一、课表上的两个问题
小理第一次看到高中的课程表。
(现在是2026-10-07晚上9:23,刚写完这段。桌上还摊着下午没吃完的半个柚子。)
2026年9月1日,星期二,开学第一天。高一(3)班教室,西侧第二排靠窗。
小理第一次看到高中的课程表。A4纸,打印的,贴在教室门口。上面用蓝色圆珠笔加了一行小字:"第三周开始,周三下午加一节物理实验课。"
他站在门口看了半天。
"第一节,08:00—08:45,语文。第二节,08:55—09:40,数学。第三节,10:00—10:45,物理。"
"上课时间是8:00。"语文老师进来的时候说,"一节课的时间是45分钟。这两句话,哪里不一样?"
小理愣了一下。
"8:00"是一个点。"45分钟"是一段。
"一个是你抬头看钟的那个瞬间。"老师说,"一个是你从抬头看到低头,中间走过的那一段。"
他在黑板上画了一条横线,标上刻度。
"这是时间轴。8:00,8:45,8:55——都是点。"他用红粉笔点了三下。
"45分钟,10分钟——都是段。"他用红粉笔拉了两条箭头。
小理没接话。同一个横轴,一会儿是点,一会儿是段。
"老师,"他问,"那‘第3秒’是点还是段?"
"段。"
"那‘3秒末’呢?"
"点。"
"‘前3秒’和‘第3秒内’呢?"
老师笑了一下。
"都是段。但一个是0到3秒,一个是2秒到3秒。"
"点是瞬间,段是过程。同一句话里,要看说的是哪个。"
小理在笔记本上画了一条横轴。左边标0,中间标1、2、3,右边标4、5。他在0到3之间画了一个粗箭头——旁边写"前3秒"。又在2到3之间画了一个细箭头——旁边写"第3秒内"。
下午放学的时候,他路过教室门口,又看了一眼那张课程表。第三节课,10:00—10:45。
他忽然想:10:00是点,10:45也是点,中间那段45分钟是段。
……所以,一节课,其实是两个点之间的一段。
"3秒末" 是点,"前3秒" 是段。
同一句话里,要先分清说的是哪个。
时间间隔(简称时间):两个时刻之间的间隔,在时间轴上用线段表示。
联系:时间间隔由无数个时刻组成;时间间隔是两个时刻之间所经过的时间段。
轴上段,是时间。
第三秒内是一段,
三秒末了是一个点。
- 人民教育出版社课程教材研究所.《普通高中教科书·物理·必修第一册》第一章第2节「时间 位移」. 人民教育出版社, 2019: 8-12.
- 中华人民共和国教育部.《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》. 人民教育出版社, 2020: 12-15.
二、从北京到重庆
你可以走这条路,也可以走那条路。
但起点到终点,只有一条直线。
(9:41。柚子吃完了。桌子上剩一层白色的皮。)
2026年9月8日,星期一,上午第二节。物理实验室。
老师在黑板上写了两个地名:北京,重庆。旁边贴了一张地图——是打印的A4纸,右上角有百度地图的水印。
"从北京到重庆,"他说,"可以走高速,1758公里。也可以走另一条路,1823公里。"
"哪条近?"
"第一条。"全班几乎同时说。
"不一定。"老师说。
教室里安静了一下。
"你们比的是路程。"他拿起粉笔,"路程是轨迹的长度。走的路不一样,路程就不一样。"
然后他在地图上画了一条直线,从北京直连重庆。
"但如果我问的是:从北京到重庆,位置变化了多少?"
"那就看这条直线。"
小理停了两秒。同一条地图,两条线。
一条沿高速绕来绕去,很长。
一条直线,从北京直接指向重庆,短。
"绕的那条,"老师说,"叫路程。直的那条,叫位移。"
"路程只有大小。"他转身在黑板上写:1758公里、1823公里。"位移还有方向。"他在直线上画了一个箭头。
"从北京指向重庆。如果你反过来从重庆到北京,位置变化一样吗?"
"不一样。"后排有人说,"方向反了。"
老师笑了一下:"对。所以位移的大小、方向,都要说清楚。"
"只说大小,不说方向,那是路程。"他说,"只说方向,不说大小,那是耍流氓。"
全班笑。
下课的时候,小理在笔记本上写了两行:
"路程 = 轨迹有多长。位移 = 从哪儿到哪儿,多长,朝哪个方向。"
写到一半,他想到一件事——早上来学校,他从家走到校门口,转了两个弯。走的路大概 1.2 公里。从家到学校的直线距离,也就 800 米。
……原来每天上学,他都在演示路程和位移的区别。
路程看轨迹,位移只看头尾。
| 比较项 | 位移 | 路程 |
|---|---|---|
| 定义 | 从起点指向终点的有向线段 | 运动轨迹的长度 |
| 性质 | 矢量(有大小、有方向) | 标量(只有大小) |
| 决定因素 | 只与初、末位置有关 | 只与运动路径有关 |
| 大小关系 | 单向直线运动时,位移大小 = 路程;否则路程总是大于位移大小 | |
位移短,看头尾。
头尾一样位移同,
轨迹不同路不同。
单向直线的时候,
两个大小才相等。
- 人教版《物理》必修第一册 第一章第2节「时间 位移」. 人民教育出版社, 2019: 9-11.
- 中国地图出版社.《中国公路里程地图册》. 中国地图出版社, 2024.
三、坐标上的负号
位置是个坐标,可以是正,也可以是负。
(9:58。茶凉了,柚子皮扔了。)
2026年9月15日,星期一,上午第三节。高一(3)班教室。
老师在黑板上画了一条数轴。原点是学校传达室,正方向朝东,单位长度是1米。
"图书馆在这儿,"他在坐标-20的地方点了一个点,"教学楼在这儿。"他在坐标30的地方点了另一个点。
"早上小理从图书馆去教学楼,走了50米。"
"位移是?"
"50米。"有人说。
"往哪儿?"
"往东。"
"好。"老师说,"那如果我告诉你,小理从教学楼回图书馆呢?"
小理盯着那条线。
"位移是-50米。"他说。
"为什么是负的?"
"因为方向反了。"
老师点了点头。然后他在黑板上写了一个式子:
Δx = x₂ - x₁
"位移等于末位置坐标减初位置坐标。"
"从图书馆到教学楼:Δx = 30 - (-20) = 50米,正号表示往东。"
"从教学楼到图书馆:Δx = -20 - 30 = -50米,负号表示往西。"
小理盯着那个负号看了很久。
他想起去年秋天,在初三(2)班,物理老师也画过类似的图——但那一次他没听懂。
"老师,"他问,"那这个负号,是表示比零小,还是表示方向反?"
老师笑了。
"在坐标系里,它两个都是。"
"位置-20,说的是在原点西边20米的地方。"
"位移-50,说的是往西走了50米。"
"坐标的负号,表示位置。位移的负号,表示方向。"
"同一个减号,两个意思,但都在说'反方向'。"
下课铃响的时候,小理在笔记本上写了三个式子:
x_A = -20 m(位置,在原点西边)
x_B = 30 m(位置,在原点东边)
Δx = x_B - x_A = 50 m(位移,从西到东,正号)
……原来同一道题里,减号的作用不一样,但读法一样。
末位置减初位置。
正号表示沿 x 轴正方向,负号表示沿 x 轴负方向。
方向:Δx 为正 → 沿 x 轴正方向;Δx 为负 → 沿 x 轴负方向。
注意:位移的"负号"表示方向,不表示"比零小"。
末减初,别弄反。
正号表示朝正轴,
负号表示反方向。
坐标负号说位置,
位移负号说方向。
- 人教版《物理》必修第一册 第一章第2节「时间 位移」. 人民教育出版社, 2019: 11-13.
- 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 15-20.
四、一条纸带上的运动
每0.02秒,在纸带上打一个点。
点与点之间,藏着时间和位移。
(10:17。泡了第二杯茶。又凉了。)
2026年9月22日,星期一,上午第三节。物理实验室二。
实验室的桌子上摆着两台仪器——一台是电磁打点计时器,黑色的,有点旧;另一台是电火花打点计时器,方方正正的。
老师把一条白色纸带塞进去。
"接8伏交流电。"他说,"频率50赫兹,每0.02秒打一个点。"
小理盯着看。线圈嗡嗡响。纸带上开始出现一个个小黑点。
"先启动电源,再拉纸带,然后立即关电源。"老师说,"顺序不能反,反了就看不清了。"
他演示了一遍。然后他让小理自己试试。
小理第一次拉——拉了十几厘米,纸带上的点密得看不清。
"拉太快。"老师说,"还拉长了。"
第二次——拉得太慢,点在纸上黏成一团。
"又太慢。"
第三次——小理屏住呼吸,一秒一秒数着拉。这次终于拉出了七八个清晰的点。
"不错。"老师说,"现在看这条纸带。"
他把纸带铺在桌子上。拿尺子量了量。
"第一段,8毫米。第二段,15毫米。第三段,22毫米。"
"你看到了什么?"
"越往后越远。"小理说。
"对。"老师说,"这就是——物体在加速。"
小理盯着那条纸带看了很久。
"纸带上的点,"老师说,"就是时间。点之间的距离,就是位移。"
"一条纸带,就是你运动的一段录像。"
"只不过不是画面,是点。不是时间,是坐标。不是位移,是间隔。"
下课的时候,小理把那条纸带夹在笔记本里。
回到教室,他把点读了一遍:
t = 0.00s, x = 0mm;t = 0.02s, x = 8mm;t = 0.04s, x = 23mm;t = 0.06s, x = 45mm。
他把这四组数画在一张坐标系里。横轴时间,纵轴位移。
四个点连起来,是一条向上弯的曲线。
……原来纸带上的点,画出来就是一条曲线。
他在曲线旁边写了一行字:
"图像不告诉你走的路,只告诉你不同时刻的位置。"
它只是告诉你:每个时刻,物体在什么位置。
位置连起来,就成了一条线。
| 打点计时器类型 | 工作电压 | 电源频率50Hz时 |
|---|---|---|
| 电磁打点计时器 | 约 8V 交流电 | 每 0.02s 打一个点 |
| 电火花打点计时器 | 220V 交流电 | 每 0.02s 打一个点 |
图像意义:反映物体位移随时间的变化关系。
易错点:x-t 图像不是物体的运动轨迹。它是位置随时间变化的曲线。
连点成线看趋势。
斜线上走是匀速,
曲线上走是变速。
图像不是运动路,
图像只是位置图。
- 人教版《物理》必修第一册 第一章第2节「时间 位移」. 人民教育出版社, 2019: 13-16.
- 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 20-24.
综合闯关
知识点总结
(11:02。终于写完了。台灯调到最暗一档。)
| 概念 | 定义 | 关键点 |
|---|---|---|
| 时刻 | 某一瞬间,在时间轴上用点表示 | 如8:00、3秒末、第1秒末 |
| 时间间隔 | 两个时刻之间的间隔,在时间轴上用线段表示 | 如45分钟、前3秒、第3秒内 |
| 路程 | 物体运动轨迹的长度 | 标量,只有大小;与路径有关 |
| 位移 | 从起点指向终点的有向线段 | 矢量,有大小、有方向;只与初末位置有关 |
| 直线运动位移 | Δx = x₂ - x₁ | 正号表示沿 x 轴正方向,负号表示沿 x 轴负方向 |
| x-t 图像 | 横轴时间,纵轴位移 | 反映位移随时间的变化关系;不是物体的运动轨迹 |
| 打点计时器 | 记录时间与位移的工具 | 频率50Hz,每0.02s打一个点;电磁约8V,电火花220V |
路是轨迹,位是线段。
末减初,有正负。
横是时,纵是位。
参考资料
- 人民教育出版社课程教材研究所.《普通高中教科书·物理·必修第一册》第一章「运动的描述」. 人民教育出版社, 2019: 8-16.
- 中华人民共和国教育部.《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》. 人民教育出版社, 2020: 12-15.
- 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 15-24.
- 中国地图出版社.《中国公路里程地图册》. 中国地图出版社, 2024.


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