第1章 第2节 质点和位移（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（鲁科版2019）

第2节　质点和位移 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 知道质点、位移、矢量、标量的概念，并会应用． 理解质点是理想化模型，会根据具体实例掌握将物体看成质点的条件，形成由具体到物理模型的科学思维习惯．理解并会应用s­t图像． 学会从实际问题的角度理解位移与路程的区别和联系，理解矢量与标量． 理解理想化模型的建立是抓住主要因素忽略次要因素的科学思想． 知识点一 质点 1.定义：物理学上用来代替物体的具有质量的点． 2．物体视为质点的条件：物体的大小、形状及物体上各部分运动的差异等因素对所研究的物理问题的影响可以忽略． 3．物理意义：质点是没有大小和形状，而具有质量的点，因此质点是一种理想化的物理模型，并不真实存在． 1．体积很小的物体一定能看成质点．(　×　) 2．做直线运动的物体一定能看成质点．(　×　) 3．原子在任何情况下都能看成质点．(　×　) 知识点二 位移 1.位移 (1)物理意义：描述运动物体的位置的变化． (2)定义：由初位置指向末位置的有向线段． (3)大小：该线段的长度． (4)方向：箭头的方向． 2．标量和矢量 (1)标量：只有大小，没有方向． (2)矢量：既有大小，又有方向． 3．直线运动的位置和位移 对于沿直线运动的物体，我们可以借助一维坐标系确定物体发生的位移，在物体运动的方向上建立x轴． (1)物体的初、末位置可用位置坐标x1、x2表示． (2)物体的位移等于两个位置的坐标变化，即s＝x2－x1 4．位移—时间图像 (1)意义：描述物体运动的位移随时间变化的规律． (2)建立：常用横坐标表示时间，用纵坐标表示相对于起始位置的位移． 1．一个物体的位移为零，路程也一定为零．(　×　) 2．在一维坐标系中，物体的位移等于其位置坐标．(　×　) 3．Δx的正负可表示物体位移的方向．(　√　) ] 探究点一　质点　(物质观念之形成) ►情境探究 2019年1月20日中国乒乓球选手陈梦在2019国际乒联世界巡回赛匈牙利公开赛中战胜队友朱雨玲赢得女单冠军．在研究陈梦的发球技术动作时，能否把乒乓球看成一个质点？若研究乒乓球的运动快慢时，能否把乒乓球看成一个质点？ 提示：不能，能． ►探究归纳 1．质点的三个特点 (1)没有大小和形状． (2)具有物体的全部质量． (3)是一种理想化的物理模型，实际生活中并不存在． 2．把物体看成质点的常见情况 (1)物体的大小和形状对所研究的问题无影响，或者有影响，但可以忽略不计，则可将物体看成质点． (2)当物体上各部分的运动情况完全相同，物体上任何一点的运动情况都能反映该物体的运动，一般可看成质点． (3)物体有转动，但相对于平动而言可以忽略其转动时，可把物体看成质点．如研究汽车的运动轨迹时，可将汽车看成质点． ►对点例练 2020年11月10日，我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10 909 m．“奋斗者”号照片如图所示，下列情况中“奋斗者”号一定可视为质点的是(　　) A．估算下降总时间时 B．用推进器使其转弯时 C．在海沟中穿越窄缝时 D．科学家在其舱内进行实验时 A　解析：估算潜水器下降的总时间时，潜水器的大小和形状相对运动的轨迹可以忽略，可以视为质点，A正确；用推进器使其转弯时和科学家在其舱内进行实验时，都需要研究潜水器本身的特点，不可视为质点，B、D错误；在海沟中穿越窄缝时，潜水器的大小和形状相对窄缝，尺寸不可以忽略，不可视为质点，C错误．故选A． [训练1] (浙江省杭州地区(含周边)重点中学2020—2021学年高一(上)期中物理试题)下列运动的物体(乒乓球、足球、运动员、火车)，在相应的研究问题中能被看作质点的是(　　) D　解析：当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响时，我们就可以把它看成质点；研究乒乓球的发球技术，不能忽略球形状大小，故A错误；研究足球任意球的脚法，足球的形状大小不能忽略，故B错误；评判花样滑冰运动员的动作，要看其动作，如果看作质点，其动作无法展现，不能看作质点，故C错误；计算火车从北京到上海的时间时，可以忽略火车的车长，可以把火车看作质点，故D正确；故选D． 探究点二　位移　(运动观念之形成) ►情境探究 暑假里，小明准备从南昌去北京参观清华、北大等名校．他有三种方式可供选择：①飞机；②火车；③先火车，再乘船．三种出行方式的路程是否相同？三者的直线距离是否相同？ 提示：路程不相同，位置变化相同． ►探究归纳 1．位移和路程的区别与联系 项目 位移 路程 区 别 物理意义 描述质点的位置变化 描述质点实际运动轨迹的长度 定义 从初位置指向末位置的有向线段 物体运动轨迹的长度 标矢性 是矢量，既有大小，又有方向 是标量，只有大小，没有方向 大小 初、末位置之间的距离，由初、末位置决定，与路径无关 运动轨迹的长度，与路径有关 联系 (1)都是描述质点运动的物理量 (2)单位相同，在国际单位制中，都是“米” (3)都是过程量 (4)位移的大小总小于或等于路程，只有在质点做单向直线运动时，位移的大小才等于路程 2.分析位移—时间图像可获取以下信息 (1)由图像上的坐标可知质点在某时刻的位置、在某一位置时的时刻． (2)图像与s轴的交点的纵坐标值，表示零时刻的位置． (3)图像与t轴的交点的横坐标值，表示位移为零的时刻． (4)图像斜率表示质点运动的速度，斜率的大小表示速度的大小，斜率的正、负表示物体速度的方向．即： ①斜率为正表示物体向正方向运动． ②斜率为负表示物体向负方向运动． (5)两图像的交点表示两物体同时处在同一位置(即相遇). 3．s­t图像的两点提醒 (1)s­t图像描述的是质点的位移随时间变化的规律，而不是质点运动的轨迹． (2)s­t图像只能描述直线运动，而不能描述曲线运动． ►对点例练 (四川省成都市金堂县竹篙中学2020—2021学年高一(上)期中物理试题)如图所示，为某学校一跑道，某同学从A点出发，沿跑道依次经过B、C、D三点到达E点，已知半圆ABC的半径为R，半圆CDE的半径为2R，B点和D点分别为半圆的最高点和最低点．下列说法正确的是(　　) A．该同学从A点到C点和从A点到D点的位移相同 B．该同学从A点到C点和从C点到D点的路程相同 C．该同学走完全程的位移大小是R，方向向右 D．该同学走完全程的路程是 B　解析：位移为矢量，方向不同，故A错误；该同学从A点到C点和从C点到D点的路程相同，故B正确；该同学走完全程的位移大小是R，方向向左，故C错误；该同学走完全程的路程是3πR，故D错误．故选B． [训练2] (多选)如图所示是做直线运动的甲、乙物体的位移—时间图像，由图像可知(　　) A．甲运动的时间比乙早t1 s B．当t＝t2时，两物体相遇 C．当t＝t2时，两物体相距最远 D．当t＝t3时，两物体相距s0 m ABD　解析：由图像可知，甲从t＝0开始运动，乙从t1时刻开始运动，A对；在s­t图像中，两图像的交点表示两物体相遇，B对，C错；当t＝t3时，甲在原点，乙在距离原点s0米处，故D对． 探究点三　解决实际问题　(科学态度与责任) [训练3] (体育情境)(云南省昭通市云天化中学2020—2021学年高一(上)期末物理试题)东京奥运会原计划于2020年7月24日到2020年8月9日举办，因新冠肺炎疫情推迟到2021年．下列比赛项目中，可以把运动员看成质点的是(　　) A　解析：跳水比赛、击剑比赛和吊环比赛，裁判员对运动员评分时都需看动作完成情况和击剑的部位等评分，故不能看作质点，马拉松距离长，人的大小可忽略，可以看作质点．故选A． [训练4] (科技情境)(多选)(安徽省安徽师范大学附属中学2020—2021学年高一(上)元月摸底考试物理试题)如图所示，四轮马达纳米车是用纳米技术制造的一种新型药物输送系统，它可以在血管中穿行而不会受到人体免疫系统的攻击．下列情况中可以把纳米车看作质点的是(　　) A．研究纳米车的组成时 B．研究纳米车运动的快慢时 C．研究纳米车如何治疗疾病时 D．研究纳米车马达的工作时 B　解析：研究纳米车的组成时，涉及车的形状与大小，所以不可以将纳米车看作质点时，A错误；研究纳米车运动的快慢时，可以忽略形状和大小，可看成质点，B正确；研究纳米车如何治疗疾病时，要考虑车的动作，不能用一个点代替，C错误；研究纳米车马达的工作时，马达是旋转的，形状不能忽略，不能看作质点，D错误．故选B． A组 学业基础练 1.(2021·湖南省邵阳市隆回县高一上期末)下列关于质点的说法中，正确的是(　　) A．质点是一个理想化模型，实际上并不存在 B．只有体积很小的物体才能看作质点 C．凡是轻小物体，皆可看作质点 D．百米运动员最后冲刺时，可以把运动员看作质点 A　解析：质点是一个理想化模型，实际上并不存在，选项A正确；当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响时，我们就可以把它看成质点，则体积很小的物体或者轻小物体不一定能看作质点，选项B、C错误；百米运动员最后冲刺时，运动员的大小不能忽略，不可以把运动员看作质点，选项D错误．故选A． 2．(多选)(2021·内蒙古包头市高一上期末)下列说法中正确的是(　　) A．标量只有大小没有方向 B．矢量是既有大小又有方向的物理量 C．－10 m的位移比5 m的位移小 D．－10 ℃的温度比5 ℃的温度低 ABD　解析：标量只有大小没有方向，选项A正确；矢量是既有大小又有方向的物理量，选项B正确；位移的正负只代表方向，不代表大小，则－10 m的位移比5 m的位移大，选项C错误；－10 ℃的温度比5 ℃的温度低，选项D正确．故选ABD． 3．(2021·上海市金山区高一上期末)某人沿着某正三角形花坛的一个顶点开始紧绕着花坛散步，速度大小恒为1 m/s，花坛边长为4 m，经过8 s，他的位移大小和路程分别为(　　) A．4 m，4 m B．8 m，4 m C．4 m，8 m D．8 m，8 m C　解析：位移大小等于从初位置指向末位置的有向线段的长度．经过8 s，他刚好走过8 m，即路程为8 m，此时刚好位于正三角形花坛的另一个顶点，则位移大小为4 m．故选C． B组 等级提升练 4．(多选)如图所示为甲、乙两物体相对于同一参考系的s­t图像．下面说法正确的是(　　) A．甲、乙两物体的出发点相距s0 B．甲、乙两物体都做匀速直线运动 C．甲物体比乙物体早出发的时间为t1 D．甲、乙两物体向相同方向运动 ABC　解析：由s­t图像知，t＝0时，甲的位置为x＝s0，乙的位置为x＝0，故甲、乙出发点相距s0；s­t图线的斜率表示速度，甲、乙两物体的s­t图线都是倾斜直线，故两物体都做匀速直线运动；甲从t＝0时刻开始出发，乙在0～t1这段时间内保持静止，故甲比乙早出发的时间为t1；甲的斜率为负值，说明速度方向与规定正方向相反，乙的斜率为正值，说明速度方向与规定正方向相同，故甲、乙两物体的运动方向相反，综上所述，A、B、C三个选项正确． 学科网（北京）股份有限公司 $$