1.2 位置 位移 课件 -2023-2024学年高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册

第一章 运动的描述 第二节 位置 位移 我国西部的塔克拉玛干沙漠 (如图所示)，远眺不见边际，抬头不见飞鸟，沙漠中布满了一两百米高的沙丘，像大海的巨浪。塔克拉玛干沙漠又被称为“死亡之海”。 如果一支探险队要进入该沙漠探险，那么他们需要弄清楚三个重要的问题：身处何方？要去哪里？最佳路线是什么？而这三个问题涉及描述物体运动的三个物理量：位置、位移和路程。 塔克拉玛干沙漠 位置 在生活、生产和技术应用中，人们经常要关心或考虑物体的位置及位置的变化，如行驶的汽车、航行的船只、移动的台风、飞行的火箭等。位置是指运动质点某一时刻在空间所处的地方。 为了表示运动质点的位置，首先应该选取一个参考系，然后在参考系上建立坐标系。质点的位置，可由质点在坐标系中的坐标来确定。 物体做直线运动时，其位置可用直线坐标系的坐标x表示。当x>0 时，表示质点的位置在原点的右边；当x<0时，表示质点的位置在原点的左边。如图所示，一个物体从点 A 运动到点 B，点 A 的位置可以用坐标 xA=2 m 表示，点B的位置可以用坐标xB = 4 m表示。 同理，物体在某一平面上运动时，其位置可用平面直角坐标系的坐标来表示。 用坐标表示物体做直线运动的位置 位移 质点在运动过程中，它的位置随时间不断地变化，那么怎样表示质点位置的变化呢？ 如果我们计划从广州白云国际机场到佛山祖庙，我们可以用手机导航软件选择出行路线。打开导航软件，输入出发地点“广州白云国际机场”和目的地“祖庙”后，软件界面上会显示出多条不同的路线(如图所示)。 手机导航软件界面 我们知道，路程是物体运动轨迹的长度，在上例中，我们所选择的出行路线不同，经过的路程也就不同。为此，我们需要引入一个新的物理量描述物体位置的变化。 一般而言，当物体从起始位置 A 运动到末位置 B 时，尽管可以沿不同的轨迹、经历不同的路程，但位置变动的大小和方向是确定的，在物理学中就用位移来表示质点的位置变化。位移用从物体运动的起始位置指向末位置的有向线段来表示。如图所示，质点从点 A 运动到点 B 的位移可以用从起始位置 A 指向末位置 B 的有向线段 AB 来表示，其大小就是有向线段 AB 的长度，其方向是有向线段 AB 的方向。 物体的位移既有大小又有方向。一旦确定物体的起始位置和末位置，物体的位移就确定了。质点的位移与运动路径无关，只与始、末位置有关。位移与路程不同，路程是质点运动轨迹的长度(如图中从 A 到 B 的曲线1和曲线2)，只有大小没有方向。 质点的位移 位移和路程在国际单位制中的单位都是米，符号为 m。常用的单位还有千米 (km)、厘米 (cm)、毫米(mm)等。 位移一般用符号 s 来表示。当物体做直线运动时，位置常用直线坐标系中的坐标 x 表示。这时位移可以用末位置 (x) 和起始位置 (x0) 的坐标之差(x) 来表示，即 x =x-x0. x的正负表示运动质点的位移方向， x的绝对值等于位移的大小。如图所示，当x>0 时，表示位移的方向与x轴正方向相同；当x<0 时，表示位移的方向与x轴正方向相反。 物体做直线运动的位置和位移 可见，要描述直线运动的位置和位移，只需建立一维直线坐标系，用坐标表示位置，用位置坐标的变化量表示物体位移。这样，用一个带有正负号的数值就可以把位移的大小和方向表示出来。 为了计算方便，计算位移时常取起始位置作为坐标原点，即x0=0，这时质点的位移就可以用末位置的坐标来表示，即s=x=x。 讨论与交流 位移与路程有什么区别？在什么情况下两者的量值相等？在什么情况下两者的量值不相等？ 位移 路程 区别 是一条有向线段，用来表示物体位置的变化 是质点运动轨迹的长度 有向线段的箭头表示位移的方向 没有方向 联系 1、二者单位相同，都是“米”；2、只有物体做单向直线运动时，其位移大小才和路程相 位移—时间图像 当质点做直线运动时，可以把位置看成是一种特殊的位移，即物体相对于坐标原点的位移，它的起点在坐标原点，终点在该时刻物体所在的位置。 我们可以用多种方法来描述一个物理量随另一个物理量变化的情况，如在上述问题中，我们用列表的方法描述小车 P 的位置随时间变化的情况；我们也可以以时间 t 为横坐标，以位移s为纵坐标，通过在坐标纸上描点作图的方法来描述小车 P 的位移随时间变化的情况。我们把这种描述方法称为图像法，以此得到的图像称为位移—时间图像或 s-t 图像。从图中可以形象地看出，纵坐标 s 是小车 P 相对于坐标原点在时间 t 内的位移。 小车P的位移一时间图像 用图像能形象直观地描述物理现象及其规律，它是物理学中研究问题的一种常用方法。 总结： 图像法：用图像描述一个物理量随另一个物理量变化的情况的方法。 位