1.2 位置　位移 课件 -2026-2027学年高一上学期物理教科版必修第一册

null第一章　描述运动的基本概念 位置　位移 2 3 1 重点 重难点 理解坐标系概念，会用坐标系描述质点的位置和位移。 理解位移的概念，知道位置、位移、路程等概念的区别与联系。 会用位移—时间图像描述物体的直线运动。 重点 4 知道矢量与标量的区别。 确定质点位置的方法——坐标系 一 3 对于疾驶在高速公路上的汽车、航行在浩瀚大海中的轮船和翱翔在蔚蓝天空中的飞机，我们怎样确定它们在某个时刻的位置呢？ 建立坐标系用坐标表示。 观察与思考 卫星定位 我们要确定一辆行驶在北京长安街上汽车的位置，可以沿东西方向建立一维坐标系 x 轴的正方向指东 选取路上的某交通岗亭作为坐标原点 O 确定合适的单位长度 西 东 0 -10 -20 -30 40 30 20 10 x/m O 汽车在岗亭以西20m,汽车坐标是-20m 汽车坐标是30m，汽车在岗亭以东30m 坐标系构成要素： 、 、 。 原点 正方向 单位长度 观察与思考 1.要准确地描述质点的 ，需要建立坐标系，即按照规定的方法选取一组有序的数来描述它的 ，这组有序的数就是“坐标”。 2.研究物体的直线运动时，只需要使用沿运动方向的 坐标系就可以准确地描述质点的位置；研究平面上物体的运动，需要建立_________坐标系；研究空间物体的运动，需要建立三维坐标系。 位置 位置 一维直线 平面直角 要点归纳 多维坐标系 位移和路程　矢量和标量 二 如图，某人从北京去重庆，可以选择不同的交通方式。既可以乘火车，也可以乘飞机，还可以先乘火车到武汉，然后乘轮船沿长江而上。 三种出行方式路程是否相同？ 轨迹的长度不同，路程不同 起始位置、终点位置相同，位置变化相同 位置变化是否相同？ 观察与思考 1.路程：物体运动 。 2.位移 (1)物理意义：描述物体 的物理量。 (2)定义：由 位置指向 位置的有向线段。 线段的长短表示位移的 ，箭头表示位移的 。 路线的长度 位置变化 A B C D 初 末 大小 方向 要点归纳 Δx1＝xB－xA＝5 m－2 m＝3 m。 Δx2＝xC－xA＝－1 m－2 m＝－3 m。 做直线运动的物体，从初位置A处运动到B处，又运动到C处。 (1)在图中用有向线段画出物体从A到B的位移，并求坐标变化量。 (2)在图中用有向线段画出物体从A到C的位移，并求坐标变化量。 -1 5 x/m 4 3 2 1 0 C A B Δx1 Δx2 观察与思考 3.位移在一维坐标系中的表示 用两个坐标的差值即Δx=x2-x1表示 (如图) 。Δx的绝对值表示位移大小，Δx为正，表示位移方向与正方向 ； Δx为负，表示位移方向与正方向_____。 位移 相同 相反 x/m x1 O x2 Δx 要点归纳 4.矢量和标量 (1)标量：只有 没有 的物理量，如 、 、路程、 等。 (2)矢量：既有 又有 的物理量，如力、 、 等。 (3)运算法则：标量加减遵循“ ”，矢量的加减 (填“没有区别”或“有所区别”)。 大小 方向 质量 时间 温度 大小 方向 速度 位移 算术法则 有所区别 要点归纳 1.如图，假如蚂蚁从A点出发到达终点B，其位移大小为0.5 m，方向为东偏南30°，它爬行的路径可能有多少条？路程与位移大小的关系如何？ 路径有无数条　路程大于等于位移的大小，当单向直线运动时路程等于位移的大小。 2.若蚂蚁恰好沿半径为R的圆爬行一周，则它的位移与路程各是多少？ 位移为0　路程为2πR 思考与讨论 位移和路程的区别与联系 项目 比较 位移 路程 区 别 物理 意义 矢标性 相关 因素 联系 描述物体的位置变化，是由初位置指向末位置的有向线段 描述物体运动轨迹的长度 矢量 标量 由物体的初、末位置决定，与物体运动路径无关 既与物体的初、末位置有关，又与物体运动路径有关 位移的大小不大于相应的路程，只有物体做单向直线运动时，位移的大小才等于路程 提炼与总结 1.如图所示，一辆汽车在一条平直的马路上行驶，t=0时，汽车在十字路口中心左侧20 m处；过了2 s，汽车正好到达十字路口的中心；再过3 s，汽车行驶到了十字路口中心右侧30 m处。如果把这条马路抽象为一条坐标轴(x轴)，十字路口中心定为坐标轴的原点，向右为x轴的正方向。 (1)(3分)试将汽车在三个观测时刻的位置 坐标填入下表： 观测时刻 t=0 过2 s 再过3 s 位置坐标 x1=______ x2=___ x3=_____ -20 m 0 30 m 例题 17 (2)(6分)前2 s内、后3 s内汽车的位移分别为多少？这5 s内汽车的位移又是多少？ 答案　20 m，方向沿x轴正方向　30 m，方向沿x轴正方向　50 m，方向沿x轴正方向 例题 2.(来自人教教材)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，如图所示。分别以地面和抛出点为原点建立一维坐标系，方向均以向上为正，填写以下表格。 坐标 原点 抛出 点的 坐标 最高 点的 坐标 落地 点的 坐标 从抛出点到最高点的位移 从最高点到落地点的位移 从抛出点到落地点的位移 地面 ____ ____ ___ ____ _____ _____ 抛出点 ___ ____ _____ ____ _____ _____ 3 m 8 m 0 5 m -8 m -3 m 0 5 m -3 m 5 m -8 m -3 m 0 1 2 3 4 5 6 7 8 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 x/m 例题 19 物体的位置坐标与坐标原点的选取有关；但位移与坐标原点的选取无关。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 x/m -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 总结提升 位移—时间图像(x-t图像) 三 一辆汽车沿平直公路行驶，汽车各个时刻的位置坐标列表如下。 时刻t/s 0 4.9 10.0 15.1 19.9 位置x/m 0 100 200 300 400 以时刻t为横轴，以位置x为纵轴，建立直角坐标系; 试结合表中汽车的时刻、位置信息在坐标系中描点; 并用平滑的曲线连接起来。 0 5 10 15 20 t/s 100 200 300 400 x/m 汽车位置与时刻的对应关系 观察与思考 1.位置—时间图像：在直角坐标系中选 为横轴，选 为纵轴，其上的图线就是位置—时间图像，是反映物体在任意时刻的位置的图像。 2.位移—时间图像：将物体运动的初始位置选作位置坐标原点O，则各点的位置坐标就等于它们相对于起始位置的位移Δx，x-t图像就成为位移—时间图像。 3.x-t图像的物理意义：x-t图像反映了物体的位移随时间的变化关系，图像上的某一点表示物体在某时刻所处的 。 时刻t 位置x x-t图像 位置 要点归纳 23 1.如图所示为甲、乙两物体的位移随时间变化的图像。 (1)甲、乙两物体是不是同时出发？是不是从同一位置 出发？出发点的位置坐标是多少？ 不是同时出发，甲在t=0时刻出发，乙在t=5 s时刻出发；不是从同一位置出发，甲从x=15 m处出发，乙从坐标原点处出发。 (2)甲、乙两个物体在0~10 s内位移各为多少？ 甲的位移大小Δx甲=20 m-15 m=5 m，乙的位移大小Δx乙=20 m。 (3)两图线的交点表示什么？ 两图线的交点表示t=10 s时刻，甲、乙的位置相同，即两物体相遇。 思考与讨论 24 2.物体的位移—时间图像是物体的运动轨迹吗？ 不是。物体的x-t图像表示的是物体的位移随时间变化的规律，而不是物体的运动轨迹。 思考与讨论 x-t图像 1.x-t图像中的图线表示的是位移随时间变化的规律，不是质点运动的轨迹。 2.两图线的交点表示两物体在对应时刻的位置相同，即相遇。 3.截距：图像不过原点O时，若图像在纵轴有截距，则截距表示开始计时时物体的初始位置坐标； 若图像在横轴有截距，则截距表示出发时刻。 提炼与总结 3.如图所示是某昆虫沿一条铁丝运动的x-t图像。回答下列问题： (1)求该昆虫7 s时间内的位移； 答案　7 s内的位移为12 cm，方向与所规定的正方向相同； (2)该昆虫运动和休息的时间各是多少？ 答案　运动时间共3 s，休息时间共4 s。 例题 4.一辆汽车在教练场上沿着平直道路行驶，以x表示它相对于出发点的位移。如图近似描述了汽车在0时刻到50 s这段时间的x-t图像。通过分析回答以下问题： (1)汽车最远位置距离出发点为　　 m； (2)汽车在　　　　时间内没有行驶； (3)汽车在　　　　 　　　时间内驶离出发点， 在　　　　时间内驶向出发点； (4)汽车在50 s内的路程为　　 m，位移为　 　 m。 30 10~20 s 0~10 s、40~50 s 20~40 s 75 -15 例题 位移和路程　矢量和标量 坐标系：原点、正方向、单位长度，三种坐标系 路程：物体运动轨迹的长度，标量 位移 定义：从初位置指向末位置的有向线段 物理意义：表示位置变化的物理量 矢量：初、末位置间线段的长度；初位置指向末位置 横轴：时间；纵轴：位置（位移） 任一时刻所对应的位置 任一段时间内的位移，位移大小和方向 横轴截距：开始运动时刻；纵轴截距：开始运动位置 位移—时间图像 位置 位移 (2)前2 s内汽车的位移Δx1=x2-x1=0-(-20 m)=20 m 后3 s内汽车的位移Δx2=x3-x2=30 m-0=30 m 这5 s内汽车的位移Δx=x3-x1=30 m-(-20 m)=50 m 上述位移Δx1、Δx2和Δx都是矢量，大小分别为20 m、30 m和50 m，方向都向右，即方向均沿x轴正方向。 (1)将马路抽象为坐标轴，因为向右为x轴的正方向，所以在坐标轴上原点左侧的点的坐标为负值，原点右侧的点的坐标为正值，所以可得：x1=-20 m，x2=0，x3=30 m。 Keep Thinking! Lavf59.27.100 Lavf57.62.100 Lavf59.6.100 $发明GPS定位的人绝对是个天才。地球这么大，而我们只需要通过一部手机就能知道对方的具体位置。其实原理很简单，第一颗卫星信号的覆盖范围用红圈表示，第二颗则用黄圈表示，这两个圈的交叉点就是你的位置，虽然有两个交叉点，但你肯定是站在地球表面的，所以上方的点可以排除掉，而在三维世界就要麻烦点，因为这个交叉点实际上是一个圆绿圈，范围内都可能是你的位置，那这样的误差也太大了。这时就要用到第三颗卫星，它能将这个圆缩小到两个点，通过刚刚的方法排除空中的点，最终就能得到你的准确位置了。但这样还不够精确，因为卫星信号是以光速传播的，哪怕是0.000001秒的误差也会导致定位跑偏几百米。虽然卫星安装原子钟能解决这个误差，但我们的手机壳没法安装，所以手机时间与实际时间是有误差的那该怎么办呢？当然是引入第四颗卫星用于时钟同步，最后通过四个方程就能知道你在地球哪个位置。到这还没结束，根据爱因斯坦的相对论，时钟的移动速度越快，它的运行速度则会越慢。如果时钟以光速运动，那它将停止运转。而卫星的时速高达上万公里，因此卫星上的原子钟每天会有38微秒的误差。但你先别慌，因为原子钟的校准指令在卫星发射前就已经集成到系统内部。 目的是在一个平面内运动，这个时候就可以建立一个二维平面直角坐标系。简单来说就是在一维直线X轴的基础上增加一个Y轴，X轴与Y轴相互垂直成直角，所以叫直角坐标系。直角意味着X轴与Y轴互不影响，互相独立。这个时候Y轴与X轴相交的点就是原点O同样需要在Y轴上规定正方向单位长度，并且标明物理量和单位。直角坐标系中物体的位置用二维坐标来表示，例如某时刻物体在C点，就可以用位置坐标X等于1米，Y等于2米表示。当物体运动到D点时，位置坐标就变成了X等于-3米，Y等于1米。平面直角坐标系在研究抛体运动圆周运动的时候常常需要用到。比二维空间更复杂的情况是物体在三维空间中运动。这个时候通常会建立三维直角坐标系，也叫空间直角坐标系。相信你已经知道怎么去建立了。没错，就是在平面直角坐标系的基础上，再增加一个与平面垂直的这一种XYZ3轴相互垂直，意味着XYZ轴相互独立。三轴的共同焦点为空间坐标系的原点，当然同样也要有正方向。单位长度、物理量和单位坐标系在实际生活中有很多直接的用处。茹地理上用纬度和经度来确定某个地点就是二维坐标系的应用。在军事、大地测量等领域，常采用全球卫星定位系统来确定方位。就是三维坐标系的。