第一章 第2节 位置 位移（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（教科版2019）

第2节　位置　位移 课程内容要求 核心素养提炼 1.理解位移的概念，了解路程与位移的区别。 2．知道标量和矢量，知道位移是矢量，路程是标量。 3．能用平面坐标系正确表示位置和位移。 1.物理观念：能用平面坐标系表示位置和位移。 2．科学思维：通过位移的学习，了解生活与物理的关系，同时学会用科学的思维看待问题。 3．科学探究：围绕问题进行充分的讨论与交流，联系实际理解位移、路程等物理概念，学会将抽象问题形象化的处理方法。 4．科学态度与责任：从知识是相互关联、相互补充的思想中，建立事物是相互联系的唯物主义观。 [对应学生用书P7] 1．坐标系建立的原因 要准确地描述质点的位置，需要建立坐标系。 2．坐标系的分类 (1)直线坐标系(一维坐标系)适用于研究直线运动。 (2)平面直角坐标系(二维坐标系)适用于描述物体在一个平面上的运动。 (3)空间三维坐标系(三维坐标系)适用于描述除了经纬度外，还需要高度的数值的位置，例如空中飞机的位置。 [思考] 沿东西方向建立一维坐标系，x轴的正方向向东，选取路上的某交通岗亭作为坐标原点O，请写出汽车的初位置和末位置。 提示　汽车的出发点坐标是－20 m，表示它在岗亭以西20 m处；汽车的终点坐标是30 m，表示它在岗亭以东30 m处。 1．概念：描述物体位置变化的物理量，称为位移。 2．大小和方向 (1)大小：从初位置到末位置的有向线段的长短。 (2)方向：由初位置指向末位置。 [思考] 根据国际足联的相关统计，目前一名职业足球运动员在一场比赛中全场累计跑动的距离平均为10 000 m，较短的在6 000 m左右，而较长的则为12 000 m。以上数据指的是路程还是位移？ 提示　运动员在足球场上累计跑动的距离为路程。 位移­时间图像建立：在直角坐标系中选时刻t为横轴，选位置x为纵轴，把物体运动的起始位置和起始时刻分别作为纵轴和横轴的原点O，各点的位置坐标x就等于它们相对于起始位置的位移Δx，因此这样的x­t图像我们称为位移­时间图像。 1．标量：只有大小没有方向的物理量。如长度、质量、时间、路程、温度等。 2．矢量：既有大小又有方向的物理量。如位移、速度、力等。 [判断](对的画“√”，错的画“×”) (1)从位移­时间图像上可以知道物体在任意时间内位移的大小。(√) (2)物体沿一条直线向同一方向运动时，路程等于位移。(×) [对应学生用书P8] 探究点一　路程和位移 北京至重庆的不同路线及其位置变化 (1)从北京到重庆可以乘坐飞机、火车、轮船等不同的交通工具，这几种出行方式的运动轨迹相同吗？轨迹的长度相同吗？用哪个物理量表示？ 提示　运动轨迹不同；轨迹的长度也不同；用路程来表示。 (2)这几种出行方式中，从北京到重庆位置的变化相同吗？用什么来描述这种位置的变化？ 提示　初位置和末位置相同，所以位置的变化相同；可以用从初位置指向末位置的有向线段来描述这种位置的变化。 1．位移和路程 物理量 位移 路程 定义 物体由初位置指向末位置的有向线段 物体运动轨迹的长度 意义 表示物体位置的变化 表示物体运动的实际路径的长度 图示 物体沿不同路径从A运动到B的位移相同，但路程不同 关系 只有在单向直线运动中，位移的大小才等于路程，其他情况下路程大于位移的大小 2.位移和位置 位移可用坐标轴上的一段有向线段来表示。图中物体从A位置到B位置的位移s可用有向线段AB表示，且Δx＝x2－x1。 物体的位置与位移是不同的，位置与坐标轴上的点相对应，位移与坐标轴上的有向线段相对应，要严格加以区分。 如图所示，半径为R的大圆中有两个直径为R的半圆。物体从A点出发沿曲线ABCOADC行进。求： (1)物体从A点第一次走到O点时的位移的大小和方向； (2)物体从A点第一次走到D点时的位移和路程。 解析　(1)从A点第一次走到O点时的位移的大小等于线段AO的长度，即x1＝R。位移的方向向南。 (2)从A点第一次走到D点时的位移的大小等于线段AD的长度，即x2＝R。位移的方向为东偏南45°。从A点第一次走到D点时的路程等于整个运动轨迹的长度，即s＝×2πR＋2π×＝2.5πR。 答案　(1)R　由北指向南　(2)R，方向为东偏南45°　2.5πR [题后总结]　 (1)位移和路程是两个不同的概念，不论在什么情况下，都不能说位移就是路程。 (2)路程为零，位移一定为零；位移为零，路程不一定为零。 (3)在曲线运动中，位移的大小一定小于路程，只有在单向直线运动中，位移的大小才等于路程，不论在何种运动中，位移的大小都不会大于路程。 (4)位移是矢量，位移的计算要注意方向的描述。 [训练1]　出租车载小明到车站接人后返回出发地，司机打出全程的发票如图所示。在此过程中，出租车运动的路程和位移大