高中物理第1章第2章第2节质点和位移课件鲁科必修1鲁科高一必修1物理课件

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例1 以下情景中，画横线的人物或物体可看成质点的是( ) A．研究一列火车过桥所需的时间 B．乒乓球比赛中，应对比赛对手发出的旋转球 C．研究航天员翟志刚在太空挥动国旗的动作 D．用GPS确定打击海盗的“武汉”舰在大海中的位置
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理想化模型——质点 在物理学研究中，研究对象受许多因素的影响，如果同时考虑这诸多因 素，那就无法使用数学知识达到定量研究的目的。在一定条件下我们把非本 质的次要因素找出来，加以剔除，抓住其主要因素和本质特征并进行抽象概 括、研究，这种研究方法称之为物理学中的理想化方法。用这种方法将研究 对象(物体、过程等)简化成的抽象模型，我们称之为物理学中的理想化模 型。除质点外，在学习中还会接触到很多的理想化模型，像光线、光滑面在 现实中并不存在，它们都只是一种理想化的模型。
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提示
注意：s的数值表示位移的大小，s的正负表示位移的方向(正表示位移s 的方向与x轴的正方向相同，负表示位移s的方向与x轴的正方向相反)。
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判一判 (1)质点就是很小的物体，如液滴、花粉颗粒、尘埃等。( × ) (2)同一物体有时可看成质点，有时则不能。( √ ) (3)物体在一条直线上运动时，路程和位移的大小相等，位移是矢量， 路程是标量。( × )
2R≈1.414×50 m＝70.7 m。 位移的方向由A→B，与半径AO的夹角为45°。 [完美答案] 路程为235.5 m 位移大小为70.7 m，方向由A→B，与半 径AO的夹角为45°
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答案
计算位移时可以根据位移的定义，然后利用数学知识来解决。位移是有 方向的，答案必须给出方向。
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[变式训练2] 如图所示，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( )
A．16 m，方向从A到C；16 m B．8 m，方向从A到C；8π m C．8π m，方向从A到C；16 m D．16 m，方向从A到C；8π m
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02课堂探究 评价 (tànjiū)
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提升训练
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课堂任务 质点
1．质点的特点 (1)它没有大小和形状。 (2)它具有物体的全部的质量。 (3)它是一种理想化的模型。 (4)实际中是不存在的。可看成质点的物体不一定很小，不能把它和微 观粒子如电子等混同起来。
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2．物体被看做质点的条件 (1)物体能否看成质点，视具体情况而定，与物体的大小无必然关系， 关键是看物体的大小和形状在所研究的问题中是否可以忽略。当物体的大小 和形状对所研究的问题没有影响或影响可以忽略时，可以把物体看做质点。 (2)做平动的物体一般可以被看做质点。物体有转动，但转动对所研究 的问题没有影响或影响可以忽略时，物体也可以被看做质点。
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4．直线运动的位置和位移 建立一维坐标系(直线坐标系)，物体在直线坐标系中某点的坐标表示该 点的位置。用x1表示初位置，x2表示末位置，用s表示位移，s＝x2－x1。如图 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，若图中的单位长度为1 m，则xA＝3 m，xB＝－2 m，物体的位移s＝xB －xA，则物体的位移为－5 m。在直线运动中，位移的方向可以用正、负号 表示，正号表示位移与规定正方向相同，负号表示相反。
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质点模型：忽略物体的大小和形状(无关或次要因素)，突出质量(主要因 素)，建立有质量的点(理想化模型)，并将质点作为研究对象，将对实际物体 运动的描述转化为对质点运动的描述。质点是没有形状、大小，具有物体全 部质量的点的理想化模型。
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大小：初、末位置间有向线段的 □09 长度 。 方向：由 □10 初位置 指向 □11 末位置 。
直线运动位移的表示：物体从初位置x1运动到末位置x2，则位移
□ s＝ 12 x2－x1 。
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(2)矢量和标量
①矢量：既有大小又有 □13 方向 的物理量，如位移等。 ②标量：只用 □14 大小 就能描述的物理量，如质量、路程、时间
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提示
(2)位移是什么？怎么求？
提示：位移是由初位置指向末位置的有向线段，位移的大小就是初、末 两位置A、B之间的距离，方向由A指向B。
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提示
[规范解答] 此人运动的路程等于从A到B的34圆弧的弧长，即路程为： 34×2πR≈34×2×3.14×50 m＝235.5 m； 此人从A点运动到B点的位移大小等于由A指向B的有向线段的长度， 为：
答案 ACD
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答案
解析 物体能看做质点的条件是：物体的形状和大小对所研究的问题无 影响或影响可以忽略，所以选项A、C、D中画横线的物体可看做质点，A、 C、D正确；研究飞行中直升机上的螺旋桨的转动情况时，直升机上的螺旋 桨的大小和形状不能忽略，直升机上的螺旋桨不能被看做质点，B错误。
例2 如图所示，某人沿半径R＝50 m的圆形跑道跑步，从A点出发逆时 针跑过34圆周到达B点，试求由A到B的过程中，此人运动的路程和位移。
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(1)路程是什么？怎么求？
提示：路程是指物体运动轨迹的长度，在本题中即为从A点经过
3 4
圆周
到B点的圆弧的长度。
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5．平面上运动的位移 如果物体在同一平面上运动，位移可以用平面坐标系(二维坐标系)表 示。要作出运动过程的示意图，利用数学中两点间的距离来计算位移的大 小，位移的方向是从初位置指向末位置，不一定和运动方向在同一条直线 上。
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答案 D
1答案
解析 位移是由初位置指向末位置的有向线段，这里就是从A到C的有 向线段。位移大小等于A、C之间的线段长度，即s＝AB＋BC＝2×3 m＋ 2×5 m＝16 m，方向由A指向C；路程是实际路径的长度，等于两个半圆曲 线的长度和，即l＝(3π＋5π) m＝8π m，故D正确。
视为质点，需要根据 □05 具体问题 判定。
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2．位移
(1)路程和位移
①路程：指物体运动时经过的路径的长度，没有方向。
②位移
物理意义：描述运动物体 □06 空间位置
定义：由 □07 初位置 指向 □08 末位置
的变化。 的有向线段。通常用符号s表
示。
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课堂任务 路程和位移
1．路程和位移的根本区别 路程是物体实际通过路径的长度，位移是用来描述位置的变化的。路程 长时位置变化不一定大。
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2．区分运动中的位移和路程
路程是物体运动轨迹的实际长度，路程没有方向，与路径有关。如图所 示从A到B经历了不同的路径，但前后位置变化是相同的，所以位移相同； 有向线段AB表示位移。折线ACB和弧线ADB的长度分别表示路程。
第2节 质点 和位移 (zhìdiǎn)
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1．了解质点的含义，知道将物体抽象为质点的条件，体会物理模型在 研究自然规律中的应用。
2．了解路程在描述运动方面的不足，理解位移是描述物体位置变化的 物理量，知道位移与路程的区别与联系。
3．知道矢量和标量的含义及二者的区别。 4．认识位移—时间图象，知道位移—时间图象的意义。
总结：理想化模型要点如下： (1)“理想化模型”是为了使研究的问题简化方便而进行的一种科学的 抽象，实际并不存在。 (2)“理想化模型”是以研究目的为出发点，突出问题的主要因素，忽 略次要因素而建立的“物理模型”。 (3)“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的近 似反映，是物理学中经常采用的一种研究方法。
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例3 某人站在楼房顶层从O点竖直向上抛出一个小球，上升的最大高
度到O点的距离为20 m，然后落回到抛出点下方25 m处的B点，则小球在这
一运动过程中通过的路程和位移分别为(取竖直向上为正方向)( )
[完美答案] D
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答案
判断一个物体能否看成质点，不是看物体自身的大小，而是看物体自身 的大小和形状对所研究问题的影响是否可以忽略。
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[变式训练1] (多选)下列情况中画横线的物体，能看成质点的是( ) A．研究绕地球飞行时航天飞机的速度大小 B．研究飞行中直升机上的螺旋桨的转动情况 C．计算从北京开往上海的一列火车的运行时间 D．计算在传送带上输送的工件的数量
等。
(3)位移—时间图象：用纵轴表示 □15 位移s
，横轴表示时间t，在平面
直角坐标系中用光滑的曲线将表示位移随时间变化的数据的点连接起来所得
到的图象。
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想一想 1.物理中的“质点”与几何中的“点”有何异同？
提示：(1)相同点：都没有形状和大小。 (2)不同点：物理中的“质点”是一种科学抽象，是一个“理想模 型”，有质量。而几何中的“点”无质量，仅表示在空间的一个位置。
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提示
2．物体运动中的位置、位移及时刻、时间之间有什么关系？
提示：位置是坐标系中的一点，位移是坐标系中的一段。某时刻对应着 物体的某一位置，而某段时间对应着物体的某一段位移。如果两个时刻位置 在同一点，说明这段时间的位移为零(但并不代表路程为零)。如果两个时刻 之间的任意时刻位置都在同一点，表示物体没动，此段时间内位移、路程均 为零。如图所示，物体在x轴上运动，在t1时刻运动到位置x1，在t2时刻运动 到位置x2，那么在(t2－t1)这段时间内对应着位移(x2－x1)，记为位移s＝x2－ x1。
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01课前自主 学 (zìzhǔ) 习
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1.质点
(1)定义：物理学上用来代替物体的具有 □01 质量 的点叫做质点。 (2)特点：质点不是真实的物体，而是一种 □02 理想化 的物理模型， □03 大小、□04 形状 等在所研究的问题中属于次要因素。一个物体能不能
(1)一个物体能否看成质点与物体的大小有关吗？ 提示：无关。
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提示
(2)一个物体可以看成质点的条件是什么？
提示：物体的大小和形状对所研究的问题没有影响，或者对所研究问题 的影响可以忽略时，物体就可以看做质点。
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提示
[规范解答] 火车与桥的尺寸相比长度不能忽略，研究火车过桥的时间 不能忽略火车自身的长度，不能把火车看成质点，A错误；要接住“旋转 球”，必须研究乒乓球的转动状态，不能把乒乓球当成质点，B错误；如果 把翟志刚看做质点，便不能研究他挥动国旗的动作，不能把翟志刚看成质 点，C错误；“武汉”舰相对大海太小，它的大小、形状对所研究问题没有 影响，可以把“武汉”舰当成质点，D正确。
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3．路程和位移的大小关系 (1)由上图还可以看出：任何情况下，位移的大小都不可能大于路程， 因为两点间线段最短。 (2)如果某段时间内某物体通过的路程为零，则这段时间内物体一定静 止，位移也一定为零。如果某段时间内物体的位移为零，则这段时间内物体 不一定静止，可能是运动又回到了出发点，路程不一定为零。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。