新教材2023_2024学年高中物理第1章运动的描述第2节质点和位移课件鲁科版必修第一册

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第1章第2节　质点和位移1.理解质点的概念,知道质点是理想化模型,具有建构模型的意识。(科学思维)2.掌握把物体看成质点的条件,能将特定实际情境中的物体抽象成质点。(科学思维)3.理解位移的概念及其矢量性,能在坐标系中定量地描述物体的位移。(物理观念)4.知道矢量和标量。(物理观念)5.知道位移—时间图像及其意义。(物理观念)基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目录索引 学以致用·随堂检测全达标基础落实·必备知识全过关一、质点1.定义:物理学中,把这种用来代替　　　　的具有　　　　的点称为质点。 2.质点是一个忽略次要因素(形状、大小)、突出主要因素(质量、位置)的理想化模型。3.物体能看成质点的条件:当物体的　　　　　　对所研究的问题的影响可忽略不计时,可看成质点。 物体 质量大小和形状二、位移1.定义:物理学中,用位移来描述物体的位置变化。位移是一个既有大小又有方向的物理量,通常用字母s表示。位移可直观地用一条从　　位置指向　　位置的有向线段表示,该线段的长度表示位移的大小,箭头的方向表示位移的方向。 2.大小:　　　　的长度。 3.方向:从　　位置指向　　位置。 初末线段初末4.直线运动的位移研究直线运动时,在物体运动的直线上建立x轴,如图所示,物体由A点沿直线运动到B点,则:(1)物体的初、末位置可分别用位置坐标　　、　　表示。 (2)物体的位移s=　　　 若s>0,则位移的方向指向x轴的　　方向; 若s<0,则位移的方向指向x轴的　　方向。 5.矢量与标量:既有大小又有　　　　的物理量叫矢量。只有大小而没有　　　　的物理量叫标量。 正x1 x2 x2-x1 负方向方向三、位移—时间图像(s-t图像)1.图像的意义:物体相对原点的位移随　　　变化的图像。 2.图像的获得:(1)建立平面直角坐标系,以物体的　　　　　　为坐标原点,横坐标表示　　　　,纵坐标表示物体相对于　　　 　　　　的位移。 (2)根据数据在坐标系中　　　　。 (3)用　　　　曲线将数据点连接起来得到s-t图像。 3.图像的信息:(1)某时刻物体相对于原点的位置。(2)某段时间内物体的位移。时间初始位置时间起始位置(或坐标原点)描点平滑(1)很小的物体总可以看成质点,较大的物体有时也能看成质点。(　　)(2)质点是为了突出问题的主要因素,忽略次要因素而建立的理想化模型。(　　)(3)路程是标量,位移是矢量,两者都是描述物体运动的物理量。(　　)(4)两物体在运动过程中的路程相等,位移一定也相等。(　　)× 解析 物体能不能看成质点与物体的大小无关,而是看物体的大小和形状对所研究的问题有多大影响。√ √ × 解析 两物体在运动过程中的路程相等,位移不一定相等,位移相等,路程也不一定相等。(5)位移—时间图像就是物体的运动轨迹。(　　)× 解析 位移—时间图像是物体的位移随时间变化的规律,不是物体的运动轨迹。(多选)为了提高枪械射击时的准确率,制造时会在枪膛上刻上螺旋形的槽。这样当子弹在枪管中运动时,会按照旋转的方式前进。离开枪管后,子弹的高速旋转会降低空气密度、侧风等外部环境对子弹的影响,从而提高子弹飞行的稳定性。下列关于子弹运动的说法正确的是(　　)A.当研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时可以把子弹看成质点B.当研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时可以把子弹看成质点C.无论研究什么问题都可以把子弹看成质点D.能否将子弹看成质点,取决于我们所研究的问题BD　 解析 在研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时不能忽略子弹的大小和形状,因而不可以把子弹看成质点;但研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时,其大小和形状可以忽略,子弹可以看成质点,故B、D正确。重难探究·能力素养全提升探究一　对质点与理想模型的理解小明从家到学校参加体操比赛。在研究小明从家到学校所用时间时,能否将小明看成质点?在研究小明做体操的动作时能否将小明看成质点?小明做体操 要点提示 研究小明从家到学校所用时间时,因家到学校的距离远大于小明本身的大小,由小明的大小和形状而引起的小明身上各部分的运动差异就可以忽略不计,此时可将小明看成质点;研究小明做体操的动作时,小明身上各点的运动情况不相同,若将小明看成质点,那么这个质点的运动不能反映小明身上各点的运动情况,也就无法研究小明的动作,此时不能把小明看成质点。1.质点的特点 2.物体可以看成质点的条件:物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略不计。3.对理想模型的理解(1)理想模型是在物理研究中,突出问题的主要因素,忽略次要因素而建立的,是经常采用的一种科学研究方法。(2)理想模型是为了研究问题的方便而对实际问题的科学抽象,实际上并不存在。名师点睛　物体能不能被看成质点,不是取决于物体的大小、轻重和形状,而是取决于所研究的问题。典例1　建立理想化模型是物理中常用的方法,质点是其中之一。下列说法正确的是(　　)A.测算一列火车通过某一站台所用的时间时,可以将火车视为质点B.描绘“嫦娥五号”环月绕行的轨迹时,可以将“嫦娥五号”视为质点C.裁判员给跳水运动员评分时,可以将运动员视为质点D.观察蚂蚁拖动饭粒时,研究蚂蚁的肢体是如何分工的,可以将蚂蚁视为质点B解析 测算一列火车通过某一站台所用的时间时,需要考虑火车的长度,不能将火车视为质点,故A错误;描绘“嫦娥五号”环月绕行的轨迹时,不需要考虑“嫦娥五号”的大小和形状,可以将其视为质点,故B正确;给跳水运动员评分时,运动员的姿态是不能忽略的,不可以将其视为质点,故C错误;观察蚂蚁拖动饭粒时,研究蚂蚁的肢体是如何分工的,蚂蚁的大小和形状不可以忽略,所以不可以将其视为质点,故D错误。规律方法　物体能否看成质点的几种情况分析(1)平动的物体因各部分运动情况相同,一般可以看成质点。但是当物体的大小对所研究问题的影响不能忽略时,不能把物体看成质点,如研究火车过桥的时间时就不能把火车看成质点。(2)物体有转动,但物体的转动不是我们所要研究的主要问题,物体本身的形状和大小已变成了次要因素时,物体可以看成质点。针对训练1(2023吉林辽源高一期末)2022年2月4日,我国在北京举办了第24届冬季奥林匹克运动会。在研究下列运动项目时,可以把运动员看成质点的是(　　)A.研究冰球运动员的动作技巧B.研究花样滑冰运动员的表演动作C.研究单板滑雪运动员的空中转体D.研究短道速滑运动员完成比赛的时间D解析 研究冰球运动员的运动技巧时,运动员的大小和形状不可忽略,不能看成质点,故A错误;研究花样滑冰运动员的花样动作时,运动员的大小和形状不可忽略,不能看成质点,故B错误;研究单板滑雪运动员的空中转体时,运动员的大小和形状不可忽略,不能看成质点,故C错误;研究短道速滑运动员完成比赛的时间时,运动员的大小和形状可以忽略,可以看成质点,故D正确。探究二　位移和路程的区别与联系小明在公园里游玩,准备从小木屋到松塔。他有两种路径可以选择,路径1或路径2,如图所示。(1)两种路径的路程是否相等?位移是否相同?要点提示 路程是指路径的长度,位移是描述位置变化的物理量,用从初位置到末位置的有向线段表示,其大小是有向线段的长度,方向为从初位置指向末位置。小明沿两种路径从小木屋到松塔,路程不同,位移大小、方向均相同。(2)位移的大小等于路程吗?什么情况下相等? 要点提示 当物体做单向直线运动时,路程与位移大小相等;当物体做曲线运动时,位移大小小于路程。故位移大小不大于路程。1.直线运动的位移研究直线运动时在物体运动的直线上建立一维直线坐标系。(1)物体的位置用坐标表示,坐标的正负表示物体所在位置在原点的正方向上还是负方向上;坐标的绝对值表示物体所在位置到坐标原点的距离。(2)位移等于末位置与初位置的坐标之差,即位移s=x2-x1,其绝对值表示位移的大小,正、负表示位移的方向,正值表示与规定的正方向相同,负值表示与规定的正方向相反。2.位移和路程的比较 名师点睛　(1)比较两位移的大小时,只比较其绝对值的大小,不看其“正负”号。(2)当质点做单向直线运动时,位移的大小等于路程,但因位移有方向,是矢量,不能说位移就是路程。典例2　(多选)某学校田径运动场跑道的示意图如图所示,其中A点是所有跑步项目的终点,也是400 m、800 m 赛跑的起跑点,B点是 100 m 赛跑的起跑点。在一次校运动会中,甲、乙、丙三位同学分别参加了100 m、400 m 和800 m赛跑,则从开始比赛到比赛结束时(　　)A.甲的位移大小最大 B.丙的位移大小最大C.乙、丙的路程相等 D.丙的路程最大AD解析 甲同学的初、末位置直线距离为100 m,位移大小为100 m,路程也是100 m;乙同学路程为400 m,但初、末位置重合,位移大小为0。丙同学路程为800 m,初、末位置重合,位移大小也为0。所以甲的位移大小最大,丙的路程最大,选项A、D正确。规律方法　路程和位移的求解思路 针对训练2(多选)物体做直线运动时可以用坐标轴上的坐标表示物体的位置,用坐标的变化量表示物体的位移。如图所示,一个物体从A点运动到C点,它的位移s1=-4 m-5 m=-9 m;从C点运动到B点,它的位移s2=1 m-(-4 m)=5 m。下列说法正确的是( 　　)A.C点到B点的位移大小大于A点到C点的位移大小,因为正数大于负数B.A点到C点的位移大小大于C点到B点的位移大小,因为符号表示位移的方向,不表示大小C.若选C点为坐标原点,则s1的大小、方向不变D.物体由A点到B点的合位移s=s1+s2BCD　解析 位移是矢量,比较位移的大小时,只需比较数值,不要带正负号,选项A错误,B正确;若选C点为坐标原点,s1=0-9 m=-9 m,大小、方向不变,选项C正确;因s1=xC-xA,s2=xB-xC,所以物体由A到B的合位移s=xB-xA=s1+s2,选项D正确。探究三　位移—时间图像一足球在水平操场上向东沿直线滚动,足球在操场上的位置和位移如何描述?足球向东滚动的时间可以用一维直线坐标系表示吗?能用图像直观地表示足球什么时刻到达了什么位置吗?什么情况下位置—时间图像能成为位移—时间图像?要点提示 可以沿行进路线以向东为正方向建立一维直线坐标系,用坐标表示位置,用坐标变化量表示位移。可以作时间轴,时间轴上的一点表示时刻,初、末时刻之间的线段表示行进的时间。建立平面直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表示位置,则坐标系中的一点就表示足球某时刻到达的位置。若将物体运动的初始位置选作位置坐标原点O,则位置与位移大小相等,位置—时间图像就成为位移—时间图像。s-t图像(1)s-t图像的物理意义:s-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运动物体在某时刻所处的位置或相对于坐标原点的位移。(2)s-t图像的应用名师点睛　(1)位移—时间图像不是物体的运动轨迹。(2)位移—时间图像只能描述直线运动,不能描述曲线运动。 典例3　(多选)一质点运动的s-t图像如图所示,下列说法正确的是(　　)A.0~6 s内位移为-4 mB.2~4 s内位移为4 mC.0~6 s内路程为4 mD.2~6 s内质点一直向同一方向运动AD解析 由图像可知,开始时位移为0,6 s时位移为-4 m,则0~6 s内位移为-4 m-0=-4 m,故A正确;2 s时位移为4 m,4 s时位移为0,则2~4 s内位移为0-4 m=-4 m,故B错误;0~6 s内路程为4 m+4 m+4 m=12 m,故C错误;2~6 s内位移先为正值减小,后为负值增大,即质点始终向负方向运动,选项D正确。规律方法　运用s-t图像分析物体的运动方向图像的纵坐标为正值,大小始终增加(或减小),则运动方向与正方向相同(或相反);图像的纵坐标为负值,大小始终增加(或减小),则运动方向与正方向相反(或相同)。针对训练3(多选)某物体的s-t图像如图所示,下列说法正确的是(　 　)A.第1 s内物体的位移为3 mB.前4 s内物体的位移是-2 mC.前4 s内物体的路程是4 mD.第1 s内与第4 s内物体的运动方向相反BCD解析 第1 s内物体的位移为s1=(3-2) m=1 m,选项A错误;前4 s内物体的位移s4=(0-2) m=-2 m,选项B正确;第1 s物体通过的路程是1 m,1~3 s内物体静止,3~4 s内物体通过的路程是3 m,所以总路程是4 m,选项C正确;第1 s内物体的位移为正方向且增加,故运动方向为正方向,第4 s内物体的位移为正方向且减小,故运动方向为负方向,选项D正确。学以致用·随堂检测全达标1231.下列物理量属于矢量的是(　　)A.路程 B.温度 C.位移 D.时间C解析 路程、温度、时间都只有大小,没有方向,是标量;位移既有大小,又有方向,是矢量,所以选项C正确,A、B、D错误。1232.如图所示,物体沿1、2、3三条不同路径从A运动到C,下列说法正确的是(　　)A.经1从A运动到C的位移最小B.经2从A运动到C的位移是曲线C.经3从A运动到C的位移最大D.无论从哪条路径运动,位移都相同D解析 三条路径的初末位置均为A和C,故其位移相同,都是由A指向C的有向线段,选项D正确。1233.(2023广东深圳高一模拟)沿同一直线运动的A、B两物体,相对同一参考系的s-t图像如图所示,下列说法正确的是(　　)A.前5 s内,A、B的位移均为10 mB.两物体由同一位置开始运动,物体A比B晚3 s才开始运动C.在前5 s内两物体的位移相同,5 s末A、B相遇D.从3 s末开始,两物体的运动方向相同D解析 5 s末A、B到达同一位置,两者相遇,在前5 s内,A通过的位移为10 m,B通过的位移为5 m,A、C错误;A从原点出发,而B从正方向上距原点5 m处出发,A在B运动3 s后开始运动,B错误;前3 s内,A静止,从第3 s末开始,两物体的位移越来越大,且均为正值,故两物体均沿正方向运动,运动方向相同,D正确。