高中物理鲁科版必修第一册课件：第1章 第2节　质点和位移（63张PPT）

(共63张PPT)
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 ,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 的物理模型。
要点二　位移
采用路程 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 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 ,把像位移这样既
有大小又有方向的物理量称为矢量 。
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。
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。
(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。
(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。
(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。
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400 m到一个十字路口,再向东行走了3
00 m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=500 m
(2)所走的路程为(400+300) m=700 m
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. 、 R
C. 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300 m到达电影院,继续行驶了150 m到达
度假村,又向西行驶了950 m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100 m,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=-500 m-300 m=-800 m,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=150 m+450 m+500
m=1 100 m。
2.如图所示,今有一底面直径和高都为10 cm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)18.6 cm
(2)14.1 cm
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≈18.6 cm。

(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≈14.1 cm。
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/s 0 1 2 3 4 5
s/m 0 5 10 15 20 25
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6 s
B.A物体做折线运动
C.A、B两物体运动8 s时,在距A的出发点80 m处相遇
D.A、B两物体开始时相距100 m,同时相向运动
D
解析　在2~6 s,物体A位移不变,保持静止,即停了4 s,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=
8 s时有交点,表明两物体运动8 s时,在距A的出发点60 m处相遇,故C错误;根
据图像得,两物体开始时相距100 m,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3 m处竖直向上抛出一个小球,小
球向上运动了16.6 m到达最高点,再经2 s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36.2 m
B.物体的总位移为19.6 m
C.物体的总位移为16.6 m
D.物体的总路程为19.6 m
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。
A
3.(★)(2021山东鱼台第一中学高一月考)小铭和奶奶住在同一条笔直街道
上。奶奶从家出发缓步去小铭家的途中,在自家门口的小铭看到后快步前往
迎接,扶着奶奶一起回家。下列s-t图像中,大致能反映上述过程的是 (　　)

D
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。
2.(2021安徽池州一中高一期中)以下情景中带下划线的物体可看成质点的是
(　　)
A.小英测算蚂蚁拖动饭粒时,蚂蚁1 min爬行的路程
B.小敏观察蚂蚁拖动饭粒时,蚂蚁的肢体是如何分工的
C.在跳水比赛中裁判员给跳水运动员评分
D.教练在训练中观察跳高运动员的跳高过程
A
解析　小英测算蚂蚁拖动饭粒时,蚂蚁1 min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.400 m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。
C
2.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3 m高处落下,被地板弹回,在距地面1 m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=4 m　　 B.x=3 m　　 C.s=2 m　　 D.s=4 m
AC
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。
ACD
5.(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3 m和5 m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16 m,方向从A到C B.位移是8π m,方向从A到C
C.路程为8π m D.路程是16 m
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。
AC
6.(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4 m到
达B点,再从B点出发向正北方向移动了3 m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　7　5
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3.84×108 m,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2.38×109 m
D.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错误;月球绕地球公转一周的位移为0,故C
错误;此时研究的是“玉兔二号”相对于月球的运动,故应当以月球为参考
系,故D正确。
8.(多选)下列关于矢量(位移)和标量(温度)的说法正确的是 (　　)
A.两个运动的物体位移大小均为20 m,这两个位移一定相同
B.做直线运动的两个物体的位移s甲=1 m,s乙=-3 m,则s甲C.温度计读数有正负,其正、负号表示温度的方向
D.温度计读数时正的温度一定高于负的温度,正、负不代表方向
解析 　两运动物体的位移大小均为20 m,由于方向关系未知,这两个位
移不一定相同,故A错误;做直线运动的两物体的位移s甲=1 m,s乙=-3 m,位移大
小分别为1 m和3 m,则位移s乙较大,故B正确;温度是标量,正负号表示温度高
低,不表示方向,温度计读数时正的温度一定大于负的温度,故C错误,D正确。
BD
9.如图所示是“龟兔赛跑”的位移-时间图像,看图回答:

(1)哪一条图线表示乌龟的运动 哪一条图线表示兔子的运动
(2)兔子在什么时候、什么地方开始睡觉
(3)乌龟何时悄悄地爬过兔子身旁
(4)兔子睡了多长时间
(5)兔子醒来时乌龟在什么地方
(6)谁先到达终点
答案　见解析
解析 解题的关键在于理解图像中倾斜角度及图线的交点所代表的物理意
义,要能够根据图像想象两动物的运动情境。
(1)由题意可知,图线OBCE表示乌龟运动的位移-时间图线;图线OABDF表示
兔子运动的位移-时间图线。
(2)根据s-t图像可知兔子在t1时刻开始睡觉,位置在距出发点距离为s1处。
(3)根据s-t图像可知在t2时刻乌龟悄悄地爬过兔子身旁。
(4)根据s-t图像可知兔子从t1时刻开始睡觉,到t3时刻醒来,故兔子睡觉的时间
为t3-t1。
(5)根据s-t图像可知当兔子醒来时乌龟在距出发点距离为s2的地方。
(6)根据s-t图像可知乌龟先到达终点,兔子后到达终点。
解题感悟　解这类问题时注意审题,弄清题目的条件和要求,比如问0~t4时间
内的问题,只能在这段时间内分析。