2023年初高中物理衔接读本： 2.1 质点、路程、位移和时间、时刻

第二章 直 线 运 动 初中已学过 机械运动 参照物 路程 匀速直线运动 速度 匀速直线运动的路程—时间图像 匀速直线运动的速度—时间图像 高中将要学 质点 位移 标量与矢量 匀速直线运动的速度—时间图像 匀速直线运动的位移——时间图像 平均速度—瞬时速度 匀变速直线运动 匀变速直线运动的速度和位移 匀变速直线运动的速度—时间图像 自由落体运动 衔接 衔接 物理是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学。在初中我们已经知道，物体的空间位置随时间的变化叫机械运动。它是自然界中最简单、最基本的运动形式。小到原子和分子，大到宇宙中的天体，一切物体都在运动。著名学者亚里士多德曾说过：“不了解运动，就不了解自然”。 本章是高中物理学习开始的一章，它是后面学习牛顿运动定律、机械能、抛体运动、电场中带电粒子运动等内容的基础。本章中，在初中匀速直线运动基础上，我们将进一步讨论非匀速直线运动，重点研究其中最简单的运动形式，即速度随时间均匀变化的变速运动——匀变速直线运动。还要学习矢量、位移、加速度等物理概念，"质点"模型以及速度—时间图像等。 本章的难点主要有： 1． 理解矢量的物理含义，准确把握矢量的正、负。 2． 公式较多，应结合运动的实质掌握公式计算。 3． 速度—时间图像的应用。 图中滑雪运动员沿斜坡向下滑石时，能把运动员看成是一个质点吗？（答案在本章中找） 第二章 直线运动 第一节 质点、路程、位移和时间、时刻 初中回顾 初中已学过路程和时间的概念。路程是指物体通过实际轨迹的长度。某人从太古汇到广州塔，有多种出行方式，仅乘地铁就可以直接乘3号线，也可以乘坐APM线B3路/B6路/B12路………每种不同的出行方式，行走的线路不同，经过的路程可能不相等，所用的时间可能也不同。 初中物理学习中我们经常遇到这样的问题，计算一列列车从上海运行到北京的时间，在解答这类问题时需要考虑列车的长度吗？为什么？ 上海南站每天都有大量列车停靠在站台上。上海南站的设计者，在设计站台长度时，需要考虑列车的长度吗？ 东方明珠电视塔是上海的地标。若告诉你某同学从“东方明珠”1号门出发，走了100m，你能说出他在哪里吗？ 通过本节的学习，你将能回答上述的问题。 入门阶梯 物体都具有大小和形状，运动中的物体上各点的位置变化一般说来是不同的，所以要详细描述物体的位置及其变化，并不是一件简单的事情。物理学研究实际问题时，常常将复杂问题简化，忽略次要因素，突出主要因素，这是物理学中常用的一种方法，学习了质点的概念之后，你将加深对这一方法的理解。 一、质点 若要计算一列列车从上海运行到北京的时间，只要知道上海到北京两地间的距离、列车的运行速度，就可计算出列车从上海运行到北京的时间，解答这类问题时不需要考虑列车的长度，这是因为列车本身约400m的长度，相对上海到北京超过1380km的距离来说是可以忽略不计的。实际上初中解答这类问题时，就是将其看成一个点来处理，这个点就是高中要介绍的“质点”（即便考虑列车的长度，对实际计算结果也没有影响，你可以实际计算一下）。 但是，在设计站台时，由于站台本身与列车的长度相接近，此时列车的长度、宽度、高度等大小和形状都是主要的，是必须要考虑的，否则就可能造成列车停到站台外面，不方便旅客上下车的窘境。因此，这种情况下列车不能被看作一个点。初中物理学习中，研究的列车过桥、过山洞等问题，都属于此类问题。 用来代替物体的有质量的点叫做质点。质点是没有大小、形状，只具有质量的一个点。引入质点是为了使对物体位置的描述更为简洁，可以使对有大小和形状的物体运动的复杂描述，简化成对点的运动的简单描述。 什么物体可看作质点呢？ 一个物体是否可被看作质点，关键就看它的大小、形状对于所研究的问题而言，是否可以忽略，并不是大物体一定不可被看作质点而小物体一定可被看作质点。 质点是人们为了使实际问题简化而引入的理想化模型。引入理想化模型，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，尽可能把复杂问题简单化，是物理学上经常用到的一种研究问题的方法。 本章章头图中滑雪运动员沿斜坡下滑时就可被看成是一个质点。 地球能看成一个点吗？ 在研究地球绕太阳转动时，地球绕太阳公转，同时它又在自转，所以地球的各部分离太阳的远近在不断变化。当我们讨论地球的公转时，可以忽略地球的大小和形状，把地球看作一个“有质量的点”（即质点），这个“质点”在距离太阳1.5×108m处，以一个近似圆的轨道，大约每365天绕太阳一周。而讨论地球的自转时，它上面各点的运动情况是不相同的，它的大小和形状不能忽略，此时就不能将其看作质点。 例题1 （质点）下列情况中的物体可被看作质点的是（ ） A. 用力翻转地面上的木箱时 B. 在水平面上沿直线运动的木箱 C. 正在启动的汽车后轮 D. 人造地球卫星绕地