第二章 动的描述 第2节 质点和位移

第二章运动的描述第2节质点和位移【教材分析】在共同必修模块物理1的内容标准中涉及本节的内容有“通过对质点的认识，了解物理学研究中物理模型的特点，体会物理模型在探索自然规律中的作用。

”和“理解位移、…”等。

由于质点是高中物理的入门知识，因此不仅要求学生认识质点，而且更重要的是让学生通过对质点的学习了解物理学研究中物理模型的特点，体会物理模型在探索自然规律中的作用；位移是物体位置的变化，是运动学中的一个基本物理量，是后续学习速度、功等概念的基础。

为此,在教学过程中要创设问题情境,让学生在解决问题的过程中,经历从物理现象中抽象出质点这一物理模型的过程,从而真正理解质点及其研究方法。

要通过问题阐述引入位移的必要性、位移与路程的区别、位移与位置的联系，让学生真正理解位移的概念。

【教学目标】1.知识与技能（1）知道质点的概念及条件（2）知道质点的概念及条件（3）初步了解矢量和标量2.过程与方法：（1）体验质点的条件及意义，初步掌握科学抽象这种研究方法（2）会用坐标表示位置和位移及相关方向（3）会用矢量表示和计算质点位移，会用标量表示路程3.情感态度价值观：(1）通过用理想模型来解决物理问题，领略物理方法的奥妙，体会科学的力量（2）养成良好的思考表示习惯和科学的价值观【教学重点】质点的概念、理想化模型的方法、位移的概念和表述【教学难点】在哪些情况下可以把物体看成质点【教学方法】实验观察法、推理归纳法、讲练结合法（1）实验实验法：实验是学生认知规律的最好的方法，最具有说服力。

（2）推理归纳法：在规律得出的过程中需要教师的点拨来帮助学生完成思维的跳跃。

（3）讲练结合式：结合本节内容，给出相应的练习，随时发现学生的错误，并引导分析其错误原因，把教师的主导作用与学生的主体作用结合起来，巩固强化有关知识。

【教学媒体】线、直尺、乒乓球等【课时安排】1课时【教学过程】（一）位移的教学1、位移概念的引入简要复习位置概念之后指出，要研究如何描述物体的运动我们就必须来研究如何描述物体位置的变化。

为简单起见，要先研究如何描述一个点的位置变化。

“位置”在几何图上对应的是点。

引导学生复习路程概念。

【板书】一、物体位置变化的描述【板书】1、路程:物体（质点）运动过程中所通过的实际轨迹的长度叫路程。

通过对实例的讨论说明路程不能描述物体位置的变化，路程与位置变化属于两个不同的概念，为了描述物体位置的变化必须引入一个新的物理量，这个物理量就叫做位移，位移即是物体位置的变化，通常用符号S来表示。

位移的大小等于起点至终点的直线距离，位移的方向从起点指向终点。

【板书】2、位移：物体位置的变化。

大小等于起点至终点的直线距离，方向从起点指向终点。

用符号S来表示。

教师引导学生从位移是物体的位置变化和位置可以用坐标表示出发，启发学生写出当物体在一直线上运动时，它的位移s的表达式s= x2－x1，并强调s的计算结果中的正、负号的物理意义（方向与正方向的关系），加深对位移的理解。

教师向学生简介标量、矢量的概念。

【板书】3、矢量和标量：【板书】4、位移和路程的关系：【板书】区别：位移是矢量,有大小和方向，与路径无关，只针对始末这两个位置而言；路程是标量,总是正值。

【板书】联系：一般情况下，路程大于位移的大小，只有做单方向直线运动,物体的位移的大小才等于路程。

【课堂例题1】关于位移和路程，正确的说法是（D）A.位移和路程是相同的物理量B.路程是标量，即表示位移的大小C.位移是矢量，位移的方向即质点运动的方向D.若物体做单一方向的直线运动，位移的大小等于路程解析：位移是矢量，路程是标量。

它们是不可能相等的，但在特定的条件下，我们可以说位移的大小与路程相等。

【课堂例题2】如图所示，某人沿半径R =50m 的圆形跑道跑步，从A 点出发逆时针跑过3/4圆周到达B 点，试求由A 到B 的过程中，此人跑步的路程和位移。

解析：此人运动的路程等于ACB 所对应的弧长，即路程L ＝m 5.235m 5014.3243243=⨯⨯⨯=⨯R π 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，即m 7.70m 50414.12=⨯==R s 位移的方向由A →B ，与半径AO 的夹角为45° 点拨 由于位移是矢量，因此在求位移时，不仅要指出其大小，而且还要指明其方向。

位移是一个很重要的概念，有了位移就可以确定运动物体的位置，今后要讲的速度、加速度、功等都是建立在位移的基础上的。

路程是建立在路径的基础上的。

路径就是物体运动的轨迹，我们通常将物体运动分类就是以运动轨迹为依据的。

5、位移—时间图象教师向学生说明：可以把位置看成是一种特殊的位移，即物体相对于坐标原点的位移，它的起点在坐标原点，终点在该时刻物体所在的位置。

在具体情境中要注意区分。

教师向学生指出：我们可以有多种方法来表述一个物理量随另一个物理量的变化情况，如上述问题中我们用列表的方法表述了点P 的位置随时间的变化情况；在上述问题中，如果我们以时间t 为横坐标，以位置s 为纵坐标，根据表格中的数据描点作图，我们可以得到表述点P 的位置随时间的变化情况的另一种方法——图象法，我们把这个图象称为位移——时间图象，显然这里的位移——即纵坐标s 是指点P 相对于坐标原点的位移，从图中可以形象的看出，在点P 各时间段内的位移，如……；用图象法描述物理现象及其规律，形象直观，它是物理学中研究问题的一种常用的方法，在后续课程的学习中，将会接触到更多的图象知识。

【板书】位移—时间图象：纵坐标s （点P 相对于坐标原点的位移）随时间的变化情况【课堂例题3】如图1－3所示是某物体在0~10s 内的s-t 图象,下列说法中正确的是( )A.物体在第1s 内的位移为4mB.物体在第5s 内的位移为8mC.物体在前5s 内的位移为8mD.物体在后5s 内的位移为16m解析：由图象可知,物体在0~2s内位移从0均匀增加到8m，即每秒钟发生的位移是4m；从2s到6s物体的位移都是8m，即在2s~6s内物体是静止的；从6s~10s物体的位移从8m均匀增加到16m，即每秒钟发生的位移是2m。

由以上分析可知,物体在第1s内的位移是4m，A选项正确；物体在第5s内是静止的，故位移为零，B选项错；物体在前5s内的位移即为前2s内的位移，等于8m,C选项正确；物体在后5s内的位移即为6s~10s的位移，等于8m，D选项错。

本题正确选项:AC 点拨：正确理解s-t图象的内涵是解决此类问题的关键。

（二）、质点的教学1、质点概念的抽象过程教师：上面我们已经知道如何描述一个点的位置变化，而实际物体都是有一定的大小、形状的，那么我们该如何研究一个实际物体的运动问题呢？通过对下面一系列问题的思考，看看能否给我们一些启示。

例如以篮球运动中的投篮为例，如果需要探究投出的篮球的运动路径，怎么着手？篮球运动非常复杂，不仅与篮球的形状，大小，质量有关，而且与其是否旋转等密切相关。

但若只考虑利于的整体运动状况，可以把篮球抽象为一个只有质量，没有大小的点，它的运动路径是一条曲线。

这样研究篮球的运动，并不是篮球真实的运动，不过它抓住了影响篮球的主要因素，忽略了次要因素，这个结果还是能够比较准确地描述篮球的运动情况，象这样地为了研究问题的方便和简化起见，对研究物体所做的一种高度简化和抽象的理想物体。

引入了一种理想化的物理模型（简称理想模型）什么是主要因素，什么是次要因素呢？分析下列两种情况。

1.课本在黑板上沿直线平移，比较分析课本上每一点的位置变化，位移的大小和方向。

2.课本转动，再比较分析课本上每一点的位置变化，位移的大小和方向。

总结：在研究实际物体的运动时，有时需要考虑其大小和形状，在这种情况下描述一个实际物体的运动往往比描述一个点的运动要复杂得多；有时尽管物体的大小形状给物体上不同的点的运动带来差异，但这种差异对所研究的问题影响不大，完全可以忽略不计。

感受到把物体当作一个有质量的点来研究的这种方法的简洁。

教师在学生汇报出正确的做法和结果后，指出把实际物体当作一个有质量的点来研究，这是物理学中的一种重要的研究方法；再引导学生定性评估出该结果与实际情况的差异很小，从而使学生理解这种研究方法之所以具有重要意义是因为它具有如下特点：它抓住了影响问题的主要因素，忽略了一些无关的或者次要的因素，不仅使研究的问题简化，而且所研究的结果比较接近真实情况。

教师引导学生抽象出质点概念，让学生理解它是一种科学的抽象和理想化的模型以及这种理想化模型的特点。

【板书】二、质点（理想化模型）：把物体看成一个只有质量，没有大小的点。

2、对实际物体能否看成质点的研究教师进一步提问：既然把物体看成质点能简化对问题的研究，那么在什么情况下可以把物体看成质点呢？让学生通过反思上述问题和学生之间的相互交流获得如下结论：【板书】当物体的大小、形状对所研究的问题没有影响或影响很小时，完全可以不考虑物体的大小和形状，而把物体看成质点。

平动的物体由于物体上各点的位移都相同，也都可以把物体看成质点。

强调指出：一个物体能不能看做质点，需要根据具体的问题来定。

判断的基本思路是物体的大小和形状等因素对所研究的问题的影响是否可以忽略。

为了促进学生对质点及其研究方法的掌握，教师可以引导学生思考讨论如下问题：问题1、在研究地球绕太阳的公转时，地球能否看成质点？在研究地球的自转时，地球能否看成质点？（已知地球直径约为 1.3×104km，地球和太阳之间的距离约为 1.5×108km）一般平动或可以忽略自转影响的情况下，物体可以看成质点问题2、在研究一列火车从北京开往上海的运动时间时，能否把火车看成质点？问题3、自行车能否看成质点？【课堂例题4】在研究下述运动时，能把物体看作质点的是（）A.研究地球的自转效应B.研究乒乓球的旋转效应C.研究火车从南京到上海运行需要的时间D.研究一列火车通过长江大桥所需的时间解析：地球自转和乒乓球旋转时，各部分运动情况不完全相同，不能当作质点。

火车从南京到上海，火车的长度与行驶的距离相比小得多，可以看作质点。

但在研究一列火车通过长江大桥所需时间时，由于大桥长度与火车的长度可相当，此时就不能把火车当作质点来处理。

所以选项C正确。

点拨：一个物体能否视为质不是绝对的。

同一物体作不同运动研究时，是否可抽象为质点，必须依实际情况来确定。

【课堂例题5】下列情况的物体，哪些情况可将物体当作质点来处理( )A. 放在地面上的木箱，在上面的箱角处用水平推力推它，木箱可绕下面的箱角转动B. 放在地面上的木箱，在木箱高的中点处用水平推力推它,木箱在地面上滑动C. 做花样滑冰的运动员D. 研究钟表的时针转动的情况解析：如果物体的大小、形状在所研究的问题中属于次要因素，可忽略不计，该物体就可看作质点。