第一章 第二节 位置 位移-【导与练】2023-2024学年高中物理必修第一册同步全程学习全书word（新教材，粤教版）

第二节　位置　位移 [定位·学习目标] 1.通过学习位置、位移、路程的概念,知道矢量、标量,并能解决实际问题,深化物理观念. 2.通过实例分析,比较位移与路程的区别和联系,锻炼运用图像分析物体运动的科学思维. 3.通过在一维坐标系中进行矢量运算,领悟正与负、加与减的意义;学会用有向线段表示矢量运算,培养科学探究的意识与科学态度. 一、位置 1.定义 位置是指运动质点某一时刻在空间所处的地方. 2.表示方法 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. 3.坐标系 (1)物体做直线运动时,其位置可用直线坐标系的坐标x表示. (2)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. 二、位移 1.路程 路程是物体运动轨迹的长度,只有大小没有方向. 2.位移 (1)定义: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.一般用符号s表示,国际单位是米,符号为 m. (2)位移的大小和方向:位移既有大小又有方向,大小是有向线段的长度,方向是有向线段的方向,即由起始位置指向末位置. (3)位移的意义:描述物体的位置变化. (4)位移的表示方法. ①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(Δx)来表示,即Δx=x-x0.Δx的正负表示运动质点的位移方向,Δx的绝对值等于位移的大小.如图甲、乙所示,当Δx>0时,表示位移的方向与x轴正方向相同;当Δx<0时,表示位移的方向与x轴正方向相反. ②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=Δx=x. 三、位移—时间图像(s-t图像) 1.直线运动的位置和位移 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. 2.位移—时间图像 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质点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. 四、矢量和标量 1.矢量:既有大小又有方向的物理量,例如位移. 2.标量:只有大小没有方向的物理量,例如温度、质量、体积、长度、时间、路程. 3.运算:矢量和标量的算法遵从不同法则. 1.判断正误. (1)路程是标量,位移是矢量,两者都描述物体的运动.(　√　) (2)做直线运动的物体,其位移大小一定等于路程.(　×　) (3)物体的位移—时间图像为曲线时物体的轨迹为曲线.(　×　) 2.许多穿越塔克拉玛干沙漠的探险者都知道穿越沙漠的最大危险是常常迷路.造成迷路的原因就是弄不清三个问题:我在哪里?我要去的地方在哪里?还要走多远才能到达?这三个问题涉及三个描述运动的物理量,你知道是哪三个吗? 答案:位置、位移和路程. 3.如图所示,一辆汽车沿平直公路运动,从A点运动到B点,怎样描述汽车向前沿直线行驶的位移?汽车由C到D的位移如何描述? 答案:位移用位置坐标的变化量表示,s1=xB-xA=30 m-10 m=20 m,s2=xD-xC=10 m-40 m=-30 m. 探究点一　位移和路程的区别与联系 如图所示的漫画中,说位移的大小一定小于路程,这种说法对吗?请结合所学习的物理知识作出合理解释. 答案:这种说法不对,位移的大小不一定小于路程,当物体做单向直线运动时,位移的大小等于路程. 1.位移和路程的区别与联系 项目 路程 位移 区 别 意义 表示运动轨迹的长度 表示位置变化的大小和方向 大小 轨迹的长度 从初位置到末位置的有向线段的长度 方向 无方向 从初位置指向末位置 图示(物体沿曲线由A运动到B) 联系 (1)两者单位相同,国际单位都是米(m). (2)位移的大小小于或等于路程,在单向直线运动中,位移的大小等于路程 2.矢量和标量的区别 (1)矢量是有方向的,标量没有方向. (2)标量的运算法则为算术运算法则,即初中所学的加、减、乘、除等运算方法;矢量的运算法则为以后要学到的平行四边形定则. (3)矢量大小的比较要看其数值的绝对值大小,绝对值大的矢量大,“+”“-”只代表方向. [例1] 如图所示为某学校田径运动场跑道的示意图,其中A点是所有跑步项目的终点,也是400 m,800 m赛跑最内侧跑道的起跑点,B点是100 m赛跑的起跑点.在一次校运动会中,甲、乙、丙三位同学分别参加了100 m、400 m和800 m赛跑,三人均位于最内侧跑道。则从开始比赛到比赛结束(　A　) A.甲的位移最大 B.乙的位移最大 C.丙的位移最大 D.乙、丙的路程相等 解析:由题意可知,400 m,800 m