20-21版 第2節(jié)　質(zhì)點(diǎn)和位移

1、第2節(jié)質(zhì)點(diǎn)和位移學(xué)習(xí)目標(biāo)要求核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力1.掌握質(zhì)點(diǎn)這一概念并根據(jù)實(shí)際問題來判斷物體能否看成質(zhì)點(diǎn)。2.能根據(jù)所要研究的實(shí)際問題，運(yùn)用物理思維進(jìn)行科學(xué)抽象，建立理想化質(zhì)點(diǎn)模型。3.了解位移和路程的區(qū)別和聯(lián)系；掌握矢量和標(biāo)量的概念，了解矢量求和和標(biāo)量求和的不同。1.科學(xué)思維體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用；用相對運(yùn)動(dòng)的思維理解物體的運(yùn)動(dòng)。2.關(guān)鍵能力物理建模能力質(zhì)量一、質(zhì)點(diǎn)1.質(zhì)點(diǎn)：用來代替物體的具有_的點(diǎn)。2.把物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件：物體的_和_可以忽略或物體上任意一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可代替_的運(yùn)動(dòng)。大小形狀整個(gè)物體判一判(1)研究投出的籃球的運(yùn)動(dòng)路徑時(shí)，籃球可視為質(zhì)點(diǎn)。()(2)裁判給體操運(yùn)動(dòng)員打

2、分時(shí)，運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)。()(3)研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)，地球可視為質(zhì)點(diǎn)。()(4)研究子彈穿過水果的時(shí)間，子彈可視為質(zhì)點(diǎn)。()二、位移1.路程：物體_的長度。2.位移(1)物理意義：描述物體(質(zhì)點(diǎn))_變化的物理量。(2)定義：從初位置指向末位置的一條_線段。(3)大?。撼?、末位置間有向線段的_。(4)方向：由_位置指向_位置。3.矢量：既有大小又有_的物理量。標(biāo)量：只用_就能描述的物理量。運(yùn)動(dòng)軌跡位置有向長度初末方向大小判一判(1)汽車?yán)锍瘫碛涗浀氖瞧嚨奈灰啤?)(2)200 m短跑比賽中運(yùn)動(dòng)員的位移是200 m。()(3)位移s16 m，s29 m則s1s2；而溫度t12 ，t25 ，則t1

3、高于t2。()三、位移時(shí)間圖像1.物理意義：直線運(yùn)動(dòng)中，描述物體的_隨_的變化規(guī)律。2.圖像的建立：如圖所示，縱軸表示_，橫軸表示_。根據(jù)數(shù)據(jù)在平面直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)，并用_曲線將數(shù)據(jù)點(diǎn)連接起來，所得圖像稱為位移時(shí)間圖像(st圖像)。勻速直線運(yùn)動(dòng)的st圖像是一條傾斜直線，表示質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間均勻變化。位置時(shí)間位移s時(shí)間t平滑判一判(1)位移時(shí)間圖像是一條曲線，表明物體在做曲線運(yùn)動(dòng)。()(2)兩位移時(shí)間圖像的交點(diǎn)，表示此時(shí)兩物體處于同一位置。()(3)若位移時(shí)間圖像是平行于橫軸的一條直線，說明物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)。()如圖所示為撐竿跳高運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)階段：助跑、撐竿起跳、越橫桿，討論并回答下列問題。情境

4、導(dǎo)入探究對質(zhì)點(diǎn)的理解(1)教練針對訓(xùn)練錄像糾正運(yùn)動(dòng)員的錯(cuò)誤動(dòng)作時(shí)，能否將運(yùn)動(dòng)員看成質(zhì)點(diǎn)？(2)分析運(yùn)動(dòng)員的助跑速度時(shí)，能否將運(yùn)動(dòng)員看成質(zhì)點(diǎn)？(3)測量運(yùn)動(dòng)員所跳高度(判定運(yùn)動(dòng)員是否打破世界紀(jì)錄)時(shí)，能否將運(yùn)動(dòng)員看成質(zhì)點(diǎn)？答案(1)不能，糾正錯(cuò)誤動(dòng)作時(shí)不能忽略運(yùn)動(dòng)員的姿勢及動(dòng)作(即運(yùn)動(dòng)員的形狀及大小)；(2)能，分析運(yùn)動(dòng)員的助跑速度時(shí)，可以忽略運(yùn)動(dòng)員的姿勢及動(dòng)作(即運(yùn)動(dòng)員的形狀及大小)；(3)能，理由同(2)。1.對質(zhì)點(diǎn)的三點(diǎn)說明(1)質(zhì)點(diǎn)是一種理想化物理模型，實(shí)際并不存在。(2)質(zhì)點(diǎn)不同于幾何中的“點(diǎn)”，因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)具有質(zhì)量而幾何中的點(diǎn)無質(zhì)量；也不同于微觀粒子(如電子、質(zhì)子等)，因?yàn)槲⒂^粒子是實(shí)際

5、存在的。(3)一個(gè)物體能否被看成質(zhì)點(diǎn)，由所研究問題的性質(zhì)決定，主要是看物體的大小和形狀對所研究的問題是否可以忽略。歸納拓展2.判斷物體能否被當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)的基本思路(1)確定問題的性質(zhì)，即研究目的、觀察的重點(diǎn)是什么。(2)假設(shè)物體的形狀、大小被忽略，成了一個(gè)有質(zhì)量的“點(diǎn)”。(3)思考所要研究的問題或進(jìn)行的觀察是否受影響。若受影響，物體不能被當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)；若不受影響，物體就能被當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)。例1 在下列情境中，人或物可視為質(zhì)點(diǎn)的是()A.研究一名同學(xué)從家步行1 km到學(xué)校所用的時(shí)間B.研究一名同學(xué)做課間操時(shí)的動(dòng)作C.研究自行車車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)D.研究“玉兔二號(hào)”從“嫦娥四號(hào)”的懷抱中“走”出來，即兩器分離過程中“玉

6、兔”號(hào)一連串技術(shù)含量極高的“慢動(dòng)作”解析研究一名同學(xué)從家中行走1 km到學(xué)校所用的時(shí)間時(shí)，學(xué)生的形狀和大小對研究問題沒有影響，可以看成質(zhì)點(diǎn)，故A正確；研究一名學(xué)生做課間操的動(dòng)作時(shí)，人不能看成質(zhì)點(diǎn)，否則就沒有人的姿勢動(dòng)作可言了，故B錯(cuò)誤；研究自行車車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，車輪的大小和形狀是不能忽略的，不可看成質(zhì)點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；研究兩器分離過程中“玉兔”號(hào)一連串技術(shù)含量極高的“慢動(dòng)作”時(shí)，要看動(dòng)作，不能夠看作質(zhì)點(diǎn)，故D錯(cuò)誤。答案A針對訓(xùn)練1 (多選)下列物體或人可以看成質(zhì)點(diǎn)的是()A.研究從北京開往天津的一列高速列車的速率B.研究繞月球運(yùn)動(dòng)的“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星的運(yùn)行軌跡C.體操運(yùn)動(dòng)員在單杠比賽中D.表演精彩的芭

7、蕾舞演員解析完成單杠動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)員和表演芭蕾舞的演員，他們的姿態(tài)、肢體動(dòng)作是需要研究的，不能把他們看成質(zhì)點(diǎn)，C、D錯(cuò)誤；從北京開往天津的高速列車和繞月球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的形狀、大小對于所研究的問題可忽略，可看成質(zhì)點(diǎn)，A、B正確。答案AB中考結(jié)束后，小明準(zhǔn)備從天津去上海參觀復(fù)旦、交大等名校。他有三種方式可供選擇：乘輪船、坐高鐵和乘飛機(jī)。(1)三種出行方式的路程是否相同？位移是否相同？(2)位移的大小等于路程嗎？什么情況下相等？答案(1)路程不相同位移相同(2)不相等在單向的直線運(yùn)動(dòng)中位移的大小等于路程探究對位移和路程的理解情境導(dǎo)入1.位移和路程的區(qū)別與聯(lián)系歸納拓展 物理量比較項(xiàng)目位移路程區(qū)別物理意義描述

8、質(zhì)點(diǎn)的位置變化，是從初位置指向末位置的有向線段描述質(zhì)點(diǎn)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡的長度矢標(biāo)性是矢量，有大小和方向是標(biāo)量，只有大小，沒有方向制約因素由質(zhì)點(diǎn)的初、末位置決定，與質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡無關(guān)與運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān)聯(lián)系(1)都是描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的空間特征；(2)都是過程量；(3)位移的大小不大于相應(yīng)的路程，只有質(zhì)點(diǎn)做單向直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，位移的大小才等于路程2.位移的兩種計(jì)算方法(1)幾何法：根據(jù)位移的定義先畫出初位置到末位置的有向線段，再根據(jù)幾何知識(shí)計(jì)算。(2)坐標(biāo)法：末位置坐標(biāo)減初位置坐標(biāo)，結(jié)果中的正負(fù)號(hào)表示位移方向。溫馨提示(1)路程由物體的運(yùn)動(dòng)的軌跡決定。(2)位移大小由初、末位置決定。例2 一個(gè)人晨練，按如圖所示，走

9、半徑為R的中國古代的八卦圖運(yùn)動(dòng)，中央的S部分是兩個(gè)直徑為R的半圓。他從A點(diǎn)出發(fā)沿曲線ABCOADC行進(jìn)。求：(1)他從A點(diǎn)第一次走到O點(diǎn)時(shí)的位移的大小和方向；(2)他從A點(diǎn)第一次走到D點(diǎn)時(shí)的位移和路程。解析(1)從A點(diǎn)第一次走到O點(diǎn)時(shí)的位移的大小等于線段AO的長度，即s1R。位移的方向?yàn)檎?。針對?xùn)練2 (多選)如圖所示，一個(gè)物體從A運(yùn)動(dòng)到C，位移s14 m5 m9 m；從C運(yùn)動(dòng)到B，位移s21 m(4 m)5 m。下列說法中正確的是()A.C到B的位移大于A到C的位移，因?yàn)檎龜?shù)大于負(fù)數(shù)B.A到C的位移大于C到B的位移，因?yàn)檎?fù)號(hào)表示位移的方向，不表示大小C.因?yàn)槲灰剖鞘噶?，所以這兩個(gè)矢量的大

10、小無法比較D.物體由A到B的位移為ss1s2解析位移是矢量，比較位移的大小時(shí)，只需比較絕對值，不需要帶正負(fù)號(hào)，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；因?yàn)閟1xCxA，s2xBxC，所以物體由A到B的位移為sxBxAs1s2，選項(xiàng)D正確。答案BD1.st圖像的物理意義：st圖像反映了物體的位移隨時(shí)間的變化關(guān)系，圖像上的某一點(diǎn)表示運(yùn)動(dòng)物體在某時(shí)刻所處的位置或相對于規(guī)定位置的位移。2.st圖像的應(yīng)用由位移時(shí)間圖像可求：(1)任一時(shí)刻所對應(yīng)的位置(2)任一時(shí)間內(nèi)的位移(3)發(fā)生一段位移所用的時(shí)間探究對st圖像的認(rèn)識(shí)情境導(dǎo)入3.在分析處理直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間圖像問題時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)(1)無論物體的位移時(shí)間圖像是直

11、線還是曲線，物體均做直線運(yùn)動(dòng)。(2)物體開始運(yùn)動(dòng)的初始位置由t0時(shí)的位置坐標(biāo)即縱軸的截距決定。(3)位移時(shí)間圖像斜率為正值，表示物體沿著正方向運(yùn)動(dòng)，反之物體沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng)。例3 做直線運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的位移時(shí)間圖像如圖所示。試分析物體在t0到t6 s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況。答案02 s內(nèi)物體的位移隨時(shí)間均勻增加，做勻速直線運(yùn)動(dòng)；24 s內(nèi)物體的位移沒有變化，物體靜止；46 s內(nèi)物體的位移先隨時(shí)間均勻減小，后反向均勻增加，所以物體向負(fù)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)。針對訓(xùn)練3 (多選)如圖所示是某物體在010 s內(nèi)的st圖像，下列說法中正確的是()A.物體在第1 s內(nèi)的位移為4 mB.物體在第5 s內(nèi)的位移為8 mC.物體在前5 s內(nèi)的位移為8 mD.物體在后5 s內(nèi)的位移為16 m解析由題中圖像可知，物體在02 s內(nèi)位移從0均勻增加到8 m，即每秒鐘發(fā)生的位移是4 m，A正確；物體在第5 s內(nèi)是靜止的，位移為零，B錯(cuò)誤；物體在前5 s內(nèi)的位移即為前2 s內(nèi)的位移，等于8 m，C正確；物體在后5 s內(nèi)的位移即為610 s的位移，等于8 m，D錯(cuò)誤。答案AC針對訓(xùn)練4 (多選)如圖為甲、乙兩個(gè)物體在同一直線上運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間圖像，由圖像可知()A.乙開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩物體相距20 mB.在010 s這段時(shí)間內(nèi)，兩物體間的距離逐漸