新教材鲁科版必修第一册第1章第2节质点和位移课件（63张）

第1章运动的描述第2节质点和位移课标解读课标要求素养要求1.理解质点的概念,能判断一个物体在特定的情况下能否看成

质点。2.掌握位移与路程的区别和联

系,认识位移-时间图像。3.知道矢量和标量。1.科学思维:能根据所要研究的实际问题,运用物理思维进行科学抽象,建立理想化质点模型。2.科学探究:通过实际情境探究位移与路程的区别和联系。3.科学态度与责任:培养学生勤于思考、留心自然、勇于探索的习惯。自主学习·必备知识教材原句教材研习要点一质点如果物体的大小和形状对所研究问题的影响可忽略不计,我们就可把该物体

简化为一个具有质量的点❶,或者说用一个具有质量的点来代替整个物体。

物理学中,把这种用来代替物体的具有质量的点称为质点。显然,质点不是真

实的物体,它是一种理想化❷的物理模型。要点二位移采用路程❸不足以描述物体的位置变化。为此,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❹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。要点三矢量和标量人们把像质量这样只用大小就能描述的物理量称为标量❺,把像位移这样既

有大小又有方向的物理量称为矢量❻。❶这个点和数学的几何点一样吗?有没有质量?自主思考提示在纸面上的表示方法一样,但本质上不一样,几何点只是一个空间位置

上的点,而质点是一个物理模型,我们在研究过程中用一个点来代替物体,认

为这个点的质量等于物体的质量。❷什么是理想化模型?提示根据所研究问题的性质和需要,抓住问题中的主要因素,忽略次要因

素,而建立的一种物理模型,使复杂问题得到简化,这是一种重要的科学研究

方法。❸(1)什么是路程,为什么路程不足以描述物体位置变化?(2)什么时候位移的大小等于路程?提示(1)物体运动的实际路径的长度为路程,在初末位置确定的前提下,路

程可以取无数值。(2)在单向直线运动中,位移的大小等于路程。❹(1)什么是有向线段?它的方向如何确定?(2)有向线段的长度可以随意画吗?提示(1)即带有方向的线段,它有两个要素:大小和方向。方向由初位置指

向末位置。(2)不能,长度表示位移的大小,要按一定的比例规则画。❺(1)说一说你学过的是标量的物理量;(2)为什么电流是标量而不是矢量?提示

(1)长度、质量、面积、体积、密度、时间、电压、电流、电阻、

功、功率等。(2)电流只在特定的电路环境中,其方向与位移的方向特点大不相同。❻矢量运算是直接相加减吗?提示不是,不能直接加减,与方向有关。名师点睛1.物体、质点和几何点的区别类别质量体积空间物体具有一定质量具有一定体积占有一定空间质点具有一定质量没有一定体积占有一定位置几何点没有质量没有体积占有一定位置2.矢量和标量要注意区分(1)矢量:既有大小又有方向的物理量。(2)标量:只有大小没有方向的物理量。(3)运算法则:标量相加遵守算术加法的法则,矢量相加的法则与之不同,应用

平行四边形定则或三角形定则(在第4章会有详细讲解)。情境探究互动探究·关键能力探究点一质点如图,雄鹰拍打着翅膀在空中翱翔时,雄鹰各部位的运动情况相同吗?如果我

们研究雄鹰从北方飞到南方的位置变化情况,雄鹰的大小和形状对所研究的

问题有影响吗?以上问题中能把雄鹰看作一个点吗?

提示雄鹰身体在向前运动,但它的翅膀在向前运动的同时还在上下运动,所

以雄鹰各部位的运动情况不同。研究雄鹰从北方飞到南方的位置变化情况

时,雄鹰的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略,这时可以把雄鹰看成一

个点来描述它的运动。探究归纳对质点的理解:1.物体各点的运动情况相同(平动)时,可以看作质点,一般研究物体的转动时

不能把物体看作质点。2.物体有转动,但物体的转动不是我们所研究的主要问题时,物体本身的大小

和形状变成了次要因素,物体可以看作质点。3.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。探究应用例以下情景中,画横线的人或物体可看成质点的是

()A.研究跳水运动员的起跳动作B.乒乓球比赛中,应对比赛对手发出的旋转球C.研究航天员在太空挥动国旗的动作D.用GPS确定打击海盗的“武汉”舰在大海中的位置D解析研究跳水运动员的起跳动作时,运动员不能忽略其形状,故不能看

作质点,A错误;要接住“旋转球”,必须研究乒乓球的转动状态,不能把乒乓

球看成质点,B错误;如果把航天员看作质点,便不能研究他挥动国旗的动作,

故不能把航天员看成质点,C错误;“武汉”舰相对大海太小,它的大小、形状

对所研究问题的影响可以忽略不计,可以把“武汉”舰看成质点,D正确。迁移应用1.下列关于质点的说法,正确的是

()A.原子很小,可以当作质点B.研究和观察日食时,可把太阳当作质点C.研究“神舟十号”飞船与“天宫一号”飞行器对接时,可将“神舟十号”

飞船看作质点D.从地球上的控制中心跟踪观察在太空中飞行的宇宙飞船,可以把飞船看作

质点D解析物体能否看作质点不是根据物体的大小来判断的,原子很小,但在

研究原子内部结构时,原子不能看作质点,A项错误;研究和观察日食时,不能

忽略太阳的大小,所以太阳不能看作质点,B项错误;“神舟十号”与“天宫一

号”对接时,需要研究局部位置关系,所以不能看作质点,C项错误;跟踪观察

太空中的飞船时,飞船的大小可以忽略,可以看作质点,D项正确。2.观察下面的四幅图,对图中各运动物体的描述正确的是

()

A.图①中研究投出的篮球运动路径时,不能将篮球看成质点B.图②中观众欣赏体操表演时,不能将运动员看成质点C.图③中研究地球绕太阳公转时,不能将地球看成质点D.图④中研究子弹射穿苹果的时间时,可将子弹看成质点B解析研究篮球的运动路径、地球绕太阳公转时,篮球、地球的大小是

次要因素,可以将其看成质点,观众在欣赏体操表演和研究子弹射穿苹果的时

间时,运动员和子弹的大小、形状不能被忽略,不能看成质点,综上所述应选

择B项。探究点二路程和位移情境探究如图所示,某同学从市中心向南行走了400m到一个十字路口,再向东行走了3

00m到了图书馆。

针对该过程,请思考:(1)该同学的初位置、末位置分别是什么?二者的直线距离是多少?(2)该同学从初位置到末位置,所走的路程又是多少?提示(1)市中心图书馆直线距离为

m=500m(2)所走的路程为(400+300)m=700m位移和路程的区别和联系探究归纳项目位移路程区别描述物体的位置变化,是从初位置指向末位置的有向线段描述物体实际运动轨迹的长度矢量,有大小,也有方向标量,有大小,无方向由物体的初、末位置决定,与物体的运动路径无关既与物体的初、末位置有关,又与物体的运动路径有关联系(1)都是描述物体运动的空间特征(2)都是过程量(3)位移的大小小于或等于路程,只有物体做单向直线运动时,位移的大小才等于路程注意在一维坐标系中,位移等于末位置坐标减初位置坐标,对应的“+”

“-”表示位移的方向。探究应用例一质点在半径为R的圆周上从A处沿顺时针方向运动到B处,则它通过的

路程、位移大小分别是

()

A.

、

B.

、

RC.

R、

R

D.

R、

B解析从A处沿顺时针方向运动到B处时,质点经过了

个圆周,所以经过的路程为

×2πR=

,位移是从初位置指向末位置的有向线段,所以从A到B的位移大小为A、B之间的距离,位移大小为

R,故B项正确。解题感悟

物体在平面内运动的路程和位移的求法(1)明确题意,找出初、末位置,画出运动过程示意图。(2)路程的计算:路程是物体运动轨迹的长度,总的路程等于物体在各个阶段

运动的路程之和。(3)位移的计算:位移只取决于初、末位置,与所经历的过程无关,位移大小等

于初、末位置间的直线距离,方向由初位置指向末位置。若物体又回到了初

位置,则对应的位移为零。迁移应用1.一辆轿车从超市出发,向东行驶了300m到达电影院,继续行驶了150m到达

度假村,又向西行驶了950m到达博物馆,最后回到超市,以超市所在的位置为

原点,以向东的方向为正方向,用1个单位长度表示100m,试求:

(1)作出一维坐标系,并在一维坐标系上表示出超市、电影院、度假村和博物

馆的位置;(2)轿车从电影院经度假村到博物馆的位移与路程分别为多少?答案见解析解析(1)以超市所在位置为坐标原点、以向东为正方向建立一维坐标系,从

而在坐标系上可以表示出电影院、度假村和博物馆的位置坐标,如图所示;

(2)轿车从电影院经度假村到博物馆的位移为s=-500m-300m=-800m,负号表

示其方向与规定的正方向相反,即方向向西。其路程为l=150m+450m+500

m=1100m。2.如图所示,今有一底面直径和高都为10cm的圆柱形纸筒(上下底面开口),在

下底边沿A点有一只小蚂蚁,若小蚂蚁用最快的时间爬到上底边沿处的B点,

小蚂蚁的爬行速度不变,试求:(1)小蚂蚁爬行的路程;(2)整个过程中的位移大小。答案(1)18.6cm

(2)14.1cm解析(1)两点之间线段最短,为了找到在圆柱形纸筒的外表面上A、B两点

之间的最短路径,可以把纸筒沿侧壁剪开,展开成平面后,连接AB,则线段AB的长度即小蚂蚁爬行的最短路程。由勾股定理可知AB=

cm≈18.6cm。

(2)整个过程中的位移大小s等于题图中A、B两点的连线的长度,由勾股定理可知

cm≈14.1cm。探究点三位移-时间图像情境探究如图所示,一辆匀速行驶的汽车,根据公式我们可以计算它在某一时刻的相应

位置,但这种方法并不直观,我们是否可以借助数学的函数图像来描述这个运

动呢?我们先将汽车运动的位移随时间的变化规律记录在表格中。

t/s012345s/m0510152025提示首先,建立平面直角坐标系,以时间t为横轴,以位移s为纵轴,然后根据

表格中的数据在坐标系中描点,将这些点用平滑的曲线连接起来,便得到了汽

车的位移随时间变化的图像,我们称为位移-时间图像。

从s-t图像中我们应该得到这些信息(1)可以判断任意时刻物体的位置,并能根据图像与s轴的交点得出物体的初

始位置。(2)可以得到物体的运动状态:例如汽车处于静止状态,图线与t轴平行。(3)交点表示某时刻两物体相遇。(4)可以根据斜率求速度(下节课内容)。(5)可以得到物体的运动方向。探究归纳特别注意

s-t图像中的图线表示的是位移随时间变化的规律,不是质点运动

的轨迹;只能描述直线运动,不能描述曲线运动。探究应用例

(多选)甲、乙两物体在同一条直线上运动的s-t图像如图所示,以甲的出

发点为参考点,出发时刻为计时起点,则从图像可以看出

()A.甲、乙同时出发B.乙比甲先出发C.甲开始运动时,乙在甲前面s0处D.甲在中途停了一会儿,但最后还是追上了乙ACD解析由图像可知,甲、乙同时出发,A正确,B错误;图像与纵轴的交点

表示出发时物体相对参考点的位置,图中以甲的出发点为位置原点,则甲开始

运动时,乙在甲前面s0处,C正确;当图线与t轴平行时,表示物体位置不变,处于

静止状态,两图线的交点表示两物体在该点对应的时刻处在同一位置,离原点

的距离相等,由图像可知,甲在中途停了一会儿,最后追上了乙,D正确。解题感悟

(1)分析s-t图像时,要注意s表示的是位置,还是位移,进而进行分析判断。(2)同一坐标系中多个物体的s-t图像,一般是位置-时间图像。如图。

①两图线的交点表示两物体在对应时刻的位置相同,如图所示,图线甲、乙交于P点,表示对应的两个物体在t2时刻在坐标s2处相遇。②截距:图像不过原点O时,若图像在纵轴有截距,如图线甲所示,则表示开始

计时时,初始位置不在原点;若图像在横轴有截距,如图线乙所示,则表示计时

一段时间后,物体才开始运动。(2021湖北利川第五中学高一期中)如图所示为A、B两物体的位移-时间图

像。下列说法中正确的是

()

迁移应用A.A物体在运动中停了6sB.A物体做折线运动C.A、B两物体运动8s时,在距A的出发点80m处相遇D.A、B两物体开始时相距100m,同时相向运动D解析在2~6s,物体A位移不变,保持静止,即停了4s,故A错误;位移-时间

图像表示的是物体的位移随时间变化规律,不是物体的运动轨迹,故B错误;t=

8s时有交点,表明两物体运动8s时,在距A的出发点60m处相遇,故C错误;根

据图像得,两物体开始时相距100m,同时相向运动,故D正确。课堂检测评价检测·素养提升1.(2021安徽蚌埠第三中学高一期中)第31届夏季奥林匹克运动会于2016年8

月在巴西里约热内卢举行。在下列比赛项目中,可将运动员视为质点的是

()

A解析涉及运动员动作、姿势的比赛项目,不能把运动员看作质点。2.(2021宁夏长庆高级中学高一期中)从离地3m处竖直向上抛出一个小球,小

球向上运动了16.6m到达最高点,再经2s落回地面,在整个过程中,下列说法

正确的是(取竖直向下为正方向)

()A.物体的总路程为36.2mB.物体的总位移为19.6mC.物体的总位移为16.6mD.物体的总路程为19.6m解析总路程等于运动轨迹的长度,位移等于始末位置的距离。AD解析设奶奶的运动方向为正方向,奶奶从家出发缓步去小铭家,做匀速

直线运动,此时小铭静止,当小铭在自家门口看到奶奶后快步前往迎接,则小

铭的运动方向与奶奶的运动方向相反,接到奶奶后扶着奶奶一起回家,则运动

方向与奶奶的运动方向相同。D图与分析相符,故D项正确。素养视角科学思维理想化模型在物理学研究中,研究对象受许多因素的影响,如果同时考虑诸多因素,那就

无法使用数学知识达到定量研究的目的。在一定条件下我们把非本质的次

要因素找出来,加以剔除,抓住其主要因素和本质特征并进行抽象概括、研

究,这种研究方法称为物理学中的理想化方法。用这种方法将研究对象(物

体、过程等)简化成抽象模型,我们称为物理学中的理想化模型。素养演练1.(2021山西运城景胜中学高一期中)质点是一种理想化物理模型,下列对质

点的理解正确的是

()A.只有体积很小的物体才可以看作质点B.只有质量很小的物体才能看作质点C.研究地球的公转时间,可以将地球看作质点D.太阳很大,任何时候都不能看作质点C解析物体能否看作质点,与它的体积或质量无关,而是相对于所研究的

问题来说,大小、形状能否忽略,A、B错误;研究地球的公转时间,可以忽略地

球的大小和形状,可以将地球看作质点,C正确;太阳很大,但如果研究其在银

河系中的运动轨迹时,太阳可以看作质点,D错误。A解析小英测算蚂蚁拖动饭粒时,蚂蚁1min爬行的路程,蚂蚁的形状和大

小可忽略不计,能看成质点,故A正确;小敏观察蚂蚁拖动饭粒时,蚂蚁的肢体

是如何分工的,要考虑其形状,不可看作质点,故B错误;裁判员在跳水比赛中

给跳水运动员评分,需要研究运动员的姿势和动作,要考虑身体形状,故不可

看作质点,故C错误;教练在训练中观察跳高运动员的跳高过程,要考虑运动员

的身高和形状,不可看作质点,故D错误。1.(2021浙江嘉兴第五高级中学高二期中)学校田径运动会上,运动员进行400

米比赛,同学们对400米比赛的位移和路程发表不同的见解,正确的是

(

)A.400m是位移B.每位运动员的位移相同C.每位运动员的路程相同D.每位运动员的位移和路程都相同解析400米比赛,起点不同终点相同,他们的位移不同,外侧跑道的运动员位

移较大,但是路程都是400米。C2.下列有关质点的说法中正确的是

()A.研究城市内公交车运行路线时公交车可以看作质点,但研究公交车进站过

程公交车不能视为质点B.电子很小,所以可以看成质点C.研究自行车的运动时,因为车轮在不停地转动,所以在任何情况下都不能把

自行车视为质点D.只有质量和体积都极小的物体才能视为质点A解析物体能否视为质点与物体的质量和体积无关,只看在实际研究问题中

是否可以忽略其形状和大小。3.(多选)皮球从3m高处落下,被地板弹回,在距地面1m高处被接住,则皮球通

过的路程x和位移s的大小分别为

()A.x=4m

B.x=3m

C.s=2m

D.s=4mAC解析路程是指物体运动路径的长度,位移大小是物体初位置指向末

位置的有向线段的长度。4.(多选)(2021北京西城外国语学校高一期中)下列关于位移和路程的说法正

确的是

()A.位移是矢量,路程是标量B.位移是描述直线运动的,路程是描述曲线运动的C.位移只取决于始末位置,而路程与实际运动的路线有关D.物体的路程总是大于或等于位移的大小解析路程没有方向,只有大小,是标量,位移是矢量,位移的方向由初

位置指向末位置,路程不是位移的大小,只有当质点做单向直线运动时,位移

的大小等于路程。ACD5.(多选)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3m和5m的半圆经B点到达C点,则他的位移和路程分别为

()

A.位移是16m,方向从A到CB.位移是8πm,方向从A到CC.路程为8πmD.路程是16m解析

从A点到C点位移的大小是线段AC长度,方向从A到C;路程为两

个半圆周的长度和。AC6.(2021上海奉城高级中学高一期中)质点从A点出发向正东方向移动了4m到

达B点,再从B点出发向正北方向移动了3m到达C点,则质点从A点到C点的路

程为

m,位移的大小为

m。答案75提示路程是路径长短,位移的大小通过画坐标图用勾股定理求解。7.2019年1月3日10点26分,“嫦娥四号”探测器在月球背面东经177.6度、南

纬45.5度附近的预选着陆区成功着陆,世界第一张近距离拍摄的月背影像图

通过被命名为“玉兔二号”的月球车拍摄,再由“鹊桥”中继星传回地球(如

图),这揭开了古老月背的神秘面纱。月球绕地球公转的同时进行自转,月球

的自转与公转的周期相等,这种现象我们称为“同步自转”(也称为潮汐锁

定),周期都为27.32日,因此月球始终以同一面朝向着地球,所以我们看不见月

球背面。地球海洋潮汐的产生主要是由于月球引力的作用,月球绕地球公转的平均轨道半径约为3.84×108m,若π取3.1。下列说法正确的是

()A.题中2019年1月3日10点26分是指时间B.研究月球自转时可以将其看作质点C.月球绕地球公转一周的位移约为2.38×109mD.研究“玉兔二号”在月球背面运行的路线和速度大小时应当以月球为参

考系D解析题中2019年1月3日10点26分指的是具体的某一时刻,故A错误;研究月

球自转时不可将其看作质点,故B错