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文档简介
1、2.2质点和位移学案2【学习目标】1. 理解质点的概念,并会确定运动的物体在什么情况下可以当作质点来处理;2. 会确定位移和求位移;3. 明确矢量和标量。【学习重点】1. 理想化的模型一一质点2. 位移要点导学1. 质点:在某些情况下,在研究物体的运动时,不考虑其形状和大小,把物体看成是一个具有质量的点,这样的物体模型称为“质点”。“质点”就是其中“物体”的一种最简单模型;。需要注意的是,(1)“质点”是一种为了研究方便而引入的“理想模型”,是一种最简单的模型(以后还会遇到弹性体模型、弹簧振子模型等等)。(2)“质点”是模型,不可能在任何情况下都能够代替真实的物体。因此,要通过教材、例题及习题
2、,知道什么情况下可以用质点模型,要逐渐积累知识,而不必一开始就去死记硬背。2. 位移定义:从初位置到末位置的有向线段,叫做位移。物理意义:位移是表示位置变动(变化)的物理量。位移是矢量,既有大小又有方向。矢量相加和标量相加遵从不同的法则(以后将会学至U)O注意:位移和路程是两个不同的物理量。位移是矢量,而路程是标量。物体只有做单方向的直线运动时,位移大小才等于路程,对曲线运动,位移大小一定小于路程。3. 很多同学可能对物理学里引入“位移矢量”来研究运动觉得迷惑不解。当物体做曲线运动时,位移直线段与走过的“路径轨迹”完全不同,位移大小跟“路程”数值也大不相同,尤其是当物体走一封闭曲线如一圆周时,
3、路程可以很大,而位移却总是为零,有人觉得很荒谬。其实这只是初学时的一种错觉,物理学家也是经过长期研究才克服“常识思维”的桎梏找到“位移”这个有效的物理量的。确实,人走路的劳累程度、汽车耗油的多少是跟路程大小有关,但是只有位移才能仅由初、末位置唯一确定。而研究物体运动的目的就是找到“确定物体在任意时刻的位置”的方法。注意:无论物体是做直线运动还是曲线运动,一段“无限小”的运动,其位移与路径总是可以看成重合,而用“高等数学”工具来研究物理,都是从研究“无限小运动”着手,因此,位移也可以用来研究曲线运动。4. 如果是直线运动,则位移S和初、末位置坐标X1、*2的关系十分简单:S=X2-X10而且此式
4、有着丰富的含义:S的数值表示位移的大小,S的正负表示位移的方向一正表示位移S的方向与X轴的正方向相同,负表示位移S的方向与X轴的正方向相反。范例精析例1在研究火车从上海站到苏州或南京站的运动时间(通常只须精确到“分”),能不能把火车看成质点?在研究整列火车经过一个隧道的时间(通常精确到秒”),能不能把火车看成质点?由此你得出什么看法?解析:前者可以,后者不可以。前者由于火车的大小(长度)带来的确定时间方面的误差比较小,可以忽略不计;而后者却必须考虑火车的长度。由此可见,能否看成质点与巴物体看成知道后带来的误差大小有关。拓展:当然,以“误差大小”来决定是否能够应用“质点模型”只是一个方面。更多的
5、情况下不能用质点模型是因为有别的更加根本的原因。例如,在研究地球自转、杠杆受力矩而转动等物体转动的问题时,就不能把地球、杠杆看成质点。很小的物体也不一定就能看成是质点。例如,在研究原子的结构时,原子尽管很小,也不能看成是质点。对于常见的物体的复杂运动一一既有整体的移动、又有绕物体上某点的转动,比如快速打出去的一个弧圈球,在研究它能否过网时,我们可以暂时不考虑其转动,即先把它当作质点,研究其球心运动轨迹。这种把复杂运动分解成几个简单运动“逐个击破”研究的方法是很有效的。例2:分清几个概念和说法。以后,我们在研究运动时,常常会要求出“物体在1秒末、2秒末(或第1秒末、第2秒末)的速度及位置”,也会
6、要求“物体在1秒内、2秒内(或第1秒内、第2秒内)的位移和平均速度”。请问:(1)其中哪个表示时刻、哪个表示时间间隔?(2)“1秒内”和“第1秒内”的位移(以及平均速度)是同一概念吗?“2秒内”和“第2秒内”的位移(以及平均速度)是同一概念吗?(3)“第2秒末的速度”与“第2秒内的平均速度”相同吗?解析(1)“1秒末、2秒末(或第1秒末、第2秒末)”表示时刻;“1秒内、2秒内(或第1秒内、第2秒内)”表示时间间隔。(2)“1秒内”和“第1秒内”的位移(以及平均速度)是同一概念。“渺内”和“第2秒内”的位移(以及平均速度)不是同一概念。“2秒内的位移”表示2秒长的时间里的位移,“第2秒内的位移”
7、表示“第2秒”这1秒长的时间里的位移。(3)不相同。前者是瞬时速度;后者是平均速度。拓展时间间隔小t=t2-ti,如果初始时刻h取为零时刻,则At=t2,也就是说在这种情况下时间间隔At就等于末时刻t2;反之,一般情况下时间间隔At不等于末时刻t2o能力训练1.下列说法中,关于时间的是(BCD),关于时刻的是(A)A. 学校上午8点开始上第一节课,到8点45分下课B. 小学每节课只有40分钟C. 我走不动了,休息一下吧D. 邢慧娜获得雅典奥运会女子10000m冠军,成绩是30分24秒362.一列火车从上海开往北京,下列叙述中,指时间的是(BD)A. 火车在早上6点10分从上海出发B. 列车共运行了12小时C. 列车在9点45分到达中途的南京站D. 列车在南京停了10分钟3. 关于位移和路程,下列四种说法中正确的是(C)A. 位移和路程在大小上总相等,只是位移有方向,是矢量,路程无方向,是标量B. 位移用来描述直线运动,路程用来描述曲线运动C. 位移取决于物体的始末位置,路程取决于物体实际通过的路线D. 位移和路程是一回事4. 下列加点的物体或人可以看作质点的是(B)A. 研究列车通过100m站台所用的时间B. 研究绕地球运动时的“嫦娥一号”工星C. 邹地在北京奥运会的单杠比赛中D. 膜尽在表演精彩芭蕾舞5.
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