高中物理 1.2 质点和位移（精讲优练课型）课件 鲁科版必修1.ppt

第2节质点和位移 一 质点1 定义 用来代替物体的具有 的点 2 质点不是真实的物体 它是一种理想化的 3 物体能否视为质点的条件 物体的形状 大小等因素对所研究的问题来说是否可以 质量 物理模型 忽略不计 判一判 1 运动的物体不能看作质点 2 原子在任何情况下都可看作质点 3 球形物体可看作质点 其他形状的物体不能看作质点 提示 1 物体的运动状态不是决定能否把物体看作质点的条件 有时运动的物体也可看作质点 2 当研究原子的内部结构时 不能把原子看成质点 3 当把物体看作质点时 物体的形状不再重要 形状不是能否将物体看作质点的标准 二 位移和路程1 位移 1 定义 由 指向 的有向线段 2 物理意义 描述运动物体 的变化 2 路程 1 定义 物体实际运动轨迹的 2 物理意义 描述运动物体运动轨迹的 初位置 末位置 位置 长度 长短 3 矢量和标量 1 标量 只有大小没有 2 矢量 既有 又有方向 方向 大小 判一判 1 长度 质量 路程都是标量 2 如果两人所走的路程相同 他们的位移也一定相同 3 出租车司机按路程收费 提示 1 长度 质量 路程都是只有大小 没有方向的物理量 都是标量 2 两个人所走的路程相同 方向不同时位移不同 3 出租车司机是按汽车的实际运动轨迹的长度收费的 即按路程收费 三 位移 时间图像 s t图像 1 物理意义 描述物体的运动 随 的变化规律 2 图像的建立 如图所示 纵轴表示 横轴表示 3 匀速直线运动的位移 时间图像是一条倾斜直线 表示质点的位移随时间 变化 位移 时间 位移 时间 均匀 想一想 位移 时间图像是物体运动的轨迹吗 提示 不是 位移 时间图像反映的是物体运动的位移随时间的变化规律 不是物体运动的轨迹 一 对质点的理解思考探究 近年来我国已成功发射 神舟 系列宇宙飞船 嫦娥 月球探测卫星等航天器 1 科学家在描述它们的运动时 什么情况下可看作质点 2 什么情况下不能看作质点 提示 1 研究航天器的运行状态时 因航天器各部分运动情况相同 所以可看成质点 2 在调整姿态时 航天器的各部分运动情况不同 不能看作质点 归纳总结 1 质点的研究方法 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 建立理想化的 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 没有大小和形状 2 具有物体的全部质量 3 是一种理想化的物理模型 实际生活中并不存在 3 把物体看作质点的三个条件 1 平动物体上各部分的运动情况相同 当物体的大小和形状对所研究的物理问题的影响可忽略时 可以把物体看作质点 2 转动的物体 当物体的转动不是所要研究的主要问题时 物体本身的大小和形状成了次要因素 此时可把物体看作质点 3 物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略不计时 不论物体的大小如何 都可把物体看作质点 典例示范 以下情景中 加着重号的人或物体可看成质点的是 a 研究一列火车通过长江大桥所需的时间b 乒乓球比赛中 运动员发出的旋转球c 研究航天员在太空出舱挥动国旗的动作d 用gps确定打击海盗的 武汉 舰在大海中的位置 解题探究 1 把物体看作质点的条件 2 研究物体的动作 姿态时 把物体看作质点 物体的大小和形状对研究的问题没有影 响或影响很小 不能 正确解答 选d 研究火车通过长江大桥的时间不能忽略火车自身的长度 则不能把火车看成质点 选项a错误 要接住 旋转球 必须研究乒乓球的运动状态 不能把乒乓球当成质点 选项b错误 研究航天员在太空出舱挥动国旗的动作时 不能把航天员当成质点 选项c错误 用gps确定 武汉 舰在大海中的位置时 武汉 舰的大小 形状对所研究的问题没有影响 可以把 武汉 舰当成质点 选项d正确 规律方法 物体能否看成质点的判断方法在某个运动中 能否将物体看成质点 不能仅看物体本身的形状和大小 还要看具体研究的问题 其一般判断方法为 1 确定研究的对象 2 根据题意确定研究的问题 3 分析研究对象的形状 大小对所研究问题的影响程度 若没有影响或影响可以忽略 则可以将物体看成质点 若影响较大 则不能看成质点 过关训练 1 以下运动物体可以视为质点的是 a 裁判员给体操比赛中的运动员打分b 研究火车轮子上某一点的运动c 火车通过隧道的时间d 绕太阳公转的地球 研究其运动轨迹 解析 选d 体操运动员身体各部分的姿态动作是裁判员打分的依据 不能将体操运动员视为质点 a错 火车轮子的大小对研究的问题有影响 b错误 火车长度相对于隧道的长度不能忽略 研究火车通过隧道的时间时 不能将其看成质点 c错 地球的大小相对于绕太阳公转的轨迹的长度可以忽略 研究其运动轨迹时可以将其看成质点 d正确 2 在研究物体的运动时 下列物体可以当作质点处理的是 a 研究一端固定并绕该端转动的木杆的运动时b 在大海中航行的船 要确定它在大海中的位置时c 研究在表演走钢丝的杂技演员时d 研究地球的自转时 解析 选b 在研究木杆的转动 杂技演员的表演和地球的自转时 需要研究物体每一部分的运动情况 所以不能将上述物体作为质点来处理 故选项a c d错 而在确定船在大海中的位置时就不需要考虑船的形状及船体每一部分的运动情况 可以将其视为质点 选项b正确 补偿训练 1 关于质点 下列说法正确的是 a 研究 嫦娥三号 绕月运动一周所用的时间时 可以把 嫦娥三号 看作质点b 研究 嫦娥三号 进行姿态调整情况时 可以把 嫦娥三号 看作质点c 研究月球车太阳能帆板展开情况时 可以把月球车看作质点d 研究月球车轮子的转动情况时 可以把月球车看作质点 解析 选a 研究 嫦娥三号 绕月运动的周期时 影响周期的主要因素是 嫦娥三号 的运动快慢 嫦娥三号 的大小及形状对运动周期的影响可以忽略不计 选项a正确 研究 嫦娥三号 的姿态调整情况时 主要因素是 嫦娥三号 的形状 不能将其看作质点 选项b错误 月球车上的太阳能帆板和车轮子都是月球车的一部分 若研究太阳能帆板展开情况和车轮子转动情况 不能将月球车看作质点 选项c d错误 2 下列加点的物体或人 可以看作质点的是 a 研究列车通过100m站台所用的时间b 研究绕月球运动时的 嫦娥二号 卫星运动轨迹c 运动员在单杠比赛中d 演员在表演精彩芭蕾舞 解析 选b 列车通过100m站台 本身的长度不能忽略 不能看作质点 a错 嫦娥二号 卫星绕月球运动时 形状可以忽略 能看作质点 b对 裁判是根据运动员的动作打分 不能看作质点 c错 观众欣赏的是演员优美的舞姿 不能看作质点 d错 二 位移和路程的区别与联系思考探究 会当凌绝顶 一览众山小 诗人描述了泰山的雄伟 险要 登泰山时 我们可以一步一步地登泰山 也可以先坐车走盘山公路 再步行走 十八盘 当然坐索道直接上山也行 虽然行驶的路径不同 但最终我们都登上了玉皇顶 结果是一样的 用一个成语表示叫 殊途同归 这当中包含着怎样的物理现象呢 提示 质点在运动的过程中 实际走过的路径长度叫路程 质点的位置变化 叫作位移 用质点的初位置指向末位置的有向线段表示 如图所示 质点从a可以分别沿不同的路径1 2 3达到b点 不同的路径 不同的路程 但位移是一样的 归纳总结 位移和路程的区别和联系 典例示范 如图所示 某人沿半径为r的圆形跑道跑步 从a点出发沿逆时针方向跑过圆周到达b点 试求由a到b的过程中 此人运动的路程和位移 解题探究 1 要深刻理解位移与路程的区别 求位移时关键要明确 和 另外不要忘记描述其 2 求路程关键要明确具体的 然后求轨迹长度即可 初始位置 末位置 方向 运动轨迹 正确解答 此人运动的路程等于acb所对应的弧长 即路程l 2 r r 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s r 位移的方向由a指向b 与半径ao的夹角为45 答案 rr 位移的方向由a指向b 与半径ao的夹角为45 规律方法 确定位移和路程的方法 1 确定研究对象 以某一物体为研究对象 选择所要研究的过程 2 确定初 末位置 找出研究过程的初始位置和末位置 则由初始位置指向末位置的有向线段就是位移 线段的长度表示大小 方向表示运动方向 3 画轨迹 建立位置坐标系 画出物体的实际运动轨迹示意图 轨迹的长度就是路程 过关训练 1 下列说法中正确的是 a 质点做直线运动时 其位移的大小和路程一定相等b 质点做曲线运动时 某段时间内位移的大小一定小于路程c 两个位移相同的质点 它们所通过的路程一定相等d 两个质点通过相同的路程 它们的位移大小一定相等 解析 选b 直线运动说明物体的运动轨迹是直线 但不能说明物体的运动方向 如果物体沿着某一直线运动 然后再原路返回原出发点 物体虽然是直线运动 但位移等于零 路程却不为零 故选项a错误 两点之间线段最短 位移大小等于初 末位置之间的直线距离 路程是曲线运动轨迹的长度 因此 选项b正确 两物体的位移相同 说明初 末位置相同 但运动路径不一定相同 选项c错误 两质点通过的路程相等 但运动轨迹不一定相同 运动位移不一定相等 选项d错误 2 某人晨练 按如图所示走半径为r的中国古代八卦图 中央s部分是两个直径为r的半圆 bd ca分别为东西 南北指向 他从a点出发沿曲线abcoadc行进 则当他到d点时 他的路程和位移大小及位移的方向分别为 a 2 rr 向西南b 4 r2r 向东南c rr 向东南d 3 rr 向西北 解析 选c 路程为 r r r 位移是由初位置指向末位置的有向线段 因此大小为r 方向由a指向d即东南方向 补偿训练 1 如图所示 某质点沿半径为r的半圆弧由a点运动到b点 则它通过的位移和路程分别是 a 0 0b 2r 向东 rc r 向东 rd 2r 向东 2r 解析 选b 位移是从初位置指向末位置的有向线段 是矢量 而路程是指物体运动轨迹的长度 是标量 综上分析得知选项b正确 2 北京正 负电子对撞机的核心部分是使电子加速的环形室 若一电子在环形室沿半径为r的圆周运动 转了3圈回到原位置 则运动过程中位移的最大值和路程的最大值分别为 a 2 r 2 rb 2r 2rc 2r 6 rd 2 r 2r 解析 选c 电子在环形室内沿半径为r的圆周运动 最大位移等于圆的直径 即sm 2r 最大路程就是电子整个运动过程经过的路径长度 则lm 6 r 选项c正确 其他选项都不对 三 位移 时间图像的应用思考探究 如图所示 汽车在平直公路上匀速行驶 关于汽车的位移 请思考以下问题 1 汽车的位移随时间如何变化 2 如何用图像描述汽车的位移随时间变化的规律 提示 1 汽车的位移随时间的增大而增大 2 用纵轴表示位移 横轴表示时间 倾斜的直线就代表匀速运动 归纳总结 1 坐标轴的物理意义 通常以横坐标表示时间 以纵坐标表示位移 2 坐标轴的正方向就是位移的正方向 如图中甲在0 t3时间内位移为正 t3以后位移为负 而乙在整个运动过程中位移始终为正 位移的正负表示方向 位移为正时与正方向相同 位移为负时与正方向相反 3 图像反映运动物体的位移随时间变化的规律 而不是物体运动的轨迹 图中甲 乙均做直线运动 4 对图像的四点说明 1 纵截距 表示初始时刻离坐标原点的距离 2 横截距 表示物体位移为零的时刻 3 两图像的交点 表示两物体同时处在同一位置 即相遇 4 图像斜率的正负 表示物体运动的方向 即 斜率为正表示物体向正方向运动 斜率为负表示物体向负方向运动 典例示范 多选 如图所示为a b两个物体从o点开始运动的图像 从a b两物体的位移 时间图像可知 下列说法中正确的是 a a b两物体的运动方向相同b a物体4s内发生的位移是10mc b物体发生10m位移的时间是4sd a b两物体同时运动 解题探究 1 怎样根据位移 时间图像判定物体的运动方向 提示 位移 时间图像反映了运动物体的位移随时间变化的规律 可以根据图线相对时间轴的倾斜方向判定物体的运动方向 向上倾斜沿规定的正方向运动 向下倾斜则沿负方向运动 2 图线上每一个点的物理意义是什么 怎样根据图线求位移 提示 图线上每一个坐标点表示某时刻物体处在某位置 从图线上读出初 末两个时刻对应的位置坐标 末位置坐标减去初位置坐标就是这段时间内的位移 正确解答 选a c d a b两物体的运动图线相对时间轴的倾斜方向相同 因此 两物体运动方向相同 选项a正确 从图像可知 b物体在4s内的位移是10m a物体在4s内的位移大于10m 选项b错误 选项c正确 a b两物体都是从0时刻开始运动 选项d正确 过关训练 1 如图所示为a b两人在同一直线上运动的位移 时间图像 下列说法中正确的有 a a b两人在第5s内运动方向相反b a b两人在第5s末相遇c 在前5s内 a走的路程比b走的路程多d 在前5s内 a的位移比b的位移大 解析 选d 在第5s内a沿着与规定的正方向相反的方向做直线运动 b在前2s内沿着正方向运动 第3s 4s内静止 第5s内又沿负方向做直线运动 故a项错误 a在5s末回到规定的0位置 但b离0位置还有一段距离 b项错误 前5s内a走的路程等于位移大小 即60m 而b走过的路程为75m 大于60m 选项c错误 前5s内 a的位移大小是60m b的位移大小是25m 选项d正确 2 设想百米赛跑中 甲 乙 丙 丁四个运动员从一开始就做匀速直线运动 甲按时起跑 乙0 5s后才起跑 丙抢跑的距离为1m 丁则从终点100m处往回跑 试说明图中a b c d四条图线分别表示的是哪个运动员的运动图像 解析 题图中按时起跑的是b图线 表示的是运动员甲 晚跑0 5s的图线是d 表示的是运动员乙 抢跑1m的图线是c 表示的是运动员丙 由终点100m处往回跑的图线是a 表示的是运动员丁 答案 见解析 补偿训练 1 某质点做直线运动的s t图像如图所示 那么该质点在3s内通过的位移为 a 1mb 2mc 3md 5m 解析 选a 做直线运动的质点 在0时刻的位置是s1 1m 在3s时 质点的位置坐标是s2 2m 则3s内的位置变化 s s2 s1 1m 即3s内质点的位移为1m 选项a正确 2 如图为甲 乙两物体做直线运动的s t图像 则下列说法中错误的是 a 甲 乙两物体都做匀速直线运动b 若甲 乙两物体在同一直线上运动 则一定会相遇c 若甲 乙两物体能相遇 则在t1时刻相遇d 若甲 乙两物体能相遇 则在t2时刻相遇 解析 选d 在s t图像中 倾斜的直线表示物体做匀速直线运动 选项a正确 t1时刻 甲 乙两物体位置相同 表示甲 乙物体相遇 选项b c正确 t2时刻 甲 乙两物体的位置不相同 则在t2时刻不相遇 选项d错误 拓展例题 考查内容 平动或转动的物体能否看作质点 典例示范 下列关于质点的说法正确的是 a 平动的物体一定可以看成质点 转动的物体不能看成质点b 各部分运动状态完全一致的物体一定可以看成质点c 铅球比赛中研究铅球的运动轨迹时 由于铅球的转动不能看成质点d 平动的物体有时不能看成质点 转动的物体有时可以看成质点 正确解答 选d 平动是物体各部分运动状态完全一致的运动 平动或转动不是判断物体能否看成质点的依据 平动或转动的物体有时可以看成质点