1.2 时间和位移 学案

［要点导学］

　　1．如果用一条数轴表示时间，则时刻t就是时间轴上的一个点 ，时间间隔Δt就是时间轴上的一段线段。但是在日常语言中，我们用语比较混淆，大都不加区别地说成时间。如"时间还早"里的时间，就是时刻；说"一堂课时间有45分钟"，则是指时间间隔；有时"时间"又是指与"空间"对偶的概念--无限的时间轴的整体。因此我们在看书时要结合上下文正确理解。

　　2．位移：从初位置到末位置的有向线段，叫做位移。它是表示位置变动（变化）的物理量。位移既有大小又有方向，它是一个矢量。矢量相加和标量相加遵从不同的法则（见后面"力的合成"）。

　　物体只有作单一方向的直线运动时，位移大小才等于路程，一般情况下位移大小不大于路程。

　　3．很多同学可能对物理学里引入"位移矢量"研究运动觉得迷惑不解。当物体作曲线运动时，位移直线段与走过的"路径轨迹"完全不同，位移大小跟"路程"数值也大不相同，尤其是当物体走一封闭曲线如一圆周时，路程可以很大，而位移却总是为零，有人觉得很荒谬。其实这只是初学时的一种错觉，物理学家也是经过长期研究才克服"常识思维"的桎梏找到"位移"这个有效的物理量的。

　　确实，人走路的劳累程度、汽车耗油的多少是跟路程大小有关，但是只有位移才能仅由初、末位置唯一确定。而研究物体运动的目的就是找到"确定物体在任意时刻的位置"的方法。注无论物体是作直线运动还是曲线运动，一段"无限小"的运动，其位移与路径总是可以看成重合，而用"高等数学"工具研究物理，都是从研究"无限小运动"着手，因此，位移也可以用研究曲线运动。

　　4．如果是直线运动，则位移Δx和初、末位置坐标x1 、x2的关系十分简单：Δx=x2 - x1。而且此式有着丰富的含义：Δx的数值表示位移的大小，Δx的正负表示位移的方向--正表示位移Δx的方向与x轴的正方向相同，负表示位移Δx的方向与x轴的正方向相反。

［范例精析］

例1 ：分清几个概念和说法。 以后，我们在研究运动时，常常会要求出"物体在1秒末、2秒末（或第1秒末、第2秒末）的速度及位置"，也会要求"物体在1秒内、2秒内（或第1秒内、第2秒内）的位移和平均速度"。请问：

（1）其中哪个表示时刻、哪个表示时间间隔？

（2）"1秒内"和"第1秒内"的位移（以及平均速度）是同一概念吗？"2秒内"和"第2秒内"的位移（以及平均速度）是同一概念吗？

（3）"第2秒末的速度"与"第2秒内的平均速度"相同吗？

解析 （1）"1秒末、2秒末（或第1秒末、第2秒末）"表示时刻；"1秒内、2秒内（或第1秒内、第2秒内）"表示时间间隔。

　　（2）"1秒内"和"第1秒内" 的位移（以及平均速度）是同一概念。"2秒内"和"第2秒内"的位移（以及平均速度）不是同一概念。"2秒内的位移"表示2秒长的时间里的位移，"第2秒内的位移" 表示"第2秒"这1秒长的时间里的位移。

　　（3）不相同。前者是瞬时速度；后者是平均速度。