2019-2020年新教材高中物理 第1章 第2节 质点和位移教案 鲁科版必修1

第2节质点和位移【学习素养·明目标】物理观念：1.理解质点的概念，能判断一个物体在特定的情况下能否视为质点.2.理解位移的概念，知道位移与路程的区别和联系.3.初步认识位移—时间图像，尝试已知位移与时间的关系，画出s­t图像或已知s­t图像表述出位移与时间的关系．科学思维：1.认识质点是一种理想化模型，知道建立理想物理模型是研究物理问题的常用方法.2.掌握标量与矢量的区别．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、形状及物体上各部分运动的差异等因素对所研究的物理问题的影响可以忽略．3．物理意义：质点是没有大小和形状，而具有质量的点，因此质点是一个理想化模型，并不真实存在．但引入质点的概念，可以简化物理问题，方便研究．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：描述运动物体空间位置的变化．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．3．位移—时间图像(1)意义：描述物体运动的位移随时间变化的规律．(2)建立：常用横坐标表示时间，用纵坐标表示位移．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)运动的物体不能看成质点．(×)(2)小物体在任何情况下都可看成质点．(×)(3)球形物体可看成质点，其他形状的物体不能看成质点．(×)(4)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．(√)(5)位移和路程是两个不同的概念，无论什么情况都不能说位移就是路程．(√)(6)路程为零，位移一定为零，位移为零，路程也一定为零．(×)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，只是一种理想化模型D．大的物体不可以被视为质点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，是一种理想化模型．某些情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AD4．(多选)有关路程和位移，下列说法正确的是()A．路程是运动轨迹的长度B．位移大小等于运动轨迹的长度C．路程是运动起点指向运动终点的有向线段的长度D．位移大小是运动起点指向运动终点的有向线段的长度AD[路程是物体运动轨迹的长度，路程是标量，只有大小没有方向，故A正确，C错误；位移是描述物体位置变化的物理量，可用从物体的初位置指向末位置的有向线段表示，有向线段的长度是位移的大小，有向线段的方向是位移的方向，故B错误，D正确．]质点1.理想化模型在物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，通过对事物的抽象，建立理想化的“物理模型”，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法．2．质点的三个特点(1)没有大小和形状．(2)具有物体的全部质量．(3)是一种理想化的物理模型，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变化时的地球思路点拨：[解析]当研究地球绕太阳公转时，由于地球的大小相对于日、地之间的距离，完全可以忽略其大小，可看作质点；自行车运动员直线冲刺阶段，比赛关注的是其冲刺速度，可以将运动员看作质点；当研究不同地区季节变化、昼夜变化时，地球本身的形状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，丙不可以看作质点物体能否看作质点的判断方法(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)假设物体的形状、大小被忽略，思考要求解的物理量、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．1．研究下列问题时，可以把研究对象看作质点的是()A．研究火车在平直轨道上运行时车轮的转动B．乒乓球比赛中，研究运动员发出的旋转球的运动C．研究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[研究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；乒乓球比赛中，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；研究航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作时，航天员的大小和形状不能忽略，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，舰的大小和形状可以忽略，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．研究“神舟十号”绕地球运行周期时，可以把它视为质点．研究“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．研究在平直的赛道上飞驰的F1赛车的速度时，可以把赛车视为质点CD[当研究地球的公转时，由于地球的直径比地球与太阳之间的距离要小得多，可以忽略不计，可以把地球视为质点(忽略地球的自转)；当研究地球的自转引起的昼夜交替等现象时，就不能忽略地球的大小和形状，当然就不能把地球视为质点；研究电子绕原子核的运动情况时，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；但若研究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略，故不能把公交车视为质点，B错误．研究“神舟十号”绕地球运行周期时，其大小远小于轨道半径，可以忽略不计，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、形状、结构等，是不可忽略的因素，因此它不能被视为质点，C正确．在平直的赛道上飞驰的赛车，尽管车轮在转动，但我们研究的是赛车的速度，对整个赛车的运动来讲，车轮的转动不是研究的主要问题，可以把赛车视为质点，D正确．]位移和路程1.位移和路程的区别与联系项目位移路程区别物理意义描述质点的位置变化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、末位置决定，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—时间图像可获取以下信息(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图像的两点提醒(1)s­t图像描述的是质点的位移随时间变化的规律，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】如图所示，一辆汽车沿着马路由A地出发经B、C两地到达D地．D与A、C两地恰好在一条直线上，汽车行驶的路程是多少？位移又是多少？方向如何？思路点拨：①位移是矢量，找初、末位置的连线．②路程是标量，找轨迹的长度．[解析]位移的大小是始、末位置间的直线距离，而路程要看物体运动的实际路径．根据勾股定理：AC＝AB2＋BC2＝6002＋8002m＝1000m由于A、C、D在一条直线上，所以汽车的位移大小为：AD＝AC＋CD＝1000m＋800m＝1800m因tan∠BAC＝43，所以∠BAC＝53°即：位移方向为北偏东53°或东偏北37°汽车的路程为x＝AB＋BC＋CD＝2200m.[答案]2200m1800m方向为北偏东53°或东偏北37°解决位移与路程问题的一般方法(1)以某物体为研究对象，选择一个研究过程．(2)找出研究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．3．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2RC．路程为3.5πR、位移的大小为2RD．路程为0.5πR、位移的大小为2RC[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＝2R，路程大小l＝1.75×2πR＝3.5πR，故选项C正确．]4．(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t1秒B．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s0米ABD[由图像可知，甲从t＝0开始运动，乙从t1时刻开始运动，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．(多选)下列说法正确的是()A．研究“神舟十号”飞船绕地球飞行时，飞船可看作质点B．研究子弹穿过一张薄纸的时间时，子弹不可看作质点C．研究火车通过路旁的一根电线杆的时间时，火车可看作质点D．研究电子绕原子核的运动情况时，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，因此不可抽象为一个点；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，位移也一定不为零D．物体的位移为零，路程也一定为零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．位移大小和路程无直接关系，路程不为零，但可能是运动物体又回到出发点，位移为零，即C、D均错误．]3．一位同学从操场中心A点出发，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,14mB．14m,10mC．10m,10mD．14m,14mA[该同学从A点出发，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、乙两物体的出发点相距s0B．甲、乙两物体都做匀速直线运动C．甲物体比乙物体早出发的时间为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、乙出发点相距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时刻开始出发，乙在0～t1这段时间内保持静止，故甲比乙早出发的时间为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，A、B、C三个选项正确．]