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高中物理教科版 (2019)必修 第一册2 位置 位移集体备课课件ppt
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这是一份高中物理教科版 (2019)必修 第一册2 位置 位移集体备课课件ppt，共35页。PPT课件主要包含了内容索引，自主预习·新知导学，合作探究·释疑解惑，课堂小结，随堂练习，课标定位，素养阐释，问题引领，归纳提升，三种坐标系的比较等内容，欢迎下载使用。
1.理解坐标系的概念,会用一维坐标系描述物体的位置及位置的变化。2.知道位移与路程的区别和联系。3.理解位移—时间图像的意义。4.知道什么是矢量、标量及其区别。
1.通过坐标系的学习,能够科学地描述物体的位置,形成运动观念。2.通过对位移和路程的对比学习,体会比较法学习物理知识的科学思维方法。3.通过对位移—时间图像的理解,体会用数学方法分析解决物理问题的科学思维方法。4.从生活情境中体会位移的矢量性,并区分位移和路程,增强科学态度与社会责任。
一、确定质点位置的方法——坐标系1.建立目的:为了准确地描述质点的位置。2.坐标系的分类(1)质点沿一条直线运动,只需要使用沿运动方向的一维直线坐标系就可以准确地描述质点的位置。(2)如果物体在一个平面上运动,就需要建立平面直角坐标系。(3)在空中飞行的飞机,要准确地描述其位置,需要建立一种空间的三维坐标系。
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)表示方法:常用由初位置指向末位置的有向线段来表示。3.出租车是依据位移还是路程来收费的?提示:出租车依据路程收费。
三、位移—时间图像1.目的:为了较直观地看出物体运动过程中位置是如何随时间变化的。2.方法:把表示物体所处位置的数据记录在一个直角坐标系上。建立直角坐标系时,用纵轴表示位置x,横轴表示时间t,把运动的起始位置和起始时刻分别作为纵轴和横轴的原点。3.如果位移—时间图像为曲线,是否说明物体做的是曲线运动?提示:不能。位移—时间图像描绘的是直线运动。
四、矢量和标量1.标量:只有大小没有方向的物理量,例如:质量、时间、温度、路程等。2.矢量:既有大小又有方向的物理量,例如:力、速度、位移等。3.运算法则:标量加减遵循“算术法则”,矢量的加减有所区别。
【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。(1)描述直线运动位置及位置变化时,一般建立直线坐标系。( )(2)一个物体的位移为零,路程也一定为零。( )(3)位移—时间图像的横轴表示位移,纵轴表示时间。( )(4)物体在一条直线上运动时,路程和位移的大小相等,且位移是矢量,路程是标量。( )
2.如图所示,一物体沿三条不同的路径由A运动到B,下列关于该物体位移大小的表述正确的是( )A.沿1较大B.沿2较大C.沿3较大D.一样大答案:D解析:物体沿三条不同路径由A运动到B,经过的路线不同,它的路程也就不同,但是物体的起点和终点都相同,位移可用由初位置指向末位置的有向线段来表示,所以三次的位移是相同的,所以D正确。
3.甲、乙两物体从同一点出发且在同一条直线上运动,它们的位移—时间(x-t)图像如图所示,由图像可以得出( )A.2 s末甲、乙两物体相距3 mB.4 s时甲、乙两物体间的距离最大C.甲、乙两物体始终同向运动D.甲、乙两物体间的最大距离为6 m答案:A解析:由题图可知,2 s末甲、乙两物体相距3 m,故A正确; 4 s时甲、乙两物体间的距离为零,故B错误;乙始终向正方向运动,甲先向正方向运动,后向负方向运动,故C错误;甲、乙两物体在2 s时距离最大,最大距离为3 m,故D错误。
(1)如图所示,一辆汽车正在平直的公路上直线行驶。为了描述汽车的位置及位置变化,我们需要建立什么样的坐标系? (2)汽车转弯时,(1)中建立的坐标系还能描述物体的位置及位置变化吗?如果不能,我们需要建立什么样的坐标系?提示:(1)以起点为坐标原点,建立一维直线坐标系。(2)不能。以汽车开始转弯时的位置为坐标原点,建立平面坐标系。
【例题1】 在70周年国庆盛典上,游行的队伍和彩车依次从天安门前经过,以北京长安街为坐标轴,向西为正方向,以长安街中心为坐标原点O,建立一维直线坐标系。一辆彩车最初在原点以东3 km处,一段时间后行驶到原点以西2 km处。这辆彩车的最初位置和最终位置坐标分别是( )A.3 km、2 kmB.-3 km、2 kmC.3 km、-2 kmD.-3 km、-2 km答案:B解析:坐标轴的正方向向西,则位置在原点以西为正,在原点以东为负。彩车最初在原点以东且距原点3 km处,所以最初位置坐标是-3 km,同理,最终位置坐标是2 km,故B正确。
直线坐标系中坐标值的含义(1)坐标值的正负表示物体所在位置在原点的正方向还是负方向上。(2)坐标值的绝对值表示物体所在位置到坐标原点的距离。
【变式训练1】 有一口井,水面距井口4 m,现用水桶从井中提水,如图所示,水桶出井后又将其提升了1 m。选井口处为坐标原点,以水桶竖直向上提升的路线为x轴,向上为正方向,则水桶在水面时的位置和最后的位置坐标分别是( ) A.4 m、1 mB.-4 m、1 mC.5 m、0D.-5 m、1 m答案:B解析:由题意可知,选井口处为原点,向上为正;水桶在水面时在井口的下方,离井口的距离为4 m,故坐标为-4 m;出井后,离井口1 m,故坐标为1 m。
三位旅行者从北京到上海,甲乘高铁直达,乙乘飞机直达,丙先乘汽车到天津,再换乘轮船到上海,三者的路程是否相同?位移是否相同?提示:三者的路程不同,但都是从北京到上海,初位置、末位置一样,即位移相同。
1.矢量的表示(1)矢量可以用带箭头的有向线段表示,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,可以先建立直线坐标系,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,负号则表示与正方向相反。
2.位移和路程的区别与联系
【例题2】 (多选)关于矢量和标量,下列说法正确的是( )A.矢量是既有大小又有方向的物理量B.标量只有大小没有方向C.-10 m的位移比5 m的位移小D.-10 ℃的温度比5 ℃的温度低答案:ABD解析:由矢量和标量的定义可知A、B项正确;-10 m的位移比5 m的位移大,负号不表示大小,仅表示方向与规定的正方向相反,故C错误;温度是标量,负号表示该温度比0 ℃低,正号表示该温度比0 ℃高,故-10 ℃的温度比5 ℃的温度低,D正确。
路程为物体运动轨迹的长度,而位移可用由起点指向终点的有向线段来表示其大小和方向。
【变式训练2】煤矿安检员在一次巡检中,乘坐矿井电梯从A井竖直向下运动了120 m到达井底,然后在井底又沿着水平隧道向东走了160 m到达B井,最后从B井乘坐电梯竖直向上返回地面。若A、B两个井口恰在同一水平地面上,则此次巡检中安检员( )A.发生的位移是200 m,方向向东;通过的路程是160 mB.发生的位移是400 m,方向向东;通过的路程是160 mC.发生的位移是160 m,方向向东;通过的路程是400 mD.发生的位移是160 m,方向向东;通过的路程是240 m答案:C
如何用更加简洁的方式描述这辆汽车的运动?已知一辆汽车在平直公路上做匀速直线运动,发现它在不同时刻离出发点的距离如下表所示:
提示:以纵轴为位移轴,以横轴为时间轴,建立平面直角坐标系,如图所示。
物理意义:描述物体位移随时间的变化关系1.图线上任意一点的横纵坐标表示物体所处时刻及所处的位置。2.图线上起点的横纵坐标表示物体开始运动的时刻及位置。3.x-t图像表示的是位移随时间变化的情况,不是运动的轨迹。4.x-t图像只能表示直线运动。
【例题3】 一质点做直线运动的位移—时间图像如图所示,试回答以下问题。 (1)0~2 s和2~4 s内质点做什么运动?(2)在0~2 s内、0~4 s内和2~4 s内的位移分别为多少?答案:(1)0~2 s内物体做匀速运动 在2~4 s内物体静止不动(2)10 m 10 m 0
解析:(1)在0~2 s内,x-t图像为倾斜直线,表示物体做匀速直线运动;在2~4 s内物体始终处于x=10 m处不动。(2)在0~2 s内位移为Δx1=10 m, 在0~4 s内位移为Δx2=10 m,在2~4 s内位移为Δx3=0。
在x-t图像中, 直线表示的是物体做匀速直线运动;曲线表示的是物体做变速直线运动;平行于t轴的直线表示的是物体静止。
【变式训练3】某同学以一定速度去同学家送一本书,停留一会儿后,又以相同的速率沿原路返回家中,图中哪个图线可以粗略地表示他的运动状态?( )
答案:B解析:A图像中第三段图线表示时光倒流,不符合题意,故A错误;B图表示先沿正方向做匀速直线运动,接着静止一段时间,然后再沿负方向做匀速直线运动返回,符合题意,B正确;C图像中第三段表示该同学又以原来的速度继续前进,没有回家,故C错误;D图像中第三段图线表示时光倒流,不符合题意,故D错误。
1.(矢量与标量)(多选)关于矢量和标量,下列说法正确的是( )A.凡是有方向的量都是矢量B.两个标量不论经过加减还是乘除都不可能变成矢量C.两个矢量乘积可能是标量D.矢量运算和标量运算都遵循算术法则答案:BC解析:既有大小,又有方向的物理量不一定是矢量,如电流虽有方向,但电流运算时遵循算术法则,所以电流不是矢量,是标量,故A错误;标量是只有大小没有方向,运算遵循算术法则的物理量,所以两个标量不论经过加减还是乘除都不可能变成矢量,故B正确;根据数学知识可知,两个矢量乘积可能是标量,如功的计算公式W=Fl中,F、l均是矢量,而功是标量,故C正确;标量运算遵循算术法则,但矢量的运算却有所区别,故D错误。
2.(坐标系)(多选)南北走向的一长直公路经过某广场的中心,如果以广场中心为原点,规定向北为正方向,作出的坐标轴(x轴)如图所示。坐标轴上有两点A和B,A的位置坐标为xA=4 m,B的位置坐标为xB=-2 m。下列说法正确的是( )A.A点位于广场中心南边4 m处B.A点位于广场中心北边4 m处C.B点位于广场中心南边2 m处D.B点位于广场中心北边2 m处答案:BC解析:因为以向北为正方向,A点坐标为正值,表示A点位于广场中心北边4 m处,故A错误,B正确;B点坐标为负值,表示B点位于广场中心南边2 m处,故C正确,D错误。
3.(x-t图像)下图是一辆汽车做直线运动的x-t图像,对线段OA、AB、BC、CD所表示的运动,下列说法正确的是( )A.OA段运动最快B.AB段静止C.CD段表示的运动方向与初始运动方向相同D.4 h内汽车的位移大小为30 km答案:B解析:由题图看出,CD段的斜率最大,运动速度的大小最大,故A错误;AB段物体的位移不随时间而变化,物体处于静止状态,故B正确;OA段物体沿正方向运动,CD段物体沿负方向运动,所以CD段的运动方向与OA段的运动方向相反,故C错误;运动4 h汽车的位移大小为0,故D错误。
1.理解坐标系的概念,会用一维坐标系描述物体的位置及位置的变化。2.知道位移与路程的区别和联系。3.理解位移—时间图像的意义。4.知道什么是矢量、标量及其区别。
1.通过坐标系的学习,能够科学地描述物体的位置,形成运动观念。2.通过对位移和路程的对比学习,体会比较法学习物理知识的科学思维方法。3.通过对位移—时间图像的理解,体会用数学方法分析解决物理问题的科学思维方法。4.从生活情境中体会位移的矢量性,并区分位移和路程,增强科学态度与社会责任。
一、确定质点位置的方法——坐标系1.建立目的:为了准确地描述质点的位置。2.坐标系的分类(1)质点沿一条直线运动,只需要使用沿运动方向的一维直线坐标系就可以准确地描述质点的位置。(2)如果物体在一个平面上运动,就需要建立平面直角坐标系。(3)在空中飞行的飞机,要准确地描述其位置,需要建立一种空间的三维坐标系。
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)表示方法:常用由初位置指向末位置的有向线段来表示。3.出租车是依据位移还是路程来收费的?提示:出租车依据路程收费。
三、位移—时间图像1.目的:为了较直观地看出物体运动过程中位置是如何随时间变化的。2.方法:把表示物体所处位置的数据记录在一个直角坐标系上。建立直角坐标系时,用纵轴表示位置x,横轴表示时间t,把运动的起始位置和起始时刻分别作为纵轴和横轴的原点。3.如果位移—时间图像为曲线,是否说明物体做的是曲线运动?提示:不能。位移—时间图像描绘的是直线运动。
四、矢量和标量1.标量:只有大小没有方向的物理量,例如:质量、时间、温度、路程等。2.矢量:既有大小又有方向的物理量,例如:力、速度、位移等。3.运算法则:标量加减遵循“算术法则”,矢量的加减有所区别。
【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。(1)描述直线运动位置及位置变化时,一般建立直线坐标系。( )(2)一个物体的位移为零,路程也一定为零。( )(3)位移—时间图像的横轴表示位移,纵轴表示时间。( )(4)物体在一条直线上运动时,路程和位移的大小相等,且位移是矢量,路程是标量。( )
2.如图所示,一物体沿三条不同的路径由A运动到B,下列关于该物体位移大小的表述正确的是( )A.沿1较大B.沿2较大C.沿3较大D.一样大答案:D解析:物体沿三条不同路径由A运动到B,经过的路线不同,它的路程也就不同,但是物体的起点和终点都相同,位移可用由初位置指向末位置的有向线段来表示,所以三次的位移是相同的,所以D正确。
3.甲、乙两物体从同一点出发且在同一条直线上运动,它们的位移—时间(x-t)图像如图所示,由图像可以得出( )A.2 s末甲、乙两物体相距3 mB.4 s时甲、乙两物体间的距离最大C.甲、乙两物体始终同向运动D.甲、乙两物体间的最大距离为6 m答案:A解析:由题图可知,2 s末甲、乙两物体相距3 m,故A正确; 4 s时甲、乙两物体间的距离为零,故B错误;乙始终向正方向运动,甲先向正方向运动,后向负方向运动,故C错误;甲、乙两物体在2 s时距离最大,最大距离为3 m,故D错误。
(1)如图所示,一辆汽车正在平直的公路上直线行驶。为了描述汽车的位置及位置变化,我们需要建立什么样的坐标系? (2)汽车转弯时,(1)中建立的坐标系还能描述物体的位置及位置变化吗?如果不能,我们需要建立什么样的坐标系?提示:(1)以起点为坐标原点,建立一维直线坐标系。(2)不能。以汽车开始转弯时的位置为坐标原点,建立平面坐标系。
【例题1】 在70周年国庆盛典上,游行的队伍和彩车依次从天安门前经过,以北京长安街为坐标轴,向西为正方向,以长安街中心为坐标原点O,建立一维直线坐标系。一辆彩车最初在原点以东3 km处,一段时间后行驶到原点以西2 km处。这辆彩车的最初位置和最终位置坐标分别是( )A.3 km、2 kmB.-3 km、2 kmC.3 km、-2 kmD.-3 km、-2 km答案:B解析:坐标轴的正方向向西,则位置在原点以西为正,在原点以东为负。彩车最初在原点以东且距原点3 km处,所以最初位置坐标是-3 km,同理,最终位置坐标是2 km,故B正确。
直线坐标系中坐标值的含义(1)坐标值的正负表示物体所在位置在原点的正方向还是负方向上。(2)坐标值的绝对值表示物体所在位置到坐标原点的距离。
【变式训练1】 有一口井,水面距井口4 m,现用水桶从井中提水,如图所示,水桶出井后又将其提升了1 m。选井口处为坐标原点,以水桶竖直向上提升的路线为x轴,向上为正方向,则水桶在水面时的位置和最后的位置坐标分别是( ) A.4 m、1 mB.-4 m、1 mC.5 m、0D.-5 m、1 m答案:B解析:由题意可知,选井口处为原点,向上为正;水桶在水面时在井口的下方,离井口的距离为4 m,故坐标为-4 m;出井后,离井口1 m,故坐标为1 m。
三位旅行者从北京到上海,甲乘高铁直达,乙乘飞机直达,丙先乘汽车到天津,再换乘轮船到上海,三者的路程是否相同?位移是否相同?提示:三者的路程不同,但都是从北京到上海,初位置、末位置一样,即位移相同。
1.矢量的表示(1)矢量可以用带箭头的有向线段表示,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,可以先建立直线坐标系,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,负号则表示与正方向相反。
2.位移和路程的区别与联系
【例题2】 (多选)关于矢量和标量,下列说法正确的是( )A.矢量是既有大小又有方向的物理量B.标量只有大小没有方向C.-10 m的位移比5 m的位移小D.-10 ℃的温度比5 ℃的温度低答案:ABD解析:由矢量和标量的定义可知A、B项正确;-10 m的位移比5 m的位移大,负号不表示大小,仅表示方向与规定的正方向相反,故C错误;温度是标量,负号表示该温度比0 ℃低,正号表示该温度比0 ℃高,故-10 ℃的温度比5 ℃的温度低,D正确。
路程为物体运动轨迹的长度,而位移可用由起点指向终点的有向线段来表示其大小和方向。
【变式训练2】煤矿安检员在一次巡检中,乘坐矿井电梯从A井竖直向下运动了120 m到达井底,然后在井底又沿着水平隧道向东走了160 m到达B井,最后从B井乘坐电梯竖直向上返回地面。若A、B两个井口恰在同一水平地面上,则此次巡检中安检员( )A.发生的位移是200 m,方向向东;通过的路程是160 mB.发生的位移是400 m,方向向东;通过的路程是160 mC.发生的位移是160 m,方向向东;通过的路程是400 mD.发生的位移是160 m,方向向东;通过的路程是240 m答案:C
如何用更加简洁的方式描述这辆汽车的运动?已知一辆汽车在平直公路上做匀速直线运动,发现它在不同时刻离出发点的距离如下表所示:
提示:以纵轴为位移轴,以横轴为时间轴,建立平面直角坐标系,如图所示。
物理意义:描述物体位移随时间的变化关系1.图线上任意一点的横纵坐标表示物体所处时刻及所处的位置。2.图线上起点的横纵坐标表示物体开始运动的时刻及位置。3.x-t图像表示的是位移随时间变化的情况,不是运动的轨迹。4.x-t图像只能表示直线运动。
【例题3】 一质点做直线运动的位移—时间图像如图所示,试回答以下问题。 (1)0~2 s和2~4 s内质点做什么运动?(2)在0~2 s内、0~4 s内和2~4 s内的位移分别为多少?答案:(1)0~2 s内物体做匀速运动 在2~4 s内物体静止不动(2)10 m 10 m 0
解析:(1)在0~2 s内,x-t图像为倾斜直线,表示物体做匀速直线运动;在2~4 s内物体始终处于x=10 m处不动。(2)在0~2 s内位移为Δx1=10 m, 在0~4 s内位移为Δx2=10 m,在2~4 s内位移为Δx3=0。
在x-t图像中, 直线表示的是物体做匀速直线运动;曲线表示的是物体做变速直线运动;平行于t轴的直线表示的是物体静止。
【变式训练3】某同学以一定速度去同学家送一本书,停留一会儿后,又以相同的速率沿原路返回家中,图中哪个图线可以粗略地表示他的运动状态?( )
答案:B解析:A图像中第三段图线表示时光倒流,不符合题意,故A错误;B图表示先沿正方向做匀速直线运动,接着静止一段时间,然后再沿负方向做匀速直线运动返回,符合题意,B正确;C图像中第三段表示该同学又以原来的速度继续前进,没有回家,故C错误;D图像中第三段图线表示时光倒流,不符合题意,故D错误。
1.(矢量与标量)(多选)关于矢量和标量,下列说法正确的是( )A.凡是有方向的量都是矢量B.两个标量不论经过加减还是乘除都不可能变成矢量C.两个矢量乘积可能是标量D.矢量运算和标量运算都遵循算术法则答案:BC解析:既有大小,又有方向的物理量不一定是矢量,如电流虽有方向,但电流运算时遵循算术法则,所以电流不是矢量,是标量,故A错误;标量是只有大小没有方向,运算遵循算术法则的物理量,所以两个标量不论经过加减还是乘除都不可能变成矢量,故B正确;根据数学知识可知,两个矢量乘积可能是标量,如功的计算公式W=Fl中,F、l均是矢量,而功是标量,故C正确;标量运算遵循算术法则,但矢量的运算却有所区别,故D错误。
2.(坐标系)(多选)南北走向的一长直公路经过某广场的中心,如果以广场中心为原点,规定向北为正方向,作出的坐标轴(x轴)如图所示。坐标轴上有两点A和B,A的位置坐标为xA=4 m,B的位置坐标为xB=-2 m。下列说法正确的是( )A.A点位于广场中心南边4 m处B.A点位于广场中心北边4 m处C.B点位于广场中心南边2 m处D.B点位于广场中心北边2 m处答案:BC解析:因为以向北为正方向,A点坐标为正值,表示A点位于广场中心北边4 m处,故A错误,B正确;B点坐标为负值,表示B点位于广场中心南边2 m处,故C正确,D错误。
3.(x-t图像)下图是一辆汽车做直线运动的x-t图像,对线段OA、AB、BC、CD所表示的运动,下列说法正确的是( )A.OA段运动最快B.AB段静止C.CD段表示的运动方向与初始运动方向相同D.4 h内汽车的位移大小为30 km答案:B解析:由题图看出,CD段的斜率最大,运动速度的大小最大,故A错误;AB段物体的位移不随时间而变化,物体处于静止状态,故B正确;OA段物体沿正方向运动,CD段物体沿负方向运动,所以CD段的运动方向与OA段的运动方向相反,故C错误;运动4 h汽车的位移大小为0,故D错误。
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