新教材鲁科版必修第一册第1章第2节质点和位移课件（42张）

第2节质点和位移第1章2021内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标思维导图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,能将特定实际情景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)课前篇自主预习必备知识一、质点1.定义:物理学中,把这种用来代替物体的具有质量的点称为质点。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:当物体的大小与形状在研究的问题中影响很小,可忽略不计时,可看成质点。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初位置指向末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:线段的长度。3.方向:从初位置指向末位置。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、末位置可用位置坐标x1、x2表示。(2)物体的位移s=x2-x1若s>0,则位移的方向指向x轴的正方向;若s<0,则位移的方向指向x轴的负方向。5.矢量与标量:既有大小又有方向的物理量叫矢量。只有大小而没有方向的物理量叫标量。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时间变化的图像。2.图像的获得:(1)建立平面直角坐标系,以物体的初始位置为坐标原点,横坐标表示时间,纵坐标表示物体相对于起始位置(或坐标原点)的位移。(2)根据数据在坐标系中描点。(3)用平滑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。自我检测1.正误辨析(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。(

)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。答案

×(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。(

)解析

质点是一种突出物体质量这一主要因素而建立的理想化的模型。答案

√(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。(

)解析

路程只有大小,没有方向,是标量;位移既有大小,又有方向,是矢量。两者都是为了描述物体的运动而引入的物理量。答案

√(4)两物体在运动过程中的路程相等,位移一定也相等。(

)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。答案

×(5)位移—时间图像就是物体的运动轨迹。(

)答案

×2.(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,故选项B、D正确。答案

BD课堂篇探究学习问题一对质点与理想模型的理解情境探究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?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。知识点拨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。要点笔记

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。实例引导例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,运动员的体积和姿态是不能忽略的,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。答案

B规律方法

1.一个物体能否看成质点不是以其大小而论的,更不能看物体的轻重,而是看物体的大小和形状对所研究问题的影响是否可以忽略不计。2.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。变式训练1下列几种比赛项目中的研究对象可视为质点的是(

)A.在撑竿跳高比赛中研究运动员手中的支撑竿在支撑地面过程中的转动情况B.帆船比赛中确定帆船在大海中的位置C.跆拳道比赛中研究运动员的动作D.跳水比赛中研究运动员在空中的姿势解析

撑竿跳高时,若将支撑竿看成质点,则无法研究支撑竿的转动情况,选项A错误;研究帆船在大海中的位置时,帆船的大小和形状可以忽略,故可将帆船看成质点,选项B正确;跆拳道比赛中,若将运动员看成质点,则运动员的动作就无法研究,选项C错误;研究跳水运动员在空中的姿势时,运动员的大小和形状不能忽略,故不能将运动员看成质点,选项D错误。答案

B问题二位移和路程的区别与联系情境探究情境小明在公园里游玩,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。探究(1)两种路径的路程是否相等?位移是否相同?(2)位移的大小等于路程吗?什么情况下相等?要点提示

(1)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)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。知识点拨位移和路程的比较

比较项位

移路

程区别意义描述质点位置变化描述质点轨迹的长度大小从初位置到末位置的有向线段的长度运动轨迹的长度方向从初位置指向末位置无方向联系①都是描述质点运动的空间特征②都是过程量③单位相同④位移的大小不大于相应的路程⑤只有质点做单向直线运动时,位移的大小才等于路程要点笔记

(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。实例引导例2(多选)同学们都喜欢上体育课,一年一度的学校运动会同学们更是期待。下图为某学校田径运动场跑道的示意图,其中A点是所有跑步项目的终点,也是400m、800m赛跑的起跑点,B点是100m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100m、400m和800m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。答案

AD规律方法

路程和位移的求解思路

变式训练2如图所示,一个质点沿两个半径为R的半圆弧由A运动到C,规定向右为正方向,在此过程中,质点的位移和路程分别为(

)A.4R,2πR B.4R,-2πRC.-4R,2πR D.-4R,-2πR解析

由题图可知质点的位移大小为4R,方向由A指向C,与正方向相反,故质点的位移为-4R;质点经过的路程恰好为一个圆,为2πR,故选项C正确。答案

C例3(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=-4m-5m=-9m;从C点运动到B点,它的位移为s2=1m-(-4m)=5m。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+s2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。答案

BCD规律方法

(1)直线运动中物体的位置坐标的大小、正负与坐标原点、正方向的选择有关;而物体的位移的大小、正负与坐标原点的选择无关。(2)做直线运动的物体的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。变式训练3一质点沿x轴运动,开始时位置为x0=-2m,第1s末的位置为x1=3m,第2s末的位置为x2=1m。请分别求出第1s内、第2s内和前2s内质点位移的大小和方向。解析

第1

s内,s1=x1-x0=3

m-(-2

m)=5

m,方向沿x轴正方向;第2

s内,s2=x2-x1=1

m-3

m=-2

m,方向沿x轴负方向;前2

s内,s3=s1+s2=5

m-2

m=3

m,方向沿x轴正方向。答案

5m,沿x轴正方向

2m,沿x轴负方向3m,沿x轴正方向随堂检测1.下列物理量属于矢量的是(

)A.路程 B.温度 C.位移 D.时间解析

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。答案

C2.如图所示,下列几种情况下,哪些情况可将物体当成质点来处理(

)A.甲中研究正在吊起货物的起重机的形态B.乙中研究坐在翻滚的过山车中的游客坐姿C.丙中测量太空中绕地球飞行的宇宙飞船的周期D.丁中研究门的运动解析

起重机吊起货物时臂架仰起时幅度大小要考虑,起重机不能看成质点,选项A错误;研究游客坐姿时,不能把游客当成质点,选项B错误;研究周期时,绕地球飞行的宇宙飞船的大小、形状可以忽略,可以看成质点,选项C正确;门是转动的,各点运动情况不同,不能当成质点