第一章 第2节 位置 位移-【高考领航】2023-2024学年高中物理必修第一册同步核心辅导与测评（教科版）

第2节　位置　位移 1．理解位移的概念，掌握位移和路程的区别和联系。 2．认识矢量和标量，知道二者在计算时方法上的不同。 3．认识位移—时间图像。 1．物理观念：了解位移、矢量、标量的概念，解决实际问题。 2．科学思维：能用位移—时间图像描述物体在不同时间内的位移。 3．科学探究：物体位置的描述。 4．科学态度与责任：能区分具体情境中的位移和路程。　　　　　　　　　　　　　　　 　确定质点位置的方法——坐标系 1．要准确地描述质点的位置，需要建立坐标系，即按照规定的方法选取一组有序的数来描述它的位置，这组有序的数就是“坐标”。 2．坐标系的三要素：原点、正方向和单位长度。 3．常见的坐标系的种类：一维直线坐标系、二维平面坐标系和三维空间坐标系。 　位置的改变—位移 1．路程：物体运动路线的长度。 2．位移 (1)物理意义：描述物体位置变化的物理量。 (2)定义：由初位置指向末位置的有向线段，线段的长短表示位移的大小，箭头表示位移的方向。 (3)位移在一维直线坐标系中的表示：若点A、B对应的坐标分别为x1、x2，则A到B的位移Δx＝x2－x1。 　位移—时间图像 1．物理意义：直观地表示物体在每一时刻的位置或每一时间间隔的位移。 2．图像的建立：在直角坐标系中选时间t为横轴，选位置x为纵轴，其上的图线就是位置—时间图像；如果将物体运动的初始位置选作坐标原点O，则图像就成为位移—时间图像。 　矢量和标量 1．标量：只有大小没有方向的物理量，如质量、时间、路程、温度等。 2．矢量：既有大小又有方向的物理量，如力、速度、位移等。 3．运算法则：标量加减遵循“算术法则”，矢量的加减却有所区别。 [课前小练] 1．判断下列说法是否正确。 (1)直线运动中，建立了直线坐标系，任意时刻的位置都可用位置坐标表示。(√) (2)一个物体的位移为零，路程也一定为零。(×) (3)温度的高低可以用正、负数表示，所以温度是矢量。(×) (4)物体在沿一条直线向同一方向运动时，路程与位移相同。(×) 2. 如图所示，汽车在5 s时间内，从0时刻开始，每1 s前进的距离分别是9 m、7 m、5 m、3 m、1 m。以0时刻为原点，以汽车前进方向为正方向建立一维位置坐标系，以下说法正确的是(　　) A．汽车在1 s末的位置坐标为9 m B．汽车在2 s末的位置坐标为7 m C．汽车在3 s末的位置坐标为5 m D．汽车在4 s末的位置坐标为3 m 解析：A　以0时刻为原点，汽车在1 s末的位置坐标为9 m，故A正确；以0时刻为原点，汽车在2 s末的位置坐标为16 m，故B错误；以0时刻为原点，汽车在3 s末的位置坐标为21 m，故C错误；以0时刻为原点，汽车在4 s末的位置坐标为24 m，故D错误。故选A。 　对坐标系的理解和应用 [思考探究] 田径场上，要描述百米赛跑运动员在运动中的位置，需要建立什么样的坐标系？要描述800 m赛跑运动员在运动中的位置，需要建立什么样的坐标系？在足球场上，要描述足球的位置，需要建立什么样的坐标系？ 提示：田径场上，在描述百米赛跑运动员的位置时，因运动员在一条直线上运动，故建立直线坐标系即可；在描述800 m赛跑运动员的位置时，因800 m跑道是弯曲的，运动员在平面内运动，此时应建立平面直角坐标系；足球场上，足球并非在同一平面内运动，故应建立空间三维坐标系才能描述足球的位置。 [思维深化] 　三种坐标系的比较 直线坐标系 平面坐标系 空间坐标系 适用运动 物体沿直线运动 物体在某平面内做曲线运动 物体在空间内做曲线运动 建立方法 在直线上规定原点、正方向和标度，就建立了直线坐标系 在平面内画相互垂直的x轴与y轴，即可组成平面直角坐标系。物体的位置由一对坐标值来确定 在空间画三个相互垂直的x轴、y轴和z轴，即可组成三维坐标系。物体的位置由三个坐标值来确定 应用实例 M点位置坐标：x＝2 m N点位置坐标： x＝3 m，y＝4 m P点位置坐标： x＝3 m，y＝4 m，z＝2 m 　一物体从O点出发，沿东偏北37°的方向运动10 m至A点，然后又向正南方向运动10 m 至B点。(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) (1)建立适当坐标系，描述出该物体的运动轨迹； (2)依据建立的坐标系，分别求出A、B两点的坐标。 解析：(1)坐标系如图所示，图线O→A→B为运动轨迹。 (2)A点位置：xA＝10 cos 37°m＝8 m，yA＝10 sin 37°m＝6 m B点位置：xB＝8 m，yB＝6 m－10 m＝－4 m 即A点的坐标为(8 m，6 m)，B点的坐标为(8 m，－4 m)。 答案：(1)见解析图　(2)A(8 m，6 m)　B(8 m，－4 m) [针对训练]