人教版 2019 · 必修第一册 / 1.2

时间 位移

向前走再返回,位移和路程会怎样变化?

第 1 章 · 运动的描述第 2 节 · 教材 p.15

小车走出去又回来,还算走过路吗?

改变下面的两段路线,再播放。比较两个读数怎么变。

累计走过多少0 m
离起点的位置变化与起点重合
先猜一猜 / 更多走法
完整返回起点时,你猜哪个读数会归零?(可跳过)

跑道按所选路线取景,同一次播放中比例不变。小车每秒走 2 m,转向时间忽略;这里只研究位置和路线,真实转向的受力留到后续学习。

教材知识卡 · 时间、位移、路程与公式

把现象,连回知识

1.2

核心概念

时刻与时间间隔
时刻对应时间轴上的一个点,时间间隔对应两个时刻之间的一段。统一计时起点后再作差。
位置与位移
位移表示由初位置指向末位置的变化,是矢量。一维运动中用带正负号的坐标差表示。
路程
路程是实际运动轨迹的长度,是标量。返回初位置时位移为零,路程仍可大于零。
ƒ

公式与适用条件

Δt = t₂ − t₁

两个时刻采用同一计时标准,单位为 s。

Δx = x₂ − x₁

同一坐标系中的一维位移;路程只在单向直线运动时等于 |Δx|。

容易混淆

  • “第 3 秒末”是时刻,“第 3 秒内”是一段时间。
  • 位移的负号表示与正方向相反,不表示路程为负。

在坐标轴上判断

  1. 标出初、末位置与各转向点。
  2. 用末坐标减初坐标得到位移。
  3. 将各段实际经过的长度相加得到路程。
想一想 · 概念自测
沿直线向东走 6 m,再向西走 2 m,取向东为正,位移和路程为?
后续探索 · 原有匀变速实验与 x–t / v–t / a–t 三图

认识位移之后,可以继续研究速度和加速度。这里使用恒定加速度模型,和上面分段匀速的小车走法是两个独立实验。

匀变速直线运动解析模型 · 实时联动
MOTION TRACK / 一维运动正方向沿坐标轴向右x-14.4 m-10.2 m-6.1 m-1.9 m2.2 m6.4 m出发点橙色:净位移 青色点迹:等时间位置vat = 0.00 s
位置、速度、加速度与图像使用同一状态。坐标轴按整段运动自动取景;箭头长度为示意,读数带方向。
0.00 / 6.00 s
时间6.0 s
播放速度拖动时间轴或图像回看
位移 x0.00 m
瞬时速度 v4.00 m/s
加速度 a-2.00 m/s²
实际路程0.00 m
x–tx / m0.00
-14.9-9.4-4.01.46.90.01.53.04.56.0t / s

切线斜率 = v = 4.00 m/s

v–tv / (m·s⁻¹)4.00
-10.2-6.1-2.02.16.20.01.53.04.56.0t / s

有向面积 = Δx = 0.00 m

a–ta / (m·s⁻²)-2.00
-2.4-1.7-1.0-0.30.40.01.53.04.56.0t / s

正负号表示加速度方向

演示初始暂停。播放或拖动时间轴,观察三张图像的同一时刻。

完成基础与自测之后

继续探索本节的进阶模型与题型

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