1.2 质点和位移 课件-2024-2025学年高一上学期物理鲁科版（2019）必修第一册

第2节 质点和位移 赛跑中，要研究运动员跑得快还是慢，需要考虑该运动员是胖还是瘦、高还是矮吗？ 体操运动中，要研究运动员的动作，要不要考虑运动员的形体？ 自然界中的物体都有各自的形状，它们的运动往往也是复杂的。 因此要准确描述一些物体的运动情况有时是极为复杂，甚至是不可能的。 物理学里是用什么样的方法来研究物体的运动呢？ 质点 1 篮球有大小，在空中运动时还会旋转，因此在空中各位置上的运动状况也就各不相同，要描述清楚比较困难。 我们有时候关注物体各部分的运动，有时关注物体的整体运动，因此如何描述物体的运动要看我们关注的问题是什么。 物理学中常用建构理性模型的方法，突出问题的主要因素，忽略次要因素，将问题简化，以便得到解决。 如果我们只是要研究篮球抛出在空中的运动轨迹，那么篮球是否旋转，它的形状大小这两个因素就可以忽略。 当不需要考虑篮球的形状大小时，篮球就可以用一个有质量点来代替。其轨迹也就是一条较为简单的曲线。 物理学中用来代替物体的有质量的点----质点 什么样的问题可以把物体看成一个点，什么样的问题不能把物体看成一个点呢？ 地球到太阳的距离1.5×108 km，而地球的直径只有1.3×104 km， 还不到它与太阳距离的万分之一. 若只研究地球公转的时候，可以忽略地球的大小和形状，而把它视为“点”。 如果研究的是地球的自转，地球的大小和形状就是影响地球自转的主要因素，此时地球的形状大小不能忽略，也就不能视为质点了。 1.质点：用来代替物体的具有质量的点。 2.质点的特点 (1)有质量的点 (2)没有大小和形状 (3)理想化模型，实际上不存在 理想化模型：突出主要因素，忽略次要因素，建立理想化模型。 学 网 (1)物理各点的运动情况相同（平动）时，可以看作质点，一般研究物体的转动时不能把物体看作质点。 (2)物体有转动，但物体的转动不是我们所研究的主要问题时，物体的本身大小和形状已变成了次要因素，物体可以看作质点。 3.物体看成质点的条件 物体的大小和形状对所研究问题的影响可忽略不计。 1.研究下列问题时，可以把研究对象看作质点的是（ ） A.研究火车在平直轨道上运行时车轮的转动 B.乒乓球比赛中，研究运动员发出的旋转球的运动 C.研究航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作 D.用GPS确定打击海盗的“武汉舰”在大海中的位置 D 2.图片展示的是我们日常中的一些运动,通过学习关于质点的知识,下列说法中正确的是( ) A.图1中研究如何才能踢出“香蕉球”时,可以把足球看作质点 B.图2中研究列车从杭州到北京的路程时,可以把列车看作质点 C.图3中研究雄鹰为什么能在空中翱翔时,可以把雄鹰看作质点 D.图4中研究运动员起跑动作时,可以把运动员看作质点 B 位移 2 有了质点我们就可以方便地研究物体的运动轨迹了，那么当物体运动后，我们该如何描述物体的位置变化？ 可见，采用路程不足以描述物体的位置变化。为此，物理学中，用位移来描述物体的位置变化。 1.位移的物理意义： 位移是用来描述运动物体空间位置变化的物理量，是由初位置指向末位置的有向线段，它既有大小又有方向，通常用字母s来表示。 A B s 箭头的方向表示位移的方向，线段的长度s 表示位移的大小。 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。在一维坐标系中，位移的正负表示位移的方向。 例：表示汽车A和汽车B从t1时刻到t2时刻的位移。 sB=-4 m- (-1m)=-3 m 汽车A的位移为正，表示其位移方向沿x轴正方向 汽车B的位移为负，表示其位移方向沿x轴负方向 sA=4 m-1m=3 m 3.位移和路程的区别与联系 （1）位移是从初位置到末位置的一段有向线段，用来表示质点位置的变化；而路程是质点运动轨迹的长度。 （2）位移既有大小又有方向，而路程只有大小没有方向。 （3）在一般情况下，位移大小小于路程，只有当物体做单向直线运动时，物体的位移大小才等于路程 （4）位移等于零时，路程不一定等于零，位移和路程的单位都是长度单位m 4.矢量和标量 （1）标量：只用大小就能描述的物理量叫做标量。 例如：时间、路程、质量、温度等 （2）矢量：既有大小又有方向的物理量叫做矢量。 例如：力、位移、速度等 3.一个小孩从A点出发，沿半径分别为3m和5m的半圆到达B点，如图所示，他通过的位移和路程分别为（ ） A.16m，方向从A指向B；16m，方向从A指向B B.16m；16m C.8πm，方向从A指向B；8πm，方向从A指向B D.16m，方向从A指向B；8πm D 5.位移—时间（s-t）图像 t/s 0 1 2 3 4 5 s/m 0 5 10 15 20 25 汽车做匀速直线运动的位置随时间变化的数据 汽车做匀速直线运动 a.建立坐标系；横坐标表示时间，纵坐标表示汽车的位置。 s/m t/s b.描点； c.连线；用平滑曲线将数据点连接起来。 5 1 2 3 4 6 10 20 30 所得图象就是汽车的位移-时间图象，也称s-t图象。 (1)s-t 图像的建立 ①由x-t 图像可知物体各时刻所处位置及物体发生一段位移所需时间 ②x-t 图像只能用来描述直线运动 ③x-t 图像不是物体运动的轨迹 ④纵轴截距表示物体的初始位置 ⑤交点表示相遇 (2)根据x-t 图像分析物体的运动 ⑥水平直线表示物体静止(甲线) ⑦倾斜直线表示物体做匀速直线运动 斜率的正负表示物体的运动方向。 甲 乙 丙 4.某同学通过北斗导航定位系统测得其在南北方向运动时在0~4 s内的s-t图像(位置—时间图像)如图所示。已知该同学在t=0时刻正向北运动,则关于该同学在0~4 s内的运动,下列说法正确的是( ) A.其运动轨迹为曲线 B.始终向北运动 C.位移大小为4 m D.路程为10 m D 5.(多选)一物体沿直线运动的s-t图像如图所示,则物体在( ) A.第2 s内的位移为10 m B.第4 s内的位移为15 m C.0~5 s内的路程为50 m D.0~5 s内的位移为10 m AC 1.质点 （1）定义：为了研究问题的需要，有时可以忽略物体的大小和形状等因素，把物体简化成一一个有质量的点。 （2）质点的特点。 （3）将物体看成质点的条件。 2.位移 （1）定义：由初位置指向末位置的有向线段 （2）位移与路程的区别与联系 （3）矢量和标量 （4）描述：有向线段 （5）位移—时间（s-t）图像 没有今天的基础科学，就没有明日的科技应用。 ——李政道 $$