1.2 位置 位移 课件 -2023-2024学年高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册

第一章 运动的描述 2 位置 位移 情景引入 我国西部的塔克拉玛干沙漠(如图1-2-1所示)远眺不见边际,抬头不见飞鸟,沙漠中布满了一两百米高的沙丘,像大海的巨浪.塔克拉玛干沙漠又被称为“死亡之海” 如果一支探险队要进入该沙漠探险,那么他们需要弄清楚三个重要的问题:身处何方?要去哪里?最佳路线是什么?而这三个问题涉及描述物体运动的三个物理量:位置、位移和路程. 1.坐标系： （1）为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。 （2）坐标系的种类： A.一维坐标系（直角坐标系） B.二维坐标系（平面直角坐标系） C.三维坐标系（空间直角坐标系） 一、位置 2.质点的位置,可由质点在坐标系中的坐标来确定。 x/m 0 1 2 3 -1 一维 二维 三维 坐标系的种类 物体在坐标系中坐标值的正、负不表示大小，而是表示在坐标原点的哪一侧：正号表示在坐标原点的正方向一侧，负号表示在坐标原点的负方向一侧。数值表示离坐标原点的距离。 参考系 坐标系 区别 为了描述物体的运动而假定为不动的物体 为了表示物体在某时刻所处的位置而建立的一个标准 联系 二者都是为了使研究物体的运动更方便而引入的，坐标系要建立在参考系的基础上 思考与讨论 质点在运动过程中,它的位置随时间不断地变化,那么怎样表示质点位置的变化呢? 如果我们计划从广州白云国际机场到佛山祖庙,我们可以用手机导航软件选择出行路线.打开导航软件,输入出发地点“广州白云国际机场”和目的地“祖庙”后,软件界面上会显示出多条不同的路线(如图1-2-3所示) 我们知道,路程是物体运动轨迹的长度。在上例中,我们所选择的出行路线不同,经过的路程也就不同.为此,我们需要引入一个新的物理量描述物体位置的变化。 二、路程和位移 1.路程（path)-—物体运动轨迹的长度； 2.位移（displacement)——描述质点位置变化的物理量，用从物体运动的初位置指向末位置的有向线段来表示位移 ； ① 初位置 → 末位置（方向） ② 线段长度 （大小） 符号：s ，单位：m y O x A B 物体从A运动到B时,不管沿着什么轨迹，它的位移都是一样的. 这个位移可以用一条有向(箭头)线段AB表示 3.直线运动中物体的位置和位移表示 位移一般用符号s来表示.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 -1 0 1 2 3 4 5 x/m 直线运动中物体的位置和位移如何表示？ 观察与思考 右图中的同学把哪两个概念弄混了？ 位置和位移 问题：路程和位移的区别和联系? 注重 属性 大小关系 路程 路径 只有大小 没有方向 位移 初末位置 有大小 有方向 位移大小≤路程 仅在单向直线运动中取等号． 联系：都是描述质点运动的空间特征。 都是过程量。 联系实际：学校马上就要进行秋季运动会了，运动员各有所长，根据所学的知识，哪些项目关注物体位移的大小？哪些项目关注路程的长短？ 讨论与交流 有一可看成质点的电动小车P,在水平面上沿直线先向东后向西运动.在该直线上建立由西向东的一维直线坐标系,测得在不同时刻小车P的位置坐标如表1-2-1所示 (1)利用表中数据能求出小车P在前3秒内、第3秒、前6秒内和第6秒的位移和路程吗?为什么? (2)根据题中所给出的信息,试在一维直线坐标系的坐标轴上画出小车P的运动过程的示意图. (3)试用一段话把小车P的运动过程表述出来. 三、位移-时间图像 1.位移—时间图像 (1)图像的建立 在平面直角坐标系中,用横坐标表示时间t,用纵坐标表示位移s,根据测定或给出的数据,在坐标系中确定一系列的点,这些点用平滑线连接起来就得到位移—时间图像. (2)图像的意义 位移—时间图像表示了做直线运动的物体位移与时间的对应关系,图像上任一点所对应的是该时刻物体所在的位置(相对零位移处),s-t图像直观地描述了物体的运动情况. (2)如图所示,若物体做匀速直线运动,则s-t图像是一条倾斜的直线. 若s-t图像为平行于时间轴的直线,表明物体处于静止状态. 2.根据s-t图像可以得到的信息 (1)由s-t图像可以确定物体各个时刻所对应的位移或发生一段位移所需的时间. (3)图像描述直线运动规律，并不是物体的运动轨迹. 例题: 如图所示是甲、乙、丙三个物体做直线运动的s-t图像，比较三物体的： （1）位移大小_______________；  （2）路程_______________；  解析： 位移大小等于起点与终点的线段长度，甲乙丙初位置与末位置都相同，故它们位移相等．路程等于实际轨迹的长度，甲乙丙轨迹都是直线，但中途方向改变，做的是往返运动，故甲的路程最大，乙丙均不回头，路程相等。 答案：（1） s甲=s乙=s丙 （2） s甲>s乙=s丙 四、矢量和标量 定义： 标量(scalar)：像路程这样只有大小、没有方向的物理量． 矢量(vector)：像位移这样既有大小又有方向的物理量． 回顾：初中学过的物理量哪些是矢量？哪些是标量？ 例题:一支150m长的抢险救灾队伍匀速前进,队长从队尾放出无人机到前方1000m处侦察受灾路况,拍照后立即返回,当无人机返回队长处时,队伍已前进了200m.则在全过程中,无人机位移的大小和路程分别是多少? 分析:画出无人机的运动轨迹图,确定无人机的始、末位置,以及它由初始位置到末位置的运动轨迹的长度,即可求出无人机的位移和路程. 解:无人机的运动轨迹,如图1-2-7所示.由图可知,无人机位移的大小为200m,路程为(1000×2-200)m=1800m. $$