－4mB．2～4s内位移为4mC．0～6s内路程为4mD．2～6s内质点一直向同一方向运动解析：由图像可知，开始时位置为0,6s时位置为－4m，则0～6s内位移为－4m－0＝－4m，故A正确；2s时位置为4m,4s时位置为0，则2～4s内位移为0－4m＝－4m，故B错误；0～6s内路程为4m＋4m＋4m＝12m，故C错误；x－t图像的斜率表示速度，2～6s内斜率不变，则2～6s内速度不变，所以2～6s内质点一直向同一方向运动，故D正确。故选AD。探究点2

位移和时间的测量●基础梳理1．两种打点计时器(如图)图1

图2(1)电磁打点计时器使用_______电源的_______仪器；工作电压约为_____V，当电源频率是50Hz时，每隔__________打一次点。交流计时80.02s(2)电火花计时器使用220V交流电源，打点周期__________。(3)阻力来源电磁打点计时器阻力来源于纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦；电火花计时器阻力来源于纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦。

[思考]0.02s[思考]假设所用交流电源的频率是80Hz，那么打点计时器将每隔多长时间打一个点？》特别提醒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．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＝_________________s。

[拓展](n－1)×0.02[拓展]为什么电磁打点计时器在通入交变电流时会不断打点？使用直流电流呢？如图，电磁打点计时器上的线圈接交流电源时，穿过它的钢制簧片中固定振针的一端会被周期性地磁化为N极和S极，它就在永久磁铁的作用下做周期性振动；而使用直流电源只能使钢制簧片磁化为单一极性，就不会与永久磁铁周期性吸引、排斥，实现打点。3．位移的测量用_________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。4．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。刻度尺[判断正误](1)电磁打点计时器使用的是10V以下的直流电源。(

)(2)如果纸带上从A点到B点共有6个点，则从打A点到打B点经历的时间为0.12s(电源的频率为50Hz)。(

)(3)如果打点计时器在纸带上打下的点先密集后稀疏，则说明纸带运动得越来越快。(

)

[拓展]××√[拓展]振针打出的点不清晰或打不出点的可能情况及解决方法(1)可能情况：①可能是复写纸该换新的了；②可能是振片的振动幅度太小；③可能是振针的位置太高；④可能是选择的电压太低。(2)解决方法：①换新的复写纸；②调节振片的位置；③调节振针直到能打出清晰点为止；④适当调高电压。类型一：打点计时器的工作原理及操作例2：打点计时器是高中阶段常用的实验器材之一，如图所示是两种常见的打点计时器。(1)图甲是_______________，使用电压为_________V的交流电源；图乙是_________________，使用电压为____________的交流电源。(2)如下的基本步骤，正确的排列顺序为_____________。A．把打点计时器固定在桌子上

B．安装好纸带C．用手水平拉动纸带运动

D．接通交流电源E．按下电源开关，进行打点解析：(2)实验步骤要遵循先安装器材后实验的原则，为了使打点稳定后再进行实验，并提高纸带的利用率，尽量将纸带上打满点，所以实验时要先接通电源，后释放纸带。故正确顺序为ABDEC。电火花计时器220电磁打点计时器约为8VABDEC类型二：位移和时间的测量例3：一打点计时器所用电源的频率是50Hz，如图所示，纸带上的A点先通过计时器，A、B间历时_________s，位移为____________m。0.042.80×10－2解析：频率50Hz，周期为0.02秒，A到B间相隔1个计时点，时间间隔0.04s。A与B间距为(1.20＋1.60)cm＝2.80cm＝2.80×10－2m。素养能力提升拓展整合·启智培优误差的分类与有效数字1．误差的分类(1)根据误差来源的不同，误差可分为系统误差和偶然误差。①偶然误差：由各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响造成的。减小偶然误差的方法：取多次实验的平均值作为实验结果。②系统误差：由仪器结构缺陷、实验方法不完善造成的。特点：实验结果总是具有相同的倾向性，即总是偏大或偏小。减小系统误差的方法：完善实验原理，提高实验仪器的测量精度，设计更精巧的实验方法。(2)从分析数据看，误差分为绝对误差和相对误差。①绝对误差：绝对误差是测量值与被测物理量真实值之差(绝对值)。2．有效数字的读数规则(1)有效数字的定义：带有一位不可靠数字的近似数所包含的所有数字，叫作有效数字。(2)有效数字的位数：从左向右第一个非0数字开始算起的所有数字。例如，2.70，有三位有效数字，2.70最末一位数字0是不可靠的，但7是可靠的。因此小数最后一位的数字0是有意义的，不能随便舍去或添加。(3)有效数字的表示：为了正确表述有效数字，特别大或特别小的数都要用科学计数法表示，如0.0133m改写为1.33×10－2m。(4)测量仪器的读数规则：测量误差出现在哪一位，读数就应读到哪一位，最小刻度为“1”的仪器，应估读到最小刻度的十分之几。例4：(1)关于误差，下列说法正确的是(

)A．仔细测量可以避免误差B．误差是实验中产生的错误C．采用精密仪器，改进实验方法，可以消除误差D．实验中产生误差是不可避免的，但可以设法尽量减小误差(2)某同学用毫米刻度尺测量一物体的长度，正确记录的结果是___________cm。3.00解析：(1)误差与测量人、测量工具、测量环境有关，是不可避免的，故A错误；测量错误是不遵守测量仪器的使用规则，读数时粗心造成的，是能避免的，和系统误差不同，故B错误；采用精密的测量工具、改进实验方法可在一定程度上减小误差，不能消除误差，故C错误；实验中产生误差是不可避免的，但可以设法尽量减小误差，故D正确。故选D。(2)毫米刻度尺的最小分度值为1mm，故正确记录的结果是3.00cm。课后知能作业基础巩固练知识点一位移—时间图像1．一质点的x－t图像如图所示，它在前2s内和前4s内的位移分别为(

)A．5m

10mB．－5m－10mC．2.5m

5mD．－2.5m－5m解析：前2s内的位移x＝x2－x1＝0－5m＝－5m，前4s内的位移x′＝x3－x1＝－5m－5m＝－10m，故B正确。2.(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。由A、B两物体的位移—时间图像可知，下列说法正确的是(

)A．A、B两物体的运动方向相同B．A物体4s内发生的位移是10mC．B物体发生10m位移所用时间4sD．A、B两物体同时开始运动解析：A、B两物体的运动位置坐标均随时间变大，故均向正方向运动，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4s内的位移是10m，A物体在4s内的位移为20m，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。故选ACD。3．某学生做匀速直线运动去给同学送东西，停留一会儿后又做匀速直线运动返回出发点，下列位移—时间图像中，能够粗略地表示他的运动情况的是(

)解析：A、D选项的图像有一段图线表示时光倒流，这是不可能的，故A、D错误；B选项的图像表示该学生先沿正方向做匀速直线运动，紧接着沿负方向做匀速直线运动，不能表示该学生停留一会儿的运动情况，故B错误；C选项的图像表示该学生先沿正方向做匀速直线运动，接着静止一段时间，然后再沿负方向做匀速直线运动返回出发点，能够表示该学生的运动情况，故C正确。故选C。4．(多选)如图所示为甲、乙两物体相对于同一参考系的x－t图像。下列说法正确的是(

)A．甲、乙两物体的出发点相距x0B．甲物体比乙物体早出发的时间为t1C．甲、乙两物体同向运动D．甲、乙两物体在t2时刻相遇解析：甲物体在t＝0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t1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。故选ABD。知识点二位移和时间的测量5．打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题：(1)如图A、B是两种打点计时器的图片，其中A是_________计时器；(2)电磁打点计时器使用的电源为____________________，打点的时间间隔为0.02s；(3)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．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电火花8

V左右交流电源A解析：(1)由图可知，B是电磁打点计时器，A是电火花计时器。(2)电磁打点计时器使用8V左右的交流电源。(3)为了打点稳定并且有效利用纸带，在实验时应先接通电源，打点稳定后再让纸带运动，故A正确。6．如图所示，A、B、C、D为电磁打点计时器打出的四个计时点，所用交流电源频率为50Hz，试求：(1)打出四个点所用的时间；(2)A、B、C、D四个点所对应刻度尺上的数值。答案：(1)0.06s

(2)0

0.50cm

1.40cm

2.50cm解析：(1)因为电磁打点计时器的打点周期为0.02s，所以，打出四个点所用的时间t＝3×0.02s＝0.06s。(2)A、B、C、D四个点所对应刻度尺上的数值分别为0、0.50cm、1.40cm、2.50cm。综合提升练7．(多选)某物体的x－t图像如图所示，则下列叙述正确的是(

)A．物体运动的轨迹是抛物线B．8s时物体距出发点最远C．物体运动所能达到的最大位移为80mD．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；由题图可以看出，物体在0～8s内的最大位移为80m,4s时距出发点最远，8s时位于出发点，B错误，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。故选CD。8．某物体在0～10s内的位移—时间(x－t)图像如图所示，下列说法中正确的是(

)A．物体在第1s内的位移为8mB．物体在第5s内的位移为8mC．物体在前5s内的位移为8mD．物体在后5s内的位移为16m解析：由题中图像可知，物体在0～2s内位移从0均匀增加到8m，即每秒钟发生的位移是4m，A错误；物体在第5s内是静止的，位移为零，B错误；物体在前5s内的位移即为前2s内的位移，等于8m，C正确；物体在后5s内的位移为6～10s的位移，等于8m，D错误。故选C。9．小铭和奶奶住在同一条笔直的街道上，奶奶从家出发缓步去小铭家的途中，在自家门口的小铭看到奶奶后快步前往迎接，扶着奶奶一起回家。下列x－t图中，大致能反映上述过程的是(

)解析：设奶奶的运动方向为正方向，奶奶的初始位置为坐标原点O，奶奶从家出发缓步去小铭家，则奶奶到O点的距离增大，此时小铭静止，当小铭在自家门口看到奶奶再快步前往迎接，则小铭到O点的距离减小，接到奶奶后扶着奶奶一起回家，则他们到O点的距离一起增大，故D正确。10.甲、乙两物体从同一点出发且在同一条直线上运动，它