高中物理 2.2 质点和位移学案3 鲁科版必修1

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1、第2节质点和位移［要点导学］1．质点：在某些情况下，在研究物体的运动时，不考虑其形状和大小，把物体看成是一个具有质量的点，这样的物体模型称为“质点”。“质点”就是其中“物体”的一种最简单模型；。需要注意的是，⑴“质点”是一种为了研究方便而引入的“理想模型”，是一种最简单的模型（以后还会遇到弹性体模型、弹簧振子模型等等）。⑵“质点”是模型，不可能在任何情况下都能够代替真实的物体。因此，要通过教材、例题及习题，知道什么情况下可以用质点模型，要逐渐积累知识，而不必一开始就去死记硬背。2．位移⑴定义：从初位置到末位置的有向线段，叫做位移。⑵物理意义：位移

2、是表示位置变动（变化）的物理量。⑶位移是矢量，既有大小又有方向。矢量相加和标量相加遵从不同的法则（以后将会学到）。注意：位移和路程是两个不同的物理量。位移是矢量，而路程是标量。物体只有做单方向的直线运动时，位移大小才等于路程，对曲线运动，位移大小一定小于路程。3．很多同学可能对物理学里引入“位移矢量”来研究运动觉得迷惑不解。当物体做曲线运动时，位移直线段与走过的“路径轨迹”完全不同，位移大小跟“路程”数值也大不相同，尤其是当物体走一封闭曲线如一圆周时，路程可以很大，而位移却总是为零，有人觉得很荒谬。其实这只是初学时的一种错觉，物理学家也是经过长期

3、研究才克服“常识思维”的桎梏找到“位移”这个有效的物理量的。确实，人走路的劳累程度、汽车耗油的多少是跟路程大小有关，但是只有位移才能仅由初、末位置唯一确定。而研究物体运动的目的就是找到“确定物体在任意时刻的位置”的方法。注意：无论物体是做直线运动还是曲线运动，一段“无限小”的运动，其位移与路径总是可以看成重合，而用“高等数学”工具来研究物理，都是从研究“无限小运动”着手，因此，位移也可以用来研究曲线运动。4．如果是直线运动，则位移s和初、末位置坐标x1、x2的关系十分简单：s=x2-x1。而且此式有着丰富的含义：s的数值表示位移的大小，s的正负表

4、示位移的方向——正表示位移s的方向与x轴的正方向相同，负表示位移s的方向与x轴的正方向相反。［范例精析］例1在研究火车从上海站到苏州或南京站的运动时间（通常只须精确到“分”），能不能把火车看成质点？在研究整列火车经过一个隧道的时间（通常精确到“秒”），能不能把火车看成质点？由此你得出什么看法？解析：前者可以，后者不可以。前者由于火车的大小（长度）带来的确定时间方面的误差比较小，可以忽略不计；而后者却必须考虑火车的长度。由此可见，能否看成质点与巴物体看成知道后带来的误差大小有关。拓展：当然，以“误差大小”来决定是否能够应用“质点模型”只是一个方面。

5、更多的情况下不能用质点模型是因为有别的更加根本的原因。例如，在研究地球自转、杠杆受力矩而转动等物体转动的问题时，就不能把地球、杠杆看成质点。很小的物体也不一定就能看成是质点。例如，在研究原子的结构时，原子尽管很小，也不能看成是质点。对于常见的物体的复杂运动——既有整体的移动、又有绕物体上某点的转动，比如快速打出去的一个弧圈球，在研究它能否过网时，我们可以暂时不考虑其转动，即先把它当作质点，研究其球心运动轨迹。这种把复杂运动分解成几个简单运动“逐个击破”研究的方法是很有效的。例2：分清几个概念和说法。以后，我们在研究运动时，常常会要求出“物体在1秒

6、末、2秒末（或第1秒末、第2秒末）的速度及位置”，也会要求“物体在1秒内、2秒内（或第1秒内、第2秒内）的位移和平均速度”。请问：（1）其中哪个表示时刻、哪个表示时间间隔？（2）“1秒内”和“第1秒内”的位移（以及平均速度）是同一概念吗？“2秒内”和“第2秒内”的位移（以及平均速度）是同一概念吗？（3）“第2秒末的速度”与“第2秒内的平均速度”相同吗？解析（1）“1秒末、2秒末（或第1秒末、第2秒末）”表示时刻；“1秒内、2秒内（或第1秒内、第2秒内）”表示时间间隔。（2）“1秒内”和“第1秒内”的位移（以及平均速度）是同一概念。“2秒内”和“第

7、2秒内”的位移（以及平均速度）不是同一概念。“2秒内的位移”表示2秒长的时间里的位移，“第2秒内的位移”表示“第2秒”这1秒长的时间里的位移。（3）不相同。前者是瞬时速度；后者是平均速度。拓展时间间隔Δt=t2-t1，如果初始时刻t1取为零时刻，则Δt=t2，也就是说在这种情况下时间间隔Δt就等于末时刻t2；反之，一般情况下时间间隔Δt不等于末时刻t2。例3．如图1-2-1所示，一辆汽车在马路上行驶，t=0时，汽车在十字路口中心的左侧20m处，过了2秒钟，汽车正好到达十字路口的中心，再过3秒钟，汽车行驶到了十字路口中心右侧30m处，如果把这条马路

8、抽象为一条坐标轴x，十字路口中心定为坐标轴的原点，向右为x轴的正方向，试将汽车在三个观测时刻的位置坐标填入下表，并说出前2秒内、后3秒内