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鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 质点和位移教课内容课件ppt
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这是一份鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 质点和位移教课内容课件ppt，共39页。PPT课件主要包含了理想化，初位置，末位置，提示不能，提示球的运动速度，位移和路程的比较，答案4πR0等内容，欢迎下载使用。
1．知道质点、位移、矢量、标量的概念。2．理解质点是理想化模型，会根据具体实例掌握物体能看成质点的条件。认识s-t图像。3．结合实际理解位移与路程的区别和联系，理解矢量与标量。
知识点一 质点1．定义：物理学上用来代替物体的具有____的点。2．物体看作质点的条件：物体的____、____针对所研究的问题是次要因素，可忽略不计。3．物理意义：质点是没有大小和形状而具有质量的点，因此质点是一个______模型，并不真实存在。引入质点的概念可以简化物理问题，方便研究。
必备知识·自主预习储备
体验1．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)研究空中雄鹰的飞行技巧时，雄鹰可以看成质点；而研究其飞行轨迹时不能看成质点。( )(2)大的物体不能看作质点，只有物体很小，才可把物体看成质点。( )(3)做直线运动的物体不一定能看成质点。( )
知识点二 位移1．位移
2．位移—时间图像(1)建立：用横坐标表示_____，用纵坐标表示相对于起始位置的位移。(2)意义：描述物体运动的_____随时间变化的规律。
提醒 位置坐标与坐标原点的选取有关，但位移与坐标原点的选取无关。
体验2．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)位移取决于运动的始、末位置，路程取决于实际运动的轨迹。( )(2)物体经过一段时间发生的位移为零，则该段时间内物体一定静止。( )(3)在s-t图像上可以求出物体在某段时间内的位移。( )
1．杭州亚运会上，我国获得男女乒乓球团体冠军，试想研究球的旋转时，球可否看为质点？
关键能力·情境探究达成
2．研究乒乓球什么时，球可看作质点？
考点1 质点1．理想化方法(1)质点是一种科学的抽象，是一种理想化的物理模型，是在研究物体运动时，抓住主要因素，忽略次要因素，对实际物体进行的近似处理。(2)在物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，通过对事物的抽象，建立理想化物理模型，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法。
2．质点的三个特点(1)忽略大小和形状。(2)具有物体的全部质量。(3)是一种理想化的物理模型，在实际生活中并不存在。
【典例1】 (多选)为了提高枪械射击时的准确率，制造时会在枪膛内壁刻有螺旋形的槽。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，可以把子弹看作质点B．当研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时，可以把子弹看作质点C．无论研究什么问题都可以把子弹看作质点D．能否将子弹看作质点，取决于我们所研究的问题
BD [在研究子弹的旋转对飞行的影响时不能忽略子弹的大小和形状，因此不可以把子弹看作质点，故A错误；研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时，其大小和形状可忽略，可以把子弹看作质点，故B正确；能否将子弹看作质点取决于所研究的问题，只要其大小和形状对所研究问题的影响可以忽略，就可以看成质点，故C错误，D正确。]
规律方法 物体能否看作质点的判断方法(1)确定问题的性质，即题中关注的要素是什么，分析、求解的物理量是什么。(2)假设物体的形状、大小被忽略，思考要求解的物理量、关注的要素是否受影响。若不受影响，物体就能被看成质点；若受影响，则物体不能被看成质点。
[跟进训练]1．2023年9月24日，杭州第19届亚运会，赛艇女子轻量级双人双桨决赛中，中国组合邹佳琪/邱秀萍夺得首枚金牌。杭州亚运会比赛项目包括田径、体操、柔道、击剑、马术等共40个大项。下列几种亚运比赛项目中的研究对象可视为质点的是( )A．举重比赛中，记录运动员举起重物持续时间时的杠铃B．赛艇比赛中，研究赛艇的吃水深度时的赛艇C．击剑比赛中，研究运动员动作要领时的重剑D．马术比赛中，研究运动员的动作技能时的运动员
A [举重比赛中，记录运动员举起重物持续时间时的杠铃，杠铃的形状和大小对研究的问题没有影响，所以可以看作质点，故A正确；赛艇比赛中，研究赛艇的吃水深度时赛艇的高度不能忽略，所以不能看作质点，故B错误；击剑比赛中，研究运动员动作要领时的重剑，看作质点就看不到动作要领，所以不能看作质点，故C错误；马术比赛中，研究运动员的动作技能时的运动员，看作质点就看不到动作技能，所以不能看作质点，故D错误。]
考点2 位移和路程1．矢量和标量的判断(1)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同一直线上的矢量：可先建立直线坐标系，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，负号则表示与规定的正方向相反。
(2)大小的比较标量大小的比较看其自身数值大小，而矢量大小的比较要看其数值的绝对值大小，绝对值大的矢量就大。如两位移s1＝2 m，s2＝－3 m，则两位移的大小关系为|s1|<|s2|。
3．直线运动的位移(1)质点的位置用坐标值表示，位移用坐标的变化量表示。(2)位移Δx＝x2－x1，其绝对值表示位移的大小。(3)Δx的正、负表示位移的方向，正值表示与正方向相同，负值表示与正方向相反。
[母题变式]上例中，如果该飞船运行两圈，那么路程、位移各为多少？
[解析] 该飞船运行两圈，从A点回到A点，路程大小：l＝2×2πR＝4πR位移为0。
规律方法 解决位移与路程问题的一般方法(1)以某物体为研究对象，选择一个研究过程。(2)找出研究过程的初位置和末位置，则由初位置指向末位置的有向线段表示这个过程的位移。(3)画出物体在运动过程中的运动轨迹示意图，则实际路径的总长度就是路程。
[跟进训练]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(π为3.14)( )A．16 m，方向从A指向C；16 mB．16 m，方向从A指向C；25.1 mC．25.1 m，方向从A指向C；16 mD．16 m，方向从C指向A；16 m
B [半径为3 m的半圆周长为l1＝πr1＝3.14×3 m≈9.4 m，半径为5 m的半圆周长l2＝πr2＝3.14×5 m ＝15.7 m，人的路程l＝l1＋l2＝25.1 m；人的位移大小s＝2r1＋2r2＝16 m，方向由A指向C，B正确。]
考点3 对s-t图像的认识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，不是物体的运动轨迹。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规定位置的位移。2．s-t图像的应用由位移—时间图像可求：(1)任一时刻所对应的位置；(2)任一时间内的位移；(3)发生一段位移所用的时间。
3．在分析处理直线运动的位移—时间图像问题时，应注意以下几点(1)无论物体的位移—时间图像是直线还是曲线，物体均做直线运动。(2)物体开始运动的初始位置由t＝0时的位置坐标，即纵轴的截距决定。(3)位移—时间图像斜率为正值，表示物体沿着正方向运动，反之物体沿负方向运动。
【典例3】 (多选)如图所示为A、B两人在同一直线上运动的位移图像，下列关于图像的分析正确的是( )A．0～2 s内，A、B两人同向而行B．0～2 s内，A、B两人相遇一次C．0～5 s内，A走的路程比B走的路程多D．0～5 s内，A的位移比B的位移大
BD [0～2 s内，A的位移不断减小，B的位移不断增大，A、B的运动方向相反，故A错误；s-t图像的交点表示两者相遇，根据图像可得出A、B在0～2 s内相遇一次，故B正确；在前5 s内，B正向运动60 m，静止2 s时间后又负向运动30 m，即B走的总路程为90 m，A走的路程为60 m，故A走的路程比B走的路程少，故C错误；在前5 s内，A的位移大小为xA＝60 m－0＝60 m，B的位移大小为xB＝30 m－0＝30 m，故D正确。]
[跟进训练]3．一个物体由A地出发，匀速运动到达B地。停了一段时间，又匀速运动返回A地，下列可以描述以上全过程的图像是( )
A B C D
C [A、B没有正确反应返回A地过程，故A、B错误；C表示物体先沿正方向做匀速直线运动，接着静止一段时间，然后再沿反方向做匀速直线运动返回，符合题意，故C正确；D表示物体先沿正方向做匀速直线运动，接着立即沿反方向做匀速直线运动返回，不符合题意，故D错误。]
1．能将下列描述中的物体或人看成质点的是( )A．研究从北京开往天津的一列高速列车的速率B．研究绕月球运动的嫦娥二号的运行姿态C．单杠比赛中的体操运动员D．表演芭蕾舞的演员
学习效果·随堂评估自测
A [从北京开往天津的列车的大小形状相对于整个运动路程来讲可忽略不计，能看作质点，选项A正确；研究嫦娥二号绕月球运行时的姿态，其大小形状不可忽略，不能看作质点，选项B错误；体操运动员在单杠比赛中，要针对其动作评分，不能看作质点，选项C错误；表演芭蕾舞的演员，要针对其动作评分，不能看作质点，选项D错误。]
2．如图所示，一个皮球从5 m高的地方落下，在与地面相碰后弹起，上升到高为2 m处被接住，则这段过程中( )A．皮球的位移为3 m，方向竖直向下，路程为7 mB．皮球的位移为7 m，方向竖直向上，路程为7 mC．皮球的位移为3 m，方向竖直向下，路程为3 mD．皮球的位移为7 m，方向竖直向上，路程为3 m
A [位移是由初位置指向末位置的有向线段，题中皮球初、末位置高度差为3 m，即位移大小为3 m，末位置在初位置下方，故位移方向竖直向下，路程指皮球实际运动轨迹的长度，则路程为7 m，则A正确，B、C、D错误。]
4．(新情境题：以实际问题为背景考查位移及路程)如图所示，在运动场的一条直线跑道上每隔5 m远放置一个空瓶，运动员在进行折返跑训练时，从中间某一瓶子处出发，跑向出发点右侧最近的空瓶，将其扳倒后返回并扳倒出发点处的瓶子，之后再反向跑回并扳倒前面最近处的瓶子，这样，每扳倒一个瓶子后跑动方向就改变一次，当他扳倒第6个空瓶时，他跑过的路程是多大？位移是多大？在这段时间内，运动员一共几次经过出发点(不包括从出发点开始)?
[答案] 80 m 10 m 4次
1．知道质点、位移、矢量、标量的概念。2．理解质点是理想化模型，会根据具体实例掌握物体能看成质点的条件。认识s-t图像。3．结合实际理解位移与路程的区别和联系，理解矢量与标量。
知识点一 质点1．定义：物理学上用来代替物体的具有____的点。2．物体看作质点的条件：物体的____、____针对所研究的问题是次要因素，可忽略不计。3．物理意义：质点是没有大小和形状而具有质量的点，因此质点是一个______模型，并不真实存在。引入质点的概念可以简化物理问题，方便研究。
必备知识·自主预习储备
体验1．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)研究空中雄鹰的飞行技巧时，雄鹰可以看成质点；而研究其飞行轨迹时不能看成质点。( )(2)大的物体不能看作质点，只有物体很小，才可把物体看成质点。( )(3)做直线运动的物体不一定能看成质点。( )
知识点二 位移1．位移
2．位移—时间图像(1)建立：用横坐标表示_____，用纵坐标表示相对于起始位置的位移。(2)意义：描述物体运动的_____随时间变化的规律。
提醒 位置坐标与坐标原点的选取有关，但位移与坐标原点的选取无关。
体验2．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)位移取决于运动的始、末位置，路程取决于实际运动的轨迹。( )(2)物体经过一段时间发生的位移为零，则该段时间内物体一定静止。( )(3)在s-t图像上可以求出物体在某段时间内的位移。( )
1．杭州亚运会上，我国获得男女乒乓球团体冠军，试想研究球的旋转时，球可否看为质点？
关键能力·情境探究达成
2．研究乒乓球什么时，球可看作质点？
考点1 质点1．理想化方法(1)质点是一种科学的抽象，是一种理想化的物理模型，是在研究物体运动时，抓住主要因素，忽略次要因素，对实际物体进行的近似处理。(2)在物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，通过对事物的抽象，建立理想化物理模型，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法。
2．质点的三个特点(1)忽略大小和形状。(2)具有物体的全部质量。(3)是一种理想化的物理模型，在实际生活中并不存在。
【典例1】 (多选)为了提高枪械射击时的准确率，制造时会在枪膛内壁刻有螺旋形的槽。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，可以把子弹看作质点B．当研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时，可以把子弹看作质点C．无论研究什么问题都可以把子弹看作质点D．能否将子弹看作质点，取决于我们所研究的问题
BD [在研究子弹的旋转对飞行的影响时不能忽略子弹的大小和形状，因此不可以把子弹看作质点，故A错误；研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时，其大小和形状可忽略，可以把子弹看作质点，故B正确；能否将子弹看作质点取决于所研究的问题，只要其大小和形状对所研究问题的影响可以忽略，就可以看成质点，故C错误，D正确。]
规律方法 物体能否看作质点的判断方法(1)确定问题的性质，即题中关注的要素是什么，分析、求解的物理量是什么。(2)假设物体的形状、大小被忽略，思考要求解的物理量、关注的要素是否受影响。若不受影响，物体就能被看成质点；若受影响，则物体不能被看成质点。
[跟进训练]1．2023年9月24日，杭州第19届亚运会，赛艇女子轻量级双人双桨决赛中，中国组合邹佳琪/邱秀萍夺得首枚金牌。杭州亚运会比赛项目包括田径、体操、柔道、击剑、马术等共40个大项。下列几种亚运比赛项目中的研究对象可视为质点的是( )A．举重比赛中，记录运动员举起重物持续时间时的杠铃B．赛艇比赛中，研究赛艇的吃水深度时的赛艇C．击剑比赛中，研究运动员动作要领时的重剑D．马术比赛中，研究运动员的动作技能时的运动员
A [举重比赛中，记录运动员举起重物持续时间时的杠铃，杠铃的形状和大小对研究的问题没有影响，所以可以看作质点，故A正确；赛艇比赛中，研究赛艇的吃水深度时赛艇的高度不能忽略，所以不能看作质点，故B错误；击剑比赛中，研究运动员动作要领时的重剑，看作质点就看不到动作要领，所以不能看作质点，故C错误；马术比赛中，研究运动员的动作技能时的运动员，看作质点就看不到动作技能，所以不能看作质点，故D错误。]
考点2 位移和路程1．矢量和标量的判断(1)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同一直线上的矢量：可先建立直线坐标系，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，负号则表示与规定的正方向相反。
(2)大小的比较标量大小的比较看其自身数值大小，而矢量大小的比较要看其数值的绝对值大小，绝对值大的矢量就大。如两位移s1＝2 m，s2＝－3 m，则两位移的大小关系为|s1|<|s2|。
3．直线运动的位移(1)质点的位置用坐标值表示，位移用坐标的变化量表示。(2)位移Δx＝x2－x1，其绝对值表示位移的大小。(3)Δx的正、负表示位移的方向，正值表示与正方向相同，负值表示与正方向相反。
[母题变式]上例中，如果该飞船运行两圈，那么路程、位移各为多少？
[解析] 该飞船运行两圈，从A点回到A点，路程大小：l＝2×2πR＝4πR位移为0。
规律方法 解决位移与路程问题的一般方法(1)以某物体为研究对象，选择一个研究过程。(2)找出研究过程的初位置和末位置，则由初位置指向末位置的有向线段表示这个过程的位移。(3)画出物体在运动过程中的运动轨迹示意图，则实际路径的总长度就是路程。
[跟进训练]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(π为3.14)( )A．16 m，方向从A指向C；16 mB．16 m，方向从A指向C；25.1 mC．25.1 m，方向从A指向C；16 mD．16 m，方向从C指向A；16 m
B [半径为3 m的半圆周长为l1＝πr1＝3.14×3 m≈9.4 m，半径为5 m的半圆周长l2＝πr2＝3.14×5 m ＝15.7 m，人的路程l＝l1＋l2＝25.1 m；人的位移大小s＝2r1＋2r2＝16 m，方向由A指向C，B正确。]
考点3 对s-t图像的认识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，不是物体的运动轨迹。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规定位置的位移。2．s-t图像的应用由位移—时间图像可求：(1)任一时刻所对应的位置；(2)任一时间内的位移；(3)发生一段位移所用的时间。
3．在分析处理直线运动的位移—时间图像问题时，应注意以下几点(1)无论物体的位移—时间图像是直线还是曲线，物体均做直线运动。(2)物体开始运动的初始位置由t＝0时的位置坐标，即纵轴的截距决定。(3)位移—时间图像斜率为正值，表示物体沿着正方向运动，反之物体沿负方向运动。
【典例3】 (多选)如图所示为A、B两人在同一直线上运动的位移图像，下列关于图像的分析正确的是( )A．0～2 s内，A、B两人同向而行B．0～2 s内，A、B两人相遇一次C．0～5 s内，A走的路程比B走的路程多D．0～5 s内，A的位移比B的位移大
BD [0～2 s内，A的位移不断减小，B的位移不断增大，A、B的运动方向相反，故A错误；s-t图像的交点表示两者相遇，根据图像可得出A、B在0～2 s内相遇一次，故B正确；在前5 s内，B正向运动60 m，静止2 s时间后又负向运动30 m，即B走的总路程为90 m，A走的路程为60 m，故A走的路程比B走的路程少，故C错误；在前5 s内，A的位移大小为xA＝60 m－0＝60 m，B的位移大小为xB＝30 m－0＝30 m，故D正确。]
[跟进训练]3．一个物体由A地出发，匀速运动到达B地。停了一段时间，又匀速运动返回A地，下列可以描述以上全过程的图像是( )
A B C D
C [A、B没有正确反应返回A地过程，故A、B错误；C表示物体先沿正方向做匀速直线运动，接着静止一段时间，然后再沿反方向做匀速直线运动返回，符合题意，故C正确；D表示物体先沿正方向做匀速直线运动，接着立即沿反方向做匀速直线运动返回，不符合题意，故D错误。]
1．能将下列描述中的物体或人看成质点的是( )A．研究从北京开往天津的一列高速列车的速率B．研究绕月球运动的嫦娥二号的运行姿态C．单杠比赛中的体操运动员D．表演芭蕾舞的演员
学习效果·随堂评估自测
A [从北京开往天津的列车的大小形状相对于整个运动路程来讲可忽略不计，能看作质点，选项A正确；研究嫦娥二号绕月球运行时的姿态，其大小形状不可忽略，不能看作质点，选项B错误；体操运动员在单杠比赛中，要针对其动作评分，不能看作质点，选项C错误；表演芭蕾舞的演员，要针对其动作评分，不能看作质点，选项D错误。]
2．如图所示，一个皮球从5 m高的地方落下，在与地面相碰后弹起，上升到高为2 m处被接住，则这段过程中( )A．皮球的位移为3 m，方向竖直向下，路程为7 mB．皮球的位移为7 m，方向竖直向上，路程为7 mC．皮球的位移为3 m，方向竖直向下，路程为3 mD．皮球的位移为7 m，方向竖直向上，路程为3 m
A [位移是由初位置指向末位置的有向线段，题中皮球初、末位置高度差为3 m，即位移大小为3 m，末位置在初位置下方，故位移方向竖直向下，路程指皮球实际运动轨迹的长度，则路程为7 m，则A正确，B、C、D错误。]
4．(新情境题：以实际问题为背景考查位移及路程)如图所示，在运动场的一条直线跑道上每隔5 m远放置一个空瓶，运动员在进行折返跑训练时，从中间某一瓶子处出发，跑向出发点右侧最近的空瓶，将其扳倒后返回并扳倒出发点处的瓶子，之后再反向跑回并扳倒前面最近处的瓶子，这样，每扳倒一个瓶子后跑动方向就改变一次，当他扳倒第6个空瓶时，他跑过的路程是多大？位移是多大？在这段时间内，运动员一共几次经过出发点(不包括从出发点开始)?
[答案] 80 m 10 m 4次
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