配套新教材-高中物理-必修第一册-质点和位移

第节2质点和位移高中物理必修第一册第1章

学习目标飞翔的雄鹰绕太阳公转的地球奔驰的列车如何描述它们的运动呢？引入篮球在空中向上运动同时还在转动为何难以准确描述篮球的运动？

思考讨论：如何用上节课学过的知识，作图来描述篮球的运动。

我们发现不管是以任何参考系，由于篮球有一定的形状和大小，运动路径十分复杂，篮球抛出后同一时刻篮球上每一个点的运动情况不同，并且位置变化也不近相同，所以很难描述篮球的运动。那如果我们只研究投篮时篮球的运动的运动轨迹，形状大小对轨迹有影响吗？每个点的运动情况对轨迹有影响吗？可以怎么研究来简化问题？

篮球的形状大小对运动轨迹没有影响，并且各点的运动状态也不会影响到轨迹，只考虑篮球的整体运动情况，为了使问题简化画图简便，我们可以将篮球抽象为一个只有质量没有大小的点，用这个点的运动来代替整体的运动，使问题得到了简化对同一个物体，根据问题的不同，在研究某些问题时，可以忽略形状、大小等因素，用一个具有质量的点代替整个物体。物理学上把这种用来代替物体的具有质量的点叫做质点（masspoint），显然质点不是真实的物体，它是一种理想化的物理模型所以只有小物体可以看成质点，太大的物体不能看成质点吗？1、定义：用来替代物体的具有质量的点2、质点是一个理想化的“物理模型”忽略次要因素：形状、大小等突出主要因素：质量、位置什么条件下物体可以看成质点？一、质点问题1：研究雄鹰在远距离飞行中的运动情况问题2：研究雄鹰在飞行中的飞行姿势问题3：研究地球绕太阳公转问题4：研究地球自转地球公转忽略地球的大小、形状对研究地球公转没影响可以把地球看作质点地球自转假设忽略地球的大小、形状无法研究地球的自转不能把地球看作质点飞行姿势假设忽略雄鹰的大小、形状无法研究雄鹰的飞行姿势不能把雄鹰看作质点雄鹰远距离飞行忽略雄鹰的大小、形状对研究雄鹰的运动没影响可以把雄鹰看作质点

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。讨论与交流物体能被看作质点的两种情况1.像书本这类的平动，任意一点位置变化一样，运动情况相同，任一点都可以代替整个物体运动，所以形状大小可以忽略。或者是研究汽车行驶速度，虽然车轮有转动，但是我们关心的是车辆整体运动快慢，故可以忽略车轮运动把汽车看成质点2.并不是只有小物体可以看成质点，像地球绕太阳公转，虽然地球形状和大小都很大，但是由于距离太远，可以忽略不计，也可以看作是质点物体能否看作质点，取决于它的形状和大小在所研究的问题中是否可以忽略不计，而跟物体自身体积的大小，质量的多少和运动速度的大小无关。结论1、沿一个方向推动桌面上的教材（如图），若要测量书本移动的距离，能否将它视为质点？为什么？2、教材围绕自身某点转动。若要讨论教材边缘某点的运动情况，是否可以将教材视为质点？为什么？3、踢足球时，足球在向前运动同时还在转动，若要描述足球的轨迹，能否将它视为质点？为什么？1、沿着一个方向推动桌面上的教材，教材上各点的运动情况一致，可以用一个点来代替整本书，因此可以将教材看成一个质点。

2、如果讨论教材围绕自身某点的转动情况时，教材的大小和形状不能忽略，所以不能将书本视为质点。3、研究足球的轨迹时，足球的大小、方向对所要研究的问题影响较小，可视为质点。4、下列关于质点的说法中，正确的是（）A体积很小的物体都可看成质点B质量很小的物体都可看成质点C不论物体的质量多大，只要物体的尺寸跟物体间距相比甚小时，就可以看成质点D只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看作质点C提出问题：有了质点我们就可以方便的研究像火车这类体型大的物体的运动轨迹了，那么当物体运动后，我们该如何描述物体的位置变化？想一想：如图C路线是乘坐火车从上海到北京，D路线是乘船从上海到北京，试着用初中的知识描述下船和火车的位置变化1084km1463km1262km由图像可知，从上海到北京，火车的路程是1463km，轮船的路程是1262km，轮船的路程最短，但是他们的目的地都一样，出发点与目的地直线距离1084km

从上面的例子可以发现，路程与运动路径有关，是运动轨迹的长度，用路程来确定物体的位置变化不仅麻烦而且不够精确，像上海到北京无论采用什么方法终点和起点的位置始终都是距离E,所以我们可以用带箭头，并且从初位置指向末位置大小等于E的有向线段来表示上海到北京的位置变化，位置的变化，与运动方向和路程无关。

在物理学中，采用位移（displacement）来描述运动物体空间位置的变化。位移是由初位置指向末位置的有向线段，它是一个既有大小又有方向的物理量，通常用符号s表示1、定义：质点由初位置指向末位置的有向线段反映物体位置的变化

2、大小：线段的长度

3、方向：从初位置指向末位置位移有大小，有方向那如何表示这一特性呢？二、位移试一试：借助一维坐标分别描述小车运动的位移和路程在直线运动中路程和位移的大小是相等的思考：位移不会等于路程吗？

我们虽然知道直线运动位移大小等于路程大小，但是路程没有负数只能表示大小，位移可以有负数，符号代表以O为原点左方向在物理学中，有一类物理量只有大小就能描述（如物体质量）。还有一类像位移这样的物理量不仅要有大小还要指明方向。为了区别这两种物理量，人们把像质量这样用大小就能描述的物理量叫做标量；把像位移这样既有大小又有方向的物理量叫做矢量

5.关于位移和路程，下列说法正确的是（）A.沿直线运动的物体，位移和路程是相等的B.质点沿不同的路径由A到B，其路程可能不同而位移是相同的C.质点通过一段路程，其位移可能等于零D.质点运动的位移大小可能大于路程BC位移路程区别物理意义大小有无方向联系表示质点位置的变化表示质点运动轨迹的长度有向线段的长度轨迹的长度有方向（1）单位相同（2）单向直线运动中，位移大小等于路程无方向矢量：既有大小又有方向的物理量。如位移、速度、力等标量：只有大小没有方向的物理量。如路程、密度、时间等

一位同学从操场中心A出发，向东走了40m，到达B点，然后又向北走了30m，到达C点。用有向线段表明他第一次、第二次的位移、路程和两次行走的合位移、合路程么？A东北40mBC30m总结：标量的运算为简单的代数运算。而矢量的运算则不能代数相加矢量相加和标量相加的运算方法相同么？BD一、质点1、质点是用来替代物体的具有质量的点，是一个理想化的“物理模型”2.当物体的大小与形状在研究的问题中影响很小