第1章 第2节 位置 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（粤教版2019）

第二节　位置　位移 课程内容要求 核心素养提炼 1．知道物体位置的表示方法． 2．理解位移的概念，了解路程与位移的区别． 3．知道标量和矢量，知道位移是矢量，时间、时刻和路程是标量． 4．能用数轴或一维直线坐标表示位置和位移． 5．理解位移—时间图像的物理意义． 1．物理观念：建立位移和矢量的概念． 2．科学思维：理解位移和路程的区别、矢量和标量的区别，用s­t图像描述位移随时间的变化． 3．科学态度与责任：从知识是相互关联、相互补充的思想中，培养建立事物是相互联系的唯物主义观点． 1．定义：运动质点某一时刻在空间所处的地方． 2．表示方法：选取一个参考系，建立坐标系，质点的位置可由坐标系中的坐标来确定． 1．路程：物体运动轨迹的长度． 2．位移：从物体运动的起始位置指向末位置的有向线段． (1)位移的大小：有向线段的长度． (2)位移的方向：有向线段的方向． [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的累计跑动距离平均为10 000 m，最差的在6 000 m左右，而好的高达12 000 m．以上数据是路程还是位移？ 提示　运动员在足球场上累计跑动的距离为路程． 1．物理意义：描述位移s随时间t的变化情况． 2．图像的画法：以时间t为横坐标，以位移s为纵坐标描点作图． 1．矢量：既有大小又有方向的物理量，例如：位移、力等． 2．标量：只有大小没有方向的物理量，例如：时间、温度、质量、路程等． [判断] (1)物体运动的路程一定是矢量．(×) (2)温度和体积都是标量．(√) 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)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 物体由起点指向终点的有向线段 物体运动轨迹的长度 意义 表示位置的变化 表示物体运动的实际路径 性质 矢量 标量 图示 物体沿不同路径从A运动到B位移相同，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，通常是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Δs＝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s1＝R.位移的方向为由北指向南． (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s2＝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 [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，则在此过程中，出租车运动的路程和位移分别为(　　) A．4.3 km、4.3 km　　　　　　 B．4.3 km、0 C．0、4.3 km D．0、0 B　[出租车发票上里程即其行驶的路程，即4.3 km；因又返回出发地，位置变化为零，故位移为0，故B正确．] 探究点二　位移－时间(s­t)图像 1．坐标轴的物理意义：通常以横坐标表示时间，以纵坐标表示位移． 2．坐标轴的正方向就是位移的正方向：如图中甲在0～t3时间内位移为正，t3以后位移为负．而乙在整个运动过程中位移始终为正．位移的正、负表示方向，位移为正时与正方向相同，位移为负时与正方向相反． 3．图像反映运动物体的位移随时间变化的规律，而不是物体运动的轨迹，图中甲、乙均做直线运动． 4．对图像的四点说明 (1)纵截距：表示初始时刻离坐标原点的距离． (2)横截距：表示物体位移为零的时刻． (3)两图像的交点：表示两物体同时处在同一位置(即相遇). (4)图像斜率的正、负：表示物体运动的方向． 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． (多选)如图为根据龟兔赛跑故事画出的位移—时间图像，下列说法正确的是(　　) A．乌龟和兔子赛跑不是从同一地点出发的 B．乌龟和兔子赛跑不是同时出发的 C．乌龟中途落后，但最终比兔子先到达终点 D．在0～t1时间内，乌龟和兔子的位移不同，但曾经相遇过一次 BCD　[由图像可知，乌龟和兔子是从同一地点出发的，但不同时，兔子比乌龟出发得晚，A错误，B正确；从图像中看出，在t1时刻兔子的位移大于乌龟的位移，但是最后乌龟到达终点时，兔子还没有到达，C正确；由图像可知，0～t1时间内，兔子的位移比乌龟的位移大；图像的交点表示相遇，根据图像可知，在0～t1时间内，兔子和乌龟在比赛途中相遇过一次，D正确．] [训练2]　(多选)如图是甲、乙两物体在同一直线上运动的s­t图像，以甲的出发点为原点，出发时间为计时起点，则(　　) A．乙比甲先出发 B．甲、乙同时出发 C．甲、乙从同一位置出发 D．甲在途中停了一段时间，而乙没有停止 BD　[由图像可知，两物体同时出发，故B正确，A错误；甲出发时，甲的位置坐标为0，乙的位置坐标为s0，知乙在甲的前面s0处，故C错误；甲先做匀速直线运动，然后停止一段时间，又做匀速直线运动，而乙一直做匀速直线运动，故D正确．] 1．(矢量和标量)关于矢量和标量，下列说法中不正确的是(　　) A．矢量是既有大小又有方向的物理量 B．标量只有大小没有方向 C．－10 m的位移比5 m的位移小 D．－10 ℃的温度比5 ℃的温度低 C　[由矢量和标量的定义可知A、B项正确；－10 m的位移比5 m的位移大，负号不表示大小，仅表示方向与正方向相反，故C错误；温度是标量，负号表示该温度比0 ℃低，正号表示该温度比0 ℃高，故－10 ℃的温度比5 ℃的温度低，D正确．] 2．(位移)如图所示，一位同学从操场A点出发，向西走了30 m，到达B点，然后又向北走了40 m，达到C点．在从A点到C点的过程中，该同学的位移大小是(　　) A．70 m　　　B．50 m　　　C．40 m　　　D．30 m B　[位移的大小等于首末位置的距离，所以总位移大小为 m＝50 m．] 3.(位置坐标)如图所示，从高出地面3 m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5 m后回落，最后到达地面．以抛出点为原点建立坐标系，以竖直向上为正方向，则小球末位置坐标为(　　) A．3 m B．－3 m C．0 m D．13 m B　[以抛出点为原点建立坐标系，以竖直向上为正方向，则小球末位置坐标为－3 m．] 4．(s­t图像)如图所示是物体沿直线运动的位移—时间图像，则在0～4 s内物体通过的路程L为(　　) A．L＝2 m B．L＝4 m C．L＝10 m D．L>10 m C　[由图可知，物体在x轴上运动，物体的位移等于末位置与初位置坐标之差，即Δs＝s2－s1，物体在前2 s内的位移是4 m，后2 s内的位移是－6 m，所以在0～4 s内物体通过的路程L＝10 m．] 学科网（北京）股份有限公司 $$