2024-2025学年新教材高中物理第1章运动的描述第2节质点和位移学案鲁科版必修第一册

PAGE8-第2节质点和位移学习目标：1.[物理观念]知道质点、位移、矢量、标量的概念，并会应用．2.[科学思维]理解质点是志向化模型，会依据详细实例驾驭将物体看成质点的条件．理解并会应用s­t图像．3.[科学探究]学会从实际问题的角度理解位移与路程的区分和联系，理解矢量与标量．4.[科学看法与责任]理解志向化模型的建立是抓住主要因素忽视次要因素的科学思想．阅读本节教材，回答第20页“物理聊吧”并梳理必要学问点．教材P20问题提示：教科书能否视为质点，要看书本大小对所探讨问题的影响能否忽视．第一种状况能看成质点．书本大小对探讨的问题没有影响．其次种状况不能看成质点．假如看成质点就无法探讨了．一、质点1．定义：物理学上用来代替物体的具有质量的点．2．物体视为质点的条件：物体的大小、形态及物体上各部分运动的差异等因素对所探讨的物理问题的影响可以忽视．3．物理意义：质点是没有大小和形态，而具有质量的点，因此质点是一个志向化模型，并不真实存在．但引入质点的概念，可以简化物理问题，便利探讨．质点是一个志向化模型，事实上并不存在.二、位移1．位移(1)定义：由初位置指向末位置的有向线段．(2)物理意义：描述运动物体的位置的改变．2．标量和矢量(1)标量：只有大小，没有方向．(2)矢量：既有大小，又有方向．留意：位置坐标与坐标原点的选取有关，但位移与坐标原点的选取无关．3．位移—时间图像(1)意义：描述物体运动的位移随时间改变的规律．(2)建立：常用横坐标表示时间，用纵坐标表示相对于起始位置的位移．1．思索推断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)小物体在任何状况下都可看成质点． (×)(2)球形物体可看成质点，其他形态的物体不能看成质点． (×)(3)物体沿直线向某一方向运动时，发生的位移在数值上等于路程． (√)(4)位移和路程是两个不同的概念，无论什么状况都不能说位移就是路程． (√)2．下列关于质点的说法中正确的是()A．质点就是一个体积很小的球B．只有很小的物体才能视为质点C．质点不是实际存在的物体，只是一种志向化模型D．大的物体不行以被视为质点C[质点不是实际存在的物体，更不是小球，它是实际物体的近似，是一种志向化模型．某些状况下大的物体也可以被视为质点．]3．(多选)关于矢量和标量，下列说法中正确的是()A．矢量是既有大小又有方向的物理量B．标量是既有大小又有方向的物理量C．位移－10m比5m小D．－10℃比5℃的温度低AD质点无人机的研发，激发了年轻人的极大爱好．某次李明操控无人机测试中来回飞行了200km.探究：探讨飞行路程时无人机能否看成质点？探讨无人机所在位置时能否看成质点？探讨无人机转弯时的飞行姿态时能否看成质点？提示：能，能，不能．1．志向化模型在物理学中，突出问题的主要因素，忽视次要因素，通过对事物的抽象，建立志向化的“物理模型”，并将其作为探讨对象，是常常采纳的一种科学探讨方法．2．质点的三个特点(1)没有大小和形态．(2)具有物体的全部质量．(3)是一种志向化的物理模型，实际生活中并不存在．【例1】在图中，你认为哪些对象可以视为质点？甲．绕太阳公转时的地球乙．自行车运动员在直线冲刺丙．因绕太阳公转而引起四季改变时的地球思路点拨：[解析]当探讨地球绕太阳公转时，由于地球的大小相对于日、地之间的距离，完全可以忽视，可看作质点；自行车运动员直线冲刺阶段，竞赛关注的是其冲刺速度，可以将运动员看作质点；当探讨不同地区季节改变、昼夜改变时，地球本身的形态和大小处于主要因素，不能将地球看作质点．[答案]甲、乙可看作质点，丙不行以看作质点物体能否看作质点的推断方法(1)确定问题的性质，即题中关注的要素是什么，分析、求解的物理量是什么．(2)假设物体的形态、大小被忽视，思索要求解的物理量、关注的要素是否受影响．若不受影响，物体就能被看成质点；若受影响，则物体不能被看成质点．[跟进训练]1．探讨下列问题时，可以把探讨对象看作质点的是()A．探讨火车在平直轨道上运行时车轮的转动B．乒乓球竞赛中，探讨运动员发出的旋转球的运动C．探讨航天员翟志刚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D[探讨火车在平直轨道上运行时车轮的转动时，不能把火车看成质点，否则就没有车轮的转动了，故A错误；乒乓球竞赛中，运动员发出的旋转球不能视为质点，否则就没有旋转了，故B错误；探讨航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作时，航天员的大小和形态不能忽视，不能把翟志刚看成质点，故C错误；用GPS确定“武汉舰”在大海中的位置时，舰的大小和形态可以忽视，可以把“武汉舰”看成质点，故D正确．]2．(多选)下列说法正确的是()A．不能把运转中的地球视为质点，而可以把原子核视为质点B．计算公交车通过路旁的一根电线杆的时间时，可以把公交车视为质点C．探讨“神舟十号”绕地球运行周期时，可以把它视为质点．探讨“神舟十号”与“天宫一号”交会对接过程，则不能把它视为质点D．探讨在平直的赛道上疾驰的F1赛车的速度时，可以把赛车视为质点CD[当探讨地球的公转时，由于地球的直径比地球与太阳之间的距离要小得多，可以忽视不计，可以把地球视为质点(忽视地球的自转)；当探讨地球的自转引起的昼夜交替等现象时，就不能忽视地球的大小和形态，当然就不能把地球视为质点；探讨电子绕原子核的运动状况时，因为原子核的半径只相当于原子半径的万分之一，可以把原子核视为质点；但若探讨有关原子核结构的问题时，就不能把原子核视为质点，A错误．计算公交车通过路旁的一根电线杆的时间时，公交车的长度不能忽视，故不能把公交车视为质点，B错误．探讨“神舟十号”绕地球运行周期时，其大小远小于轨道半径，可以忽视不计，可以把“神舟十号”视为质点；在“神舟十号”与“天宫一号”交会对接过程中，它的飞行状态、形态、结构等，是不行忽视的因素，因此它不能被视为质点，C正确．在平直的赛道上疾驰的赛车，尽管车轮在转动，但我们探讨的是赛车的速度，对整个赛车的运动来讲，车轮的转动不是探讨的主要问题，可以把赛车视为质点，D正确．]位移和路程有甲、乙、丙三名旅客都是从北京到重庆，他们分别沿三条不同的路途到达．探究：他们的位移是否相同？他们的路程是否相等？提示：位移是初位置到末位置的有向线段．因为他们的初、末位置相同，所以位移相同．路程是轨迹长度，由图可以看出他们的路程不相等．1．位移和路程的区分与联系项目位移路程区分物理意义描述质点的位置改变描述质点实际运动轨迹的长度定义从初位置指向末位置的有向线段物体运动轨迹的长度标矢性是矢量，既有大小，又有方向是标量，只有大小，没有方向大小初、末位置之间的距离，由初、末位置确定，与路径无关运动轨迹的长度，与路径有关联系(1)都是描述质点运动的物理量(2)单位相同，在国际单位制中，都是“米”(3)都是过程量(4)位移的大小总小于或等于路程，只有在质点做单向直线运动时，位移的大小才等于路程2.分析位移—时间图像可获得以下信息(1)由图像上的坐标可知质点在某时刻的位置、在某一位置时的时刻．(2)图像与s轴的交点的纵坐标值，表示零时刻的位置．(3)图像与t轴的交点的横坐标值，表示位移为零的时刻．(4)图像斜率表示质点运动的速度，斜率的大小表示速度的大小，斜率的正、负表示物体速度的方向．即：①斜率为正表示物体向正方向运动．②斜率为负表示物体向负方向运动．(5)两图像的交点表示两物体同时处在同一位置(即相遇)．3．s­t图像的两点提示(1)s­t图像描述的是质点的位移随时间改变的规律，而不是质点运动的轨迹．(2)s­t图像只能描述直线运动，而不能描述曲线运动．【例2】某人沿着半径为R的水平圆周跑道跑了1.75圈，下列关于他的路程和位移的说法正确的是()A．路程和位移的大小均为3.5πRB．路程和位移的大小均为eq\r(2)RC．路程为3.5πR，位移的大小为eq\r(2)RD．路程为0.5πR，位移的大小为eq\r(2)R思路点拨：①位移是矢量，为从初位置指向末位置的有向线段．②路程是标量，为轨迹的长度．C[如图所示，该人沿跑道由A经1.75圈运动到B点，此过程中位移大小s＝eq\r(2)R，路程大小l＝1.75×2πR＝3.5πR，故选项C正确．]解决位移与路程问题的一般方法(1)以某物体为探讨对象，选择一个探讨过程．(2)找出探讨过程的初位置和末位置，则由初位置指向末位置的有向线段就是位移．(3)画出物体在运动过程中的运动轨迹示意图，则实际路径的总长度就是路程．【一题多变】假如该人跑两圈，那么路程、位移各为多少？[解析]该人跑两圈，从A点回到A点，路程大小：l＝2×2πR＝4πR位移为0.[答案]4πR0[跟进训练]3．(多选)如图所示是做直线运动的甲、乙物体的位移—时间图像，由图像可知()A．甲运动的时间比乙早t1sB．当t＝t2时，两物体相遇C．当t＝t2时，两物体相距最远D．当t＝t3时，两物体相距s0mABD[由图像可知，甲从t＝0起先运动，乙从t1时刻起先运动，A对；在s­t图像中，两图像的交点表示两物体相遇，B对，C错；当t＝t3时，甲在原点，乙在距离原点s0米处，故D对．]1．物理观念：质点、位移、矢量、标量等概念．2．科学思维：质点模型的建立，位移与路程的比较．3．科学方法：志向化模型法，抽象思维的方法、图像法.1．(多选)下列说法正确的是()A．探讨“神舟十号”飞船绕地球飞行时，飞船可看作质点B．探讨子弹穿过一张薄纸的时间时，子弹不行看作质点C．探讨火车通过路旁的一根电线杆的时间时，火车可看作质点D．探讨电子绕原子核的运动状况时，电子可看作质点ABD[“神舟十号”飞船的尺寸比飞船到地球的距离小得多，可以把飞船抽象为一个点；子弹、火车的长度分别比一张纸的厚度和电线杆的直径大得多，因此不行抽象为一个点；电子的大小比电子到原子核的距离小得多，故可把电子抽象成一个点，A、B、D正确，C错误．]2．关于路程和位移的关系，下列说法正确的是()A．物体沿直线向某一方向运动时，通过的路程就是位移B．物体沿直线向某一方向运动时，通过的路程等于位移的大小C．物体通过的路程不为零，位移也肯定不为零D．物体的位移为零，路程也肯定为零B[位移是有向线段，是矢量，而路程是标量，二者是不同概念，A错误．当物体做单向直线运动时，位移大小与路程相等，B正确．位移大小和路程无干脆关系，路程不为零，但可能是运动物体又回到动身点，位移为零，即C、D均错误．]3．一位同学从操场中心A点动身，先向北走了6m到达C点，然后向东走了8m到达B点，可以算出A、B两点间的距离为10m，如图所示，则该同学的位移大小和路程分别是()A．10m,14m B．14m,10mC．10m,10m D．14m,14mA[该同学从A点动身，经过C点到达B点，初位置和末位置的直线距离为10m，则位移的大小为10m，运动轨迹的长度s＝6m＋8m＝14m，则路程为14m．选项A正确．]4．(多选)如图所示为甲、乙两物体相对于同一参考系的s­t图像．下面说法正确的是()A．甲、乙两物体的动身点相距s0B．甲、乙两物体都做匀速直线运动C．甲物体比乙物体早动身的时间为t1D．甲、乙两物体向相同方向运动ABC[由s­t图像知，t＝0时，甲的位置为x＝s0，乙的位置为x＝0，故甲、乙动身点相距s0；s­t图线的斜率表示速度，甲、乙两物体的s­t图线都是倾斜直线，故两物体都做匀速直线运动；甲从t＝0时刻起先动身，乙在0～t1这段时间内保持静止，故甲比乙早动身的时间为t1；甲的斜率为负值，说明速度方向与规定正方向相反，乙的斜率为正值，说明速度方向与规定正方向相同，故甲、乙两物体的运动方向相反，综上所述