高中物理同步教学第1章2位置变化的描述—位移课件教科版必修1(教育精品).ppt

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1、2.位置变化的描述位移万源市第三中学教师 冉丹2.位置变化的描述位置变化的描述位移位移1在下述问题中，能够把研究对象当作质点的是()A研究地球绕太阳公转一周所需的时间是多少B研究地球绕太阳公转一周地球上不同区域季节和昼夜长短的变化C将一枚硬币用力上抛，猜测它落地时正面朝上还是反面朝上D正在进行花样溜冰的运动员【解析】物体是否能视为质点，不能仅仅以它的大小和形状来确定，关键要看物体的大小和形状与所研究的问题是否有关选项A中，地球可以看成一个质点，因为地球的大小和形状与它绕太阳公转一周的时间无关；选项B中，地球不能视为质点，因为在地球绕太阳公转的过程中，地球上不同地区季节和昼夜长短的变化是不同的，

2、如果把地球看成一个质点，在一点上怎么能区分不同地区呢？选项C中，很显然硬币的形状与研究的问题关系非常密切，故硬币不能看成质点；选项D中，溜冰运动员在冰面上优美的动作被人欣赏，不能当做质点【答案】A2下图是一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片，若频闪照相机每隔0.2 s闪拍一次分析照片可知：小球从B点到E点共运动了_cm的路程，小球从A点运动到F点所用的时间是_s.【答案】7.501.0一、确定位移的方法一、确定位移的方法1坐标系为了定量地描述物体(质点)的 以及位置的 ，需要在 上建立一个坐标系2直线坐标系对于一个沿直线运动的物体，要通过直线坐标系加以描述：在给定的一条直线上，确定一个 方向

3、，取一个定点为 ，任取一定长度为单位长，这样就在该直线上建立了直线坐标系(又称数轴)位置位置变变化化参考系参考系正正原点原点3平面直角坐标系对于一个在平面上运动的物体，要通过 坐标系来描述：为了用一对实数表示平面内的点(物体所处位置)，在平面内画两条相互垂直的数轴(x轴和y轴)即可组成平面直角坐标系4物体在空间中运动时，可建立三维空间坐标系二二维维直角坐直角坐标标 对于在海平面上做曲线运动的舰艇，要描述它的位置，你认为应该建立怎样的坐标系？【提示】海平面上的舰艇做的不是直线运动，在平面内运动，应用平面直角坐标系二、位移二、位移1定义：物理学中把物体在一段时间内 的变化称为位移2表示方法：用从初

4、位置至末位置的一条 表示位移3方向：由质点运动的起始位置指向运动的终止位置4大小：是起始位置与终止位置两点间的直线距离如下图所示，一个物体沿直线从A点运动到B点，若A、B两点的位置坐标分别为xA和xB，则物体的位移为x .位置位置有向有向线线段段xBxA如果一个物体在一个平面内从A点（XA,YA)运动到B点（XB,YB)，则物体的位移为x .三、矢量和三、矢量和标标量量1矢量：既有 又有 的物理量，如位移2标量：只有 没有 的物理量，如路程、温度等3运算法则：两个标量相加时遵从 的法则，矢量相加的法则与此不同,遵从 大小大小方向方向大小大小方向方向算算术术加法加法平行四边形法则和矢量三角形法则

5、一、建立坐一、建立坐标标系的意系的意义义及方法及方法1意义(1)物体做机械运动时，其位置会随时间发生变化，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)物体的位置可认为就是质点在某时刻所在的空间的一点2方法(1)直线坐标系：如果物体沿直线运动，即一维运动时，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和标度，建立直线坐标系(2)二维坐标系：当物体在某一平面内做曲线运动，即二维运动时，需用两个相互垂直的坐标确定它的位置，即二维坐标(平面坐标)(3)三维坐标：当物体在空间内运动时，需采用三个坐标确定它的位置，即三维坐标(空间坐标)3原则建立坐标系的原则是确定物体的位置

6、方便、简捷 1质点由西向东运动，从A点出发到达C点再返回B点后静止如右图，若AC100 m，BC30 m，以B点为原点，向东为正方向建立直线坐标系，则出发点的位置为_m，B点的位置是_m，C点的位置为_m，A到B点的位置变化为_m，方向_C点到B点位置变化为_m，方向_【解析】以B点为原点，建立坐标轴，如下图所示【答案】7003070向东30向西二、二、对对位移和路程的正确理解位移和路程的正确理解1位移与路程的比较不不同同点点位移位移路程路程含含义义是一条由起点指向是一条由起点指向终终点的有向点的有向线线段，用来表示物体的位置段，用来表示物体的位置变变化，化，与物体运与物体运动动的路径无关的路

7、径无关是是质质点运点运动轨动轨迹的迹的长长度，不度，不能描述能描述质质点位置的点位置的变变化，与化，与物体运物体运动动的路径有关的路径有关标标矢矢量量是矢量，有向是矢量，有向线线段的指向表示位段的指向表示位移的方向移的方向是是标标量，只有大小，没有方量，只有大小，没有方向向相相同同点点单单位位国国际单际单位制中都是米位制中都是米(m)2.二者的关系(1)位移与路程不可能相同由于位移是矢量而路程是标量，所以位移不可能和路程相同位移不可能和路程相同，但大小可能相等(2)位移小于等于路程位移小于等于路程当物体做单方向的直线运动时，位移的大小才等于路程，但位移不是路程；当物体做曲线运动时位移的大小小于

8、路程(3)同一位移，路程多解同一位移，路程多解质点的始、末位置一旦确定，位移矢量是唯一的、而路程可能有多个取值(4)位移位移为为零，路程不一定零，路程不一定为为零零例如，质点环绕一周又回到出发点时，它的路程不为零，但其位置没有改变，因而其位移为零 位移只与始末状态的位置有关，而与中间运动过程无关从数值上看，位移总是不大于路程 2.如右图所示，一物体沿三条不同的路径由A运动到B，下列关于它们位移大小的比较正确的是()A沿较大 B沿较大C沿较大 D一样大【解析】该物体沿三条不同的路径由A运动到B，其路程不等，但初位置、末位置相同，即位置的变化相同，故位移一样大【答案】D三、关于矢量和三、关于矢量和

9、标标量量1标量只有大小而没有方向的物理量如长度、质量、时间、路程、温度、功、能量等，其运算遵从算遵从算术术法法则则2矢量有大小和方向的物理量如位移、力、速度等其运算法则不同于标量，遵遵从平行四边形法则和矢量三角形法则从平行四边形法则和矢量三角形法则，将在后面学习3矢量的表示(1)矢量的图示：用带箭头的线段表示，线段的长短表示矢量的大小，箭头的指向表示矢量的方向(2)在同一直线上的矢量，可先建立直线坐标系，可以在数值前面加上正负号表示矢量的方向，正号表示与坐标系规定的正方向相同，负号则相反 3.下列说法正确的是()A两个运动物体的位移大小均为30 m，则这两个位移可能相同B做直线运动的两物体的位

10、移x甲3 m，x乙5 m，则x甲x乙C温度计读数有正、有负，其正、负号表示方向D温度计读数的正、负号表示温度的高低，不能说表示方向【解析】当两个矢量大小相等、方向相同时，才能说两个矢量相同；直线运动的位移的“”、“”号表示方向；温度是标量，标量的正、负表示大小(即温度的高低)【答案】AD 小明所在学校的校门口是朝南的，他进入校门后一直向前走120米，再向东走40米就到了他所在的教室，请你画出他的教室所在的位置【解析】选校门口为坐标系原点，x轴正方向表示向东，y轴正方向表示向北，以1厘米长的线段表示40米，建立坐标系，如右图所示【答案】见解析 这是一道用基本知识解决实际问题的试题，建立坐标系可以

11、准确地描述物体的位置，建立坐标系要注意：(1)确定合适的坐标系原点，坐标系原点的确定视描述物体的位置的方便而定(2)确定合适的坐标系类型，若物体在平面内运动，则需建立平面直角坐标系(3)确定合适的标度，如果选择1厘米的线段代表10米，各坐标轴最好选相同的标度当然，在某些特殊情况下，各坐标轴也可以选不同的标度，以便于描述物体的位置 11：教室前面的讲桌桌面离地面的高度是0.8 m，坐标系原点定在桌面上，取竖直向上为正方向，如右图所示则地面上A点的坐标是多少？【解析】坐标系原点定在桌面上，取竖直向上为正方向，桌面离地面的高度是0.8 m，因此A点的坐标为0.8 m.【答案】0.8 m 如右图所示，

12、是一位晨练者每天早晨进行锻炼时的行走路线，从A点出发，沿半径分别为3 m和 5 m的半圆经B点到达C点，则他的位移和路程分别为()A16 m，方向从A到C；16 mB8 m，方向从A到C；8 mC8 m，方向从A到C；16 mD16 m，方向从A到C；8 m【解析】位移是矢量，大小等于A、C之间的线段长度，即x23 m25 m16 m，方向由A指向C；路程是标量，等于两个半圆曲线的长度和，即l(35)m8 m，故D正确【答案】D 路程和位移的大小一般是不相等的，只有当质点做单向直线运动时路程才和位移的大小相等路程只有大小、没有方向，位移既有大小又有方向 21：在右图中，李明从市中心向南走400

13、 m到一个十字路口，再向东走300 m就到了市图书馆，请在图上把李明所走的路程和位移表示出来，并说明其大小【解析】如下图所示，路程是轨迹的长，是一条折线，其大小为700 m位移是从市中心到图书馆的一条有向线段，大小为500 m.【答案】如下图700 m500 m 一汽艇在广阔的湖面上先向东行驶了6 km，接着向南行驶了8 km.那么汽艇全过程的位移大小是多少？方向如何？【解析】汽艇在湖面上运动，它的位置及位置变化用一个平面坐标系来描述选向东为x轴的正方向，向南为y轴的正方向，以起点为坐标原点汽艇向东行驶了6 km，位移设为x1；再向南行驶了8 km，位移设为x2；全过程汽艇的位移设为x.汽艇的

14、位置及位置变化情况如下图所示由图中的几何关系可知：汽艇全过程的位移大小x 10 km，方向tan ，53，即东偏南53.【答案】10 km东偏南53角 31：如下图所示，一辆汽车在马路上行驶，t0时，汽车在十字路口中心的左侧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，十字路口中心定为坐标轴的原点，向右为x轴的正方向观测时观测时刻刻t0时时过过2 s再再过过3 s位置坐位置坐标标x1x2x3(1)试将汽车在三个观测时刻的位置坐标填入下表：(2)说出前2 s内、后3 s内汽车的位移分别为多少？这5 s内的位

15、移又是多少？【解析】(1)马路演化为坐标轴，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，即：x120 m，x20，x330 m.(2)前2 s内的位移s1x2x10(20 m)20 m后3 s内的位移s2x3x230 m030 m这5 s内的位移sx3x130 m(20 m)50 m上述位移s1、s2和s都是矢量，大小分别为20 m、30 m和50 m，方向都向右，即与x轴正方向相同【答案】(1)20 m030 m(2)20 m30 m50 m方向都与 x轴正方向相同对位移和路程概念的区别不清，导致错误出现对位移和路程概念的区别不清，导致错误出现

16、位移是表示物体位置变化的物理量，是矢量，其方向由质点初位置指向末质点初位置指向末位置，其大小是连接质点始、末位置线段的长度位置，其大小是连接质点始、末位置线段的长度路程是指质点所通过的实际轨迹的长度，它只有大小，没有方向，是标量两点之间的位移大小为定值，但沿不同的路径经过这两点时，路程是不一样的，即路程和位移的大小没有必然联系，只有物体做单向直线运动时路程才等于位移大小 关于质点的位移和路程，下列说法中正确的是()A位移是矢量，位移的方向即质点运动的方向B路程是标量，即位移的大小C质点沿直线向某一方向运动，通过的路程等于位移的大小D物体通过的路程不等，位移可能相同【错解】AB【正解】CD【错因

17、分析】举例来说明，如图甲所示，质点原来在A点，经过一段时间沿轨迹ACB运动到B点，有向线段AB表示其位移，而路程是曲线ACB的长度甲 乙 在曲线运动中，位移大小不等于路程，即使在直线运动中，位移的在曲线运动中，位移大小不等于路程，即使在直线运动中，位移的大小也不一定等于路程如图乙所示，物体从初位置大小也不一定等于路程如图乙所示，物体从初位置A经过经过B运动到运动到C，后从后从C返回到末位置返回到末位置B，这时质点的位移是有向线段，这时质点的位移是有向线段AB，而路程是，而路程是ACCB.事实上，只有做直线运动的质点始终向着同一个方向运动时，位移的事实上，只有做直线运动的质点始终向着同一个方向运

18、动时，位移的大小才等于路程大小才等于路程 位移的方向是由质点的初位置指向末位置的特定方向，通常它不是位移的方向是由质点的初位置指向末位置的特定方向，通常它不是质点的运动方向如图乙所示质点由质点的运动方向如图乙所示质点由ABC又返回到又返回到B整个过程中，位整个过程中，位移方向为由移方向为由A指向指向B，而质点回到，而质点回到B点时的运动方向为由点时的运动方向为由B指向指向A.1关于矢量和标量，下列说法中正确的是()A矢量是既有大小又有方向的物理量B标量是既有大小又有方向的物理量C位移10 m比5 m小D10 比5 的温度低【解析】由矢量的定义可知，A正确，B错；关于位移的正、负号只表示方向，不

19、表示大小，其大小由数值和单位决定，所以10 m的位移比5 m的位移大，故C错；温度的正、负是相对温度为0 时高出和低于的温度，所以10 比5 的温度低，故D正确【答案】AD2关于位移和路程，以下说法正确的是()A出租汽车按路程收费B出租汽车按位移的大小收费C在曲线运动中，同一运动过程的路程一定大于位移的绝对值(即大小)D在直线运动中，位移就是路程【解析】出租汽车按路程收费，曲线运动路径一定大于初末位置间线段的长度，所以路程一定大于位移大小，所以A、C正确只有单向直线运动中，位移大小等于路程，而位移是矢量，路程是标量，任何情况下位移也不能是路程所以D错误【答案】AC3下图所示是为了定量研究物体的

20、位置变化作出的坐标轴(x轴)，在画该坐标轴时规定原点在某长直公路上某广场的中心，公路为南北走向，规定向北为正方向坐标上有两点A和B，A位置的坐标为xA5 m，B位置的坐标为xB3 m下列说法正确的是()A点位于广场中心南边5 m处A点位于广场中心北边5 m处B点位于广场中心南边3 m处B点位于广场中心北边3 m处A BC D【解析】坐标系是定量化了的参考系规定原点在广场中心，A点坐标xA5 m，即在广场北边(正方向)5 m处，而B点坐标xB3 m即在广场南边(负方向)3 m处【答案】D4如下图所示，一辆轿车从超市出发，向东行驶了300 m到达电影院，继续行驶了150 m到达度假村，又向西行驶了

21、950 m到达博物馆，最后回到超市以超市所在的位置为原点以向东的方向为正方向，用1个单位长度表示100 m，试求：(1)在直线坐标系中表示出超市、电影院、度假村和博物馆的位置；(2)轿车从电影院经度假村到博物馆的位移与路程分别为多少？【解析】轿车从电影院经度假村到博物馆的位移x500 m300 m800 m，负号表示位移的方向与规定的正方向相反，即方向向西；路程为x150 m2300 m500 m1 100 m.【答案】(1)如下图(2)800 m向西1 100 m52008年8月19日在北京奥运会主体育场“鸟巢”进行了1 500米决赛，晚上22时56分28秒发令枪一响，巴林选手拉希德拉姆齐从400米标准跑道上最内圈的起跑点出发，绕运动场跑了三圈多，到达终点获得冠军，成绩是3分32秒，如下图所示试根据上述信息回答下列问题：(1)该运动员从起点到达终点所用的时间是多少？起跑和到达的时刻分别是多少？(2)该运动员跑过的路程是多少？他的位置变化如何？(3)如果运动员始终沿直线跑过这么长的路程，则他的位移是多少？【答案】(1)决赛的成绩就是所用时间，即为3分32秒，起跑时刻为22时56分28秒，到达终点的时刻为23时(2)路程就是路径的长度为1 500米，他的位置变化是从起跑点到终点(3)若沿直线，则路程就等于位移的大小，即位移大小是1 500米