高中物理必修第一册1.2.1

第1课时时间位移一、时刻和时间间隔1．时刻：指某一瞬间．在时间轴上用________表示．2．时间间隔：指某两个时刻之间的________．在时间轴上用________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________．(2)一维坐标系的三要素：________、________和________．2．位移和路程可以是直线，也可以是曲线，并且没有方向(1)路程：物体运动轨迹的________．(2)位移：①物理意义：描述物体________________．②定义：由________位置指向________位置的有向线段．3．矢量和标量(1)矢量：像________这样的物理量叫作矢量，它既有________，又有________．(2)标量：像温度、路程这样的物理量叫作标量，它们只有________，没有________．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．物体的位移大小等于末位置与初位置的坐标之差，即：Δx＝________________．(1)若Δx为正，则位移的方向_____________________________．(2)若Δx为负，则位移的方向__________________________．【情境思考】手机给人民生活带来很多便利，某些出行软件极大地方便了某些“不识路”的驾车一族．请对以下结论作出判断：(1)图中的“17公里”“19公里”“13公里”指的是位移()(2)图中研究汽车在导航图中的位置时，可把汽车看成质点()(3)图中的“32分钟”“35分钟”“38分钟”指的是时间()(4)图中推荐的第三种方案驾车距离最短，则路程等于位移大小()图说时间间隔、时刻1坐标系如图所示，研究晨练的人在不同时刻的位置时，可将人视为质点，人在不同时刻的位置就可以用“点”所在的坐标值表示．2位置坐标和位移位置坐标与坐标原点的选择有关，但位移与坐标原点的选择无关．不管坐标原点的位置在哪儿，位移Δx不会随坐标原点的变化而变化．如图“位置”与“位移”的关联(1)位置①位置的作用：明确“在哪儿”或“到了哪儿”．②表示方法：物体的位置可由直线上、平面内或空间中的某个点表示．我们现在只研究物体在直线上的位置．(2)位移①位移含义——用一条有向线段表示位置的改变(有方向的物理量)．②位移特点——位移只与初、末位置有关，与运动轨迹无关．目标一对时刻和时间间隔的理解【导思】2022年4月16日9时56分，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，3名航天员在太空飞行了183天后顺利返回地球．请问以上描述中哪些指的是时刻，哪些指的是时间间隔？【归纳】1．时刻与时间间隔的比较时刻时间间隔在时间轴上的表示用点表示用线段表示描述关键词“初”“末”“时”，如“第1s末”“第2s初”“3s时”“内”，如“第2s内”“前3s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；时刻表示运动的一瞬间，好比一张照片2.判断时刻与时间间隔的两种方法(1)根据上下文判断：分析题干，根据题意去体会和判断．时刻对应的是某一状态，时间间隔对应的是某一过程．(2)利用时间轴判断：画出时间轴，把所给的时刻和时间间隔表示出来，对应一个点的是时刻，对应一段线段的是时间间隔．【典例】例1关于时刻和时间间隔，下列说法中正确的是()A．2022年2月4日20点整，第24届冬季奥林匹克运动会在北京开幕，这里指的是时间间隔B．高速摄像机拍摄子弹穿过苹果瞬间的照片，曝光时间为10－6s，这里指的是时刻C．神舟十三号载人飞船返回舱在2022年4月16日9时56分安全降落地面，这里指时间间隔D．物体在第4s内指的是物体在第3s末到第4s末这段时间间隔例2[2023·天津静海区高一月考]如图所示的时间轴，下列关于时刻和时间间隔的说法中正确的是()A．t2表示时刻，称为第2s末或第3s初，也可以称为第2s内B．t0～t2表示时间间隔，称为最初2s内或第2s内C．t1～t2表示时间间隔，称为第2s内，时长是1sD．tn～tn＋1表示时间间隔，称为第ns内[点拨]在时间轴上，时刻对应的是一个点，时间间隔对应的是一条线段，再短的时间间隔也是一条线段．目标二路程和位移矢量和标量【导思】上海到北京间的高铁网络如图所示．(1)京沪高铁东线建成后，从上海到北京，高铁可走京沪高铁西线或京沪东线．列车行驶的路程是否相同？位置的变化是否相同？(2)寒假里，某同学先从上海到青岛位移为x1＝730km，再从青岛到北京位移为x2＝660km，该同学旅途的位移如何表示？两次旅途的位移之和是1390km吗？(3)如图坐标系中，若汽车沿直线先从O点到B点，再从B点到C点，位移分别等于多少？方向如何？总位移等于多少？方向如何？在坐标系中各段位移及总位移如何计算？方向如何体现？【归纳】1．位移和路程的区别与联系项目比较位移路程区别物理意义描述物体的位置变化，是由初位置指向末位置的有向线段描述物体运动轨迹的长度矢标性矢量标量相关因素由物体的初、末位置决定，与物体运动路径无关既与物体的初、末位置有关，也与物体运动路径有关联系当物体做单向直线运动时，位移的大小等于路程；否则，位移的大小小于路程2.矢量和标量的区别(1)标量只有大小，没有方向；矢量既有大小又有方向．(2)矢量可以用带箭头的有向线段表示，在一维坐标系中可以用正负号表示它的方向．【典例】例3(多选)关于矢量和标量，下列说法正确的是()A．矢量是既有大小又有方向的物理量B．有大小无方向的物理量是标量C．位移－10m比5m小D．－10℃比5℃的温度低例4[2023·江苏盐城高二上模拟]如图是某学校田径运动场跑道示意图，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．在校运动会中，甲、乙、丙三个同学分别参加了100m、400m和800m比赛，则()A．甲的位移最小B．丙的位移最大C．乙、丙的路程相等D．丙的路程最大例5[2022·辽宁卷]如图所示，桥式起重机主要由可移动“桥架”“小车”和固定“轨道”三部分组成．在某次作业中桥架沿轨道单向移动了8m，小车在桥架上单向移动了6m．该次作业中小车相对地面的位移大小为()A．6mB．8mC．10mD．14m1.(多选)关于时间和时刻，下列说法正确的是()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C．物体在第5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间D．第4s末就是第5s初，指的是时刻2．下列关于矢量和标量的说法正确的是()A．矢量和标量没有严格的区别，同一个物理量可以是矢量，也可以是标量B．矢量都是有方向的C．时间、时刻是标量，路程是矢量D．初中学过的电流是有方向的量，所以电流是矢量3.2022年7月，小明与爸爸、妈妈从上海(B)去北京(A)旅游，如图所示，他们可选择C、D、E三条路径，分别乘火车、飞机或轮船，关于位移的说法正确的是()A．沿C最大B．沿E最大C．沿D最大D．一样大4.如图所示，一只蜗牛从足够高的竖直竹竿底部向上爬行到3m高处后，又慢慢向下爬行了1m，然后暂时静止．则在这段过程中()A．蜗牛的位移为3m，方向竖直向上，路程为2mB．蜗牛的位移为1m，方向竖直向下，路程为4mC．蜗牛的位移为2m，方向竖直向上，路程为4mD．蜗牛的位移为1m，方向竖直向下，路程为2m5.(多选)2021年9月21日，在第十四届全运会田径项目女子400米决赛中，四川队选手杨会珍获得冠军．如图是400米决赛中起跑时的情形，终点在同一直线上，但起点不在同一直线上，关于田径400米决赛，下列描述正确的是()A．杨会珍与其他运动员的位移相同，所用时间最短B．杨会珍与其他运动员所用时间相同，位移最大C．所有参赛运动员比赛的最短路程都相同D．起点不在同一直线上，目的是使参加比赛的运动员路程相同6.[2023·福建福州高一上期中](多选)如图所示为类似太极八卦图的广场(大圆的半径为R，中央的“S”部分由两个直径为R的半圆组成，O为大圆的圆心，A、B、C、D为圆周的四个等分点)．某人在某次晨练中，从A点出发沿曲线ABCOAD箭头所示方向前进，直到D点，下列关于这一过程中该人运动的路程和位移的说法正确的是()A．路程为5πRB．路程为3πRC．位移大小为2R，方向由A指向DD．位移大小为R，方向由A指向O第1课时时间位移导学掌握必备知识一、1．点2．时间间隔线段二、1．(1)位置(2)原点正方向单位长度2．(1)长度(2)位置的变化初末3．(1)位移大小方向(2)大小方向三、2．x2－x1(1)指向x轴的正方向(2)指向x轴的负方向情境思考答案：(1)×(2)√(3)√(4)×共研突破关键能力目标一提示：2022年4月16日9时56分指的是时刻，183天指的是时间间隔．[例1]解析：2022年2月4日20点整，对应时间轴上的一个点，是时刻，A项错误；10－6s虽然很短，但指的是时间间隔，B项错误；神舟十三号载人飞船返回舱降落到地面时对应的是时刻，C项错误；画时间轴可看出D项正确．答案：D[例2]解析：t2表示时刻，称为第2s末或第3s初，不是第2s内，故A错误；t0～t2表示时间间隔，称为最初2s内，不是第2s内，故B错误；t1～t2表示时间间隔，称为第2s内，时长为1s，故C正确；tn～tn＋1表示时间间隔，称为第(n＋1)s内，故D错误．答案：C目标二提示：(1)路程不相同位置变化相同(2)位移为上海到北京的直线距离位移之和不是1390km(3)150m，250m，方向O→B，B→C总位移100m，方向O→C位移等于末位置与初位置坐标之差，若两坐标之差为正，则位移的方向指向x轴的正方向；若坐标之差为负，则位移的方向指向x轴负方向，方向为初位置指向末位置[例3]解析：位移是矢量，－10m的位移比5m的位移大，负号不表示大小，仅表示其方向与选定的正方向相反；温度是标量，－10℃的温度比5℃的温度低，负号表示该温度比0℃低，正号表示该温度比0℃高．答案：ABD[例4]解析：根据题意可知，400m和800m比赛中起跑点和终点的位置相同，而100m比赛中起跑点和终点的直线距离是100m，所以甲、乙、丙三个同学的位移大小分别为100m、0和0；路程分别为100m、400m和800m，选项D正确.答案：D[例5]解析：根据题意可知，该次作业中小车相对地面的位移为x＝82答案：C精练落实学科素养1．解析：5s时指的是5s末这一时刻，A选项正确；5s内指的是前5s这一段时间，B选项错误；第5s内指的是4s末到5s末这1s时间，C选项正确；前1s末和后1s初是同一时刻，故第4s末和第5s初是同一时刻，D选项正确．答案：ACD2．解析：标量只有大小没有方向，运算遵循数学算术法则，矢量既有大小，又有方向，运算遵循平行四边形定则，两者有着严格的区别，A错误，B正确；时间、时刻与路程只有大小没有方向，运算遵循数学算术法则，均为标量，C错误；电流有大小与方向，但是电流的运算遵循数学算术法则，不遵循平行四边形定则，因此电流是标量，不是矢量，D错误．故选B.答案：B3．解析：位移是由初位置指向末位置的有向线段，而题中初位置为上海，末位置为北京，初末位置相同，故位移是相同的，故A、B、C错误，D正确．故选D.答案：D4．解析：取向上为正方向，第一阶段的位移为3m，第二阶段的位移为－1m，全过程的位移为2m，总路程为4m.答案：C5．解析：根据题意，由图可知，杨会珍与其他运动员的起跑位置不同，终点相同，则位移不同，故A错误；根据题意可知，杨会珍所用时间最短，故B错误；根据题意可知，所有参赛运动员比赛的最短路程都相同，均为400m，故C正确；400m比赛中，因为跑道外圈半径大于里圈，当终点在同一直线上时，起点就不在同一直线上，这样做的目的是使参加比赛的同学路程相同，D正确．故选CD.答案：CD6．解析：这一过程中人运动的路程为s＝12·2πR＋πR＋14·2πR＝5πR2，故A正确；B错误；这一过程中该人运动的位移大小为x＝AD＝2R，方向由A答案：AC课后检测卷一、选择题(本题共10小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.(浙江丽水高一期末)某地举行了50km城市超级马拉松赛,经过激烈的角逐,某选手以2h57min8s获得冠军。关于本次马拉松比赛,以下说法不正确的是()A.研究选手运动轨迹时,可以将选手看成质点B.“2h57min8s”指的是时间间隔C.“50km”指的是路程D.冠军选手全程平均速度为16.9km/h解析研究选手运动轨迹时,运动员肢体的形状能忽略不计,所以运动员可视为质点,故A正确;成绩“2h57min8s”是指从起点到终点所用时间,为时间间隔,故B正确;文中“50km”指的是运动员的路程,故C正确;平均速度公式v=ΔxΔt,式中Δx表示位移,由于文中没有提供起点到终点之间的直线距离,即位移,所以不能求解运动员的平均速度,故D错误;本题选不正确的,答案D2.趣味运动会中有一项“折返跑”比赛,如图所示,A、B两点间的距离为50m,运动员从A点出发,沿直线运动到B点,然后沿原路返回到A点。在此过程中,运动员的位移大小和路程分别为()A.0,100m B.50m,0C.100m,100m D.100m,50m解析运动员从A点出发,沿直线运动到B点,然后沿原路返回到A点,回到出发点,故位移为0,路程为轨迹长度100m,故选A。答案A3.(福建福州高一期末)一质点沿x轴做直线运动,其位置坐标随时间变化的关系为x=5+2t2+t3,其中x、t的单位分别为m、s,则质点在第3s内的平均速度大小是()A.5m/s B.16m/s C.29m/s D.30m/s解析由x=5+2t2+t3可知,当t=2s时x2=21m,当t=3s时x3=50m,则质点在第3s内的平均速度大小是v=x3-x2Δt=50-答案C4.(山东潍坊高一期中)物体做方向不变的直线运动,若以该运动方向为正方向,且在任意连续相等位移内速度变化量Δv相等。关于物体的运动情况,下列说法正确的是()A.若Δv=0,物体做匀速运动B.若Δv<0,物体做匀减速运动C.若Δv<0,物体做加速度逐渐增大的减速运动D.若Δv>0,物体做加速度逐渐减小的加速运动解析Δv=0说明物体运动的速度大小没有发生改变,则物体做匀速运动,故A正确;Δv<0说明物体运动的速度在逐渐减小,通过任意相等位移所用时间Δt将逐渐增大,由加速度a=ΔvΔt可知,加速度逐渐减小,物体做加速度逐渐减小的减速运动,故B、C错误;Δv>0说明物体运动的速度逐渐增加,通过任意相等位移所用时间Δt将逐渐减小,由加速度a=ΔvΔt可知,加速度逐渐增大答案A5.(湖南高一月考)如图所示是A、B两汽车从同一地点开始运动的x-t图像,下列说法正确的是()A.B车做曲线运动B.A车2s时的速度为20m/sC.B车前4s做加速运动,4s后做减速运动 D.前4s内B车的平均速度比A车大解析x-t图像只能表示直线运动的规律,两个物体都做直线运动,A错误;根据图像的斜率表示速度,可得vA=xt=804m/s=20m/s,B正确;B车前4s倾斜程度逐渐减小,做减速运动,4s后倾斜程度也逐渐减小,做减速运动,C错误;前4s内A、B两车的位移相同,时间相同答案B6.(浙江高一月考)某地区间测速是在两监测点安装监控和测速探头,测出同一辆车通过两个监测点的时间,再根据两点间的距离算出该车在这一区间路段的平均车速,如果这个平均车速超过了该路段的最高限速,即被判为超速。若监测点A、B相距20km,一辆汽车10时31分通过监测点A的速度为100km/h,10时40分通过监测点B的速度为110km/h,该路段区间测速最高限速120km/h,则下列说法正确的是()A.该车的平均速度为105km/h,所以该车未超速B.该车经过A、B两点时瞬时速度都小于最高限速,所以该车未超速C.在该测速区间,该车某时刻速度不可能超过120km/hD.根据题意计算,该车已超速解析通过该路段的时间为t=9min=320h,则通过该路段的平均速度为v=xt=20km320h=133km/h>120km/h,由此可知,该车已超速,故A、B错误,D正确;因通过该路段的平均速度为133km/h,故在该测速区间答案D7.(广东广州高一期末)某辆汽车启动后经过10s,速度表指针位置如图所示,则()A.此时汽车的瞬时速度大小是70km/hB.启动10s内汽车的加速度为7m/s2C.启动后10s内汽车的平均速度是70km/hD.启动后10s内汽车行驶的路程是70km解析汽车的速度表显示的是瞬时速度,由图可知在第10s末汽车的瞬时速度大小是70km/h,A正确;a=ΔvΔt=703.6-010m/s2=3518m/s2,B错误;启动后10答案A8.在平直公路上,甲以10m/s的速度运动,乙以5m/s的速度运动,甲、乙从同一点出发,则()A.同向运动时,甲观察到乙以5m/s的速度远离B.同向运动时,乙观察到甲以5m/s的速度靠近C.反向运动时,甲观察到乙以15m/s的速度远离D.反向运动时,乙观察到甲以15m/s的速度靠近解析同向运动时,甲观察乙时是以甲为参考系,此时乙以5m/s的速度远离,故A正确;同向运动时,乙观察甲时是以乙为参考系,此时甲以5m/s的速度远离,故B不正确;反向运动时,甲观察乙时是以甲为参考系,此时乙以15m/s的速度远离,故C正确;反向运动时,乙观察甲时是以乙为参考系,此时甲以15m/s的速度远离,故D不正确。答案AC9.(湖南湘潭高一期中)一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为5m/s,1s后速度大小变为11m/s,在这1s内物体的加速度大小可能为()A.4m/s2 B.6m/s2C.12m/s2 D.16m/s2解析根据加速度定义式a=v-v0t,以初速度的方向作为正方向,若末速度的方向与初速度的方向相同,则a=11-51m/s2=6m/s2,若末速度的方向与初速度的方向相反,则a'=-11-51m/s2答案BD10.(湖北高一月考)两质点A、B从同一地点开始运动的速度—时间图像如图所示,下列说法正确的是()A.质点A的加速度大小为2m/s2B.t=1s时,质点B的运动方向发生改变C.t=2s时,质点B的加速度方向不变D.B的加速度大小始终为1m/s2解析因v-t图像的斜率表示加速度,则质点A的加速度大小为a=ΔvΔt=24m/s2=0.5m/s2,选项A错误;因0~2s内质点B的速度均为负值,可知t=1s时,质点B的运动方向没有发生改变,选项B错误;因v-t图像的斜率表示加速度,则在1~4s内质点B的加速度不变,即t=2s时,质点B的加速度方向不变,选项C正确;0~1s内和1~4s内质点B的加速度方向不同,但加速度大小均为a'=11m/s2=1答案CD二、实验题(本题共2小题,共16分)11.(8分)(浙江温州高一期末)打点计时器是高中物理实验中常用来记录时间和位移的实验器材,请你根据所学知识回答下列问题。(1)图甲、乙是两种打点计时器的图片,其中乙是计时器;

(2)图乙所示打点计时器使用的电源为;

A.直流8V B.交流8VC.直流220V D.交流220V(3)某次实验过程中,小车拖动纸带运动,用打点计时器打出一条纸带,如图丙所示,从某一清晰点开始,描出O、A、B、C、D五个计数点,相邻两个计数点间有四个点未画出,用刻度尺量出各点与O点间距离,已知纸带的右端与小车相连接,所用电源的频率为50Hz,则判断小车做(选填“加速”或“减速”)直线运动,打下B点时小车运动的速度为m/s。

丙解析(1)从题中图片可以看出,甲是电磁打点计时器,乙是电火花计时器。(2)电火花计时器使用的电源为220V的交流电源,故选D。(3)由于是纸带的右端与小车相连接,纸带从右向左打点距离越来越小,可知小车做减速直线运动。打下B点时小车运动的速度约为AC段的平均速度,即vB=xAC2T=(15.90-答案(1)电火花(2)D(3)减速0.6212.(8分)(山西实验中学高一月考)某实验小组使用如图所示的气垫导轨装置测定滑块的加速度a。滑块上安装了宽度为d的遮光条,当滑块通过两个光电门时,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个和第二个光电门的时间,分别为Δt1和Δt2。已知遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为t。根据已知条件回答下列问题(结果用题中所给符号表示)。(1)滑块通过第一个光电门的速度为;

(2)滑块的加速度a可以通过表达式估算得到。

解析(1