第1章 第2节 质点和位移-【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，鲁科版）

第2节　质点和位移 学习目标 课标解读 1.理解质点的概念,知道质点是一种理想化的物理模型。 2.掌握物体视为质点的条件。 3.掌握位移的概念,知道位移是矢量,掌握位移和路程的区别。 4.知道位移—时间图像的物理意义及应用。 1.通过质点、参考系概念的学习,体会物理观念的生成过程。 2.知道将物体抽象为质点的条件,能将特定情境中的物体抽象为质点。 3.通过位移和路程的比较,体会科学思维在概念辨析中的作用。 一、质点 1.在研究物体的运动时,如果物体的大小和形状对所研究问题的影响可忽略不计,我们就可以把该物体简化成一个具有质量的点。 2.定义:物理学中,把用来代替物体的具有质量的点称为质点。 3.质点不是真实的物体,它是一种理想化的物理模型。 二、位移 1.位移的定义与表示 (1)物理学中,用位移来描述物体的位置变化。 (2)定义:位移是一个既有大小又有方向的物理量,通常用字母s表示。可直观地用一条从初位置指向末位置的有向线段表示,该线段的长度表示位移的大小,箭头的方向表示位移的方向。 (3)直线运动物体的位移表示。 ①对于沿直线运动的物体,我们可借助一维坐标系确定物体发生的位移。如图,一辆汽车从位置x1运动到位置x2,用末位置坐标减去初位置坐标得到发生的位移,即s=x2-x1。 ②在一维坐标系中,位移的正负表示位移的方向。位移为正,表示方向沿坐标轴正方向;位移为负,表示方向沿坐标轴负方向。 2.标量与矢量 (1)标量:把像质量这样只用大小就能描述的物理量称为标量。 (2)矢量:把像位移这样既有大小又有方向的物理量称为矢量。 3.位移—时间图像(s-t图像) 建立平面直角坐标系,横坐标表示时间t,若将初始位置作为坐标原点,纵坐标表示汽车相对于其起始位置的位移s。根据数据在平面直角坐标系中描点,并用平滑曲线将数据点连接起来,所得图像称为运动的位移—时间图像(s-t图像)。图中每一点可表示某时刻所处的位置,也可从图中得到一段时间内的位移。如图为某一物体运动的位移—时间图像。 1.思考判断 (1)质点是一种对实际物体的科学抽象,是一种理想化的物理模型。(　√　) (2)很小的物体一定能视为质点。(　×　) (3)做直线运动的物体一定能视为质点。(　×　) (4)位移是矢量,有方向,而路程是标量,无方向。(　√　) (5)位移用来描述直线运动,路程用来描述曲线运动。(　×　) (6)位移取决于物体的初、末位置,路程取决于物体实际运动的路径。(　√　) (7)在s-t图像中可读出某时刻的位置坐标。(　√　) 2.思维探究 (1)“香蕉球”的特点是球在空中旋转,整体运动轨迹有一个弧度,其运动路线像香蕉一样,所以被人们称为香蕉球。上述运动的球什么情况下可视为质点?什么情况下不能视为质点? 答案:研究球的运动轨迹时,不用考虑球的大小和形状,可以视为质点;研究球在空中的旋转时,要考虑球的具体旋转方向,不能视为质点。 (2)如图所示,一辆轿车从超市出发,向东行驶了300 m到达电影院,继续行驶了150 m到达度假村,又向西行驶了950 m到达博物馆,最后回到超市。以超市所在的位置为原点,以向东的方向为正方向,求轿车从电影院经度假村到博物馆的位移与路程分别为多少。 答案:轿车从电影院经度假村到博物馆的位移为s=-500 m-300 m=-800 m,负号表示其方向与规定的正方向相反,即方向向西。其路程为x=150 m+950 m=1 100 m。 (3)如图所示为两物体运动的位移—时间图像。 图像描述了什么?图线a与纵轴交点的物理意义是什么?图线a、b交点的含义是什么? 答案:图像描述了物体位置随时间的变化规律。图线a与纵轴的交点表示开始计时的时刻物体相对坐标原点的距离。图线a、b的交点表示t1时刻两物体位于同一位置,即两物体相遇。 要点一　对质点的理解 神舟十五号载人飞船入轨后,于2022年11月30日成功对接于空间站天和核心舱前向端口。 探究:(1)在研究核心舱绕地球飞行一周所用的时间时,能否把核心舱看成质点? (2)在研究飞船的调姿情况时,能否把飞船看成质点? (3)质点是真实存在的吗? (4)物体看成质点的依据是什么? 答案:(1)能。(2)不能。(3)不是。 (4)对研究问题的影响可忽略。 1.质点的特点 (1)质点不同于几何“点”:质点是用来代替物体的有质量的点,其特点是只有质量,没有大小、体积、形状,它与几何“点”有本质的区别。 (2)质点是一种“物理模型”。 ①物理模型是在物理研究中,突出问题的主要因素,忽略次要因素而建立的理想化模型,是物理学经常采用的一种科学研究方法,质点就是典型的物理模型之一。 ②物理模型作为一种理想化模型,是为了研究问题方便而对实际问题的科学抽象,实际中并不存在。 2.实际物体可视为质点的常见情况