第1章 第2节 位置 位移-【优学精讲】2026-2027学年高中物理必修一同步教参(教科版)
第2节 位置 位移
1.理解位移的概念和矢量性,知道位移和路程的不同。
2.知道矢量和标量的运算差异,能进行一维情况下矢量的运算。
3.初步理解位移—时间图像。
一、确定质点位置的方法——坐标系
1.建立目的:准确地描述质点的位置。
2.坐标系的三要素:原点、正方向和单位长度。
3.常见的坐标系的种类:一维直线坐标系、二维平面坐标系和三维空间坐标系。
二、位置的改变——位移
1.路程:物体运动路线的长度。
2.位移
(1)物理意义:描述物体(质点)位置变化的物理量。
(2)定义:从初位置指向末位置的一条有向线段。
(3)位移的大小:初、末位置间有向线段的长度。
(4)方向:由初位置指向末位置。
三、位移—时间图像
图像的建立:在直角坐标系中选时间t为横轴,选位置x为纵轴,其上的图线就是位
置—时间图像;如果将物体运动的初始位置选作坐标原点O,则图像就称为位移—时间图像。
四、矢量和标量
1.矢量:既有大小又有方向的物理量,如力、速度、位移等。
2.标量:只有大小没有方向的物理量,如质量、时间、温度、路程等。
(1)当研究物体的直线运动时,应建立二维坐标系。( )
(2)物体做直线运动时位移大小等于路程。( )
(3)位移—时间图像反映的是物体在不同时刻的位置。( )
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(4)质量、时间、温度和速度都是标量。( )
提示:(1)× (2)× (3)√ (4)×
知识点一 对坐标系的理解和应用
田径场上,要描述百米赛跑运动员在运动中的位置,需要建立什么样的坐标系?要描述800米赛跑运动员在运动中的位置,需要建立什么样的坐标系?在足球场上,要描述足球的位置,需要建立什么样的坐标系?
[提示] 田径场上,在描述百米赛跑运动员的位置时,因运动员在一条直线上运动,故建立直线坐标系即可;在描述800米赛跑运动员的位置时,因800米跑道是弯曲的,运动员在平面内运动,此时应建立平面直角坐标系;足球场上,足球并非在同一平面内运动,故应建立三维空间坐标系才能描述足球的位置。
三种坐标系的比较
类别 | 直线坐标系 | 平面坐标系 | 空间坐标系 |
适用运动 | 物体沿直线运动 | 物体在某平面内运动 | 物体在空间内运动 |
建立方法 | 在直线上规定原点、正方向和标度,就建立了直线坐标系 | 在平面内画相互垂直的x轴与y轴,即可组成平面直角坐标系。物体的位置由一对坐标值来确定 | 在空间画三个相互垂直的x轴、y轴和z轴,即可组成三维坐标系。物体的位置由三个坐标值来确定 |
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应用实例 | M点位置坐标:x=2 m | N点位置坐标:x=3 m y=4 m | P点位置坐标: x=3 m y=4 m z=2 m |
一物体从O点出发,沿东偏北37°的方向运动10 m至A点,然后又向正南方向运动10 m至B点。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1)建立适当坐标系,描述出该物体的运动轨迹;
(2)依据建立的坐标系,分别求出A、B两点的坐标。
[解析] (1)坐标系如图,图线O→A→B为运动轨迹。
(2)A点位置:xA=10cos 37° m=8 m
yA=10sin 37° m=6 m
B点位置:xB=8 m
yB=6 m-10 m=-4 m
即A点的坐标为:(8 m,6 m),
B点的坐标为:(8 m,-4 m)。
[答案] (1)见解析图
(2)(8 m,6 m) (8 m,-4 m)
知识点二 位移和路程 矢量和标量
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