1.2 质点和位移（26张PPT）课件 2024-2025学年高一物理鲁科版（2019）必修第一册

(共26张PPT)
第一章 运动的描述
第2节 质点和位移
思考1：赛跑中，要研究运动员跑得快还是慢，需要考虑该运动员是胖还是瘦、高还是矮吗？
自然界中的物体都有各自的形状，它们的运动往往也是复杂的。
思考2：体操运动中，要研究运动员的动作，要不要考虑运动员的形体？
有些物体本身的各部分的运动情况就不同，比如：做体操的运动员；
有些物体在自转的同时又绕着其它物体在转，比如：地球的运动；
因此要准确描述一些物体的运动情况有时是极为复杂，甚至是不可能的。
物理学里是用什么样的方法来研究物体的运动呢？
1.了解质点的含义,知道物体抽象成质点的条件。
2.知道位移是矢量，会用有向线段表示位移的大小和方向。
3.知道矢量和标量的含义及二者的区别。
4.认识位移—时间（s-t）图像，能已知位移与时间的关系画出s-t图像并能分析s-t图像。
01 质点
任何物体都有一定的大小和形状，物体各部分的运动情况一般说来并不一样。
我们有时候关注物体各部分的运动，有时关注物体的整体运动，因此如何描述物体的运动要看我们关注的问题是什么。
可以忽略雄鹰的大小，将其视为“点”在运动
若只研究雄鹰从哪里移动到哪里，它的身体的形状也就不用在意了。
我们发现，当把雄鹰看成点以后，我们研究它从一个位置移动到另一个位置时方便了很多。
那什么样的问题可以把物体看成一个点，什么样的问题不能把物体看成一个点呢？
物理学中常用建构理性模型的方法，突出问题的主要因素，忽略次要因素，将问题简化，以便得到解决。
思考：如果我们只是要研究篮球抛出在空中的运动轨迹,可以将物体看成一个点吗？
如果我们只是要研究篮球抛出在空中的运动轨迹,篮球是否旋转，它的形状大小这两个因素就可以忽略。这两个因素，对所研究的问题影响很小，不考虑也可以。
当不需要考虑篮球的形状大小时，篮球就可以用一个有质量点来代替。其轨迹也就是一条较为简单的曲线。
物理学中用来代替物体的有质量的点----质点
地球到太阳的距离1.5×108 km，而地球的直径只有1.3×104 km， 还不到它与太阳距离的万分之一.
若只研究地球公转的时候，可以忽略地球的大小和形状，而把它视为“点”。
如果研究的是地球的自转，地球的大小和形状就是影响地球自转的主要因素，此时地球的形状大小不能忽略，也就不能视为质点了。
思考：地球的自转和公转可以看成一个点吗？
1.质点的定义：忽略物体的大小和形状，把它简化成一个有质量的点，这样的点叫作质点。
2.质点的特点
(1)有质量的点
(2)没有大小和形状
(3)理想化模型，实际上不存在
理想化模型：突出主要因素，忽略次要因素，建立理想化模型。模型是重要的抽象方法之一。
(1)物体有转动，但物体的转动不是我们所要研究的主要问题，物体本身的形状和大小已变成了次要因素时可以看做质点。
(2)物体本身的大小对所研究问题的影响不能忽略时，不能把物体看做质点。
(3)平动的物体因各部分运动情况相同，一般可以看做质点。
归纳总结
3.物体看成质点的条件
有了质点我们就可以方便的研究像火车这类体型大的物体的运动轨迹了，那么当物体运动后，我们该如何描述物体的位置变化？
02 位移
某同学沿不同路径从A 位置走到 B 位置，所走路程不同，但其位置的变化却是相同的。
有两位同学从 A 位置出发，走了相同的路程，其中一位同学走到B位置，另一位同学走到C位置，其位置的变化不相同。
可见，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（displacement）来描述物体的位置变化。
1.位移的物理意义：
位移是用来描述运动物体空间位置变化的物理量，是由初位置指向末位置的有向线段，它既有大小又有方向，通常用字母s来表示。
2.位移表示方法：
A
B
s
物体从A到B的位移，用一根带箭头的线段来表示，箭头的方向表示位移的方向，线段的长度s表示位移的大小。
对于沿直线运动的物体，我们可以借助一维坐标系确定物体发生的位移。在一维坐标系中，位移的正负表示位移的方向。
例：表示汽车A和汽车B从t1时刻到t2时刻的位移。
sB=-4 m- (-1m)=-3 m
汽车A的位移为正，表示其位移方向沿x轴正方向
汽车B的位移为负，表示其位移方向沿x轴负方向
sA=4 m-1m=3 m
3.位移和路程的区别与联系
（1）位移是从初位置到末位置的一段有向线段，用来表示质点位置的变化；而路程是质点运动轨迹的长度。
（2）位移既有大小又有方向，而路程只有大小没有方向。
（3）在一般情况下，位移大小小于路程，只有当物体做单向直线运动时，物体的位移大小才等于路程
（4）位移等于零时，路程不一定等于零，位移和路程的单位都是长度单位m
4.矢量和标量
（1）标量：只用大小就能描述的物理量叫做标量。
例如：时间、路程、质量、温度、电流等
（2）矢量：既有大小又有方向的物理量叫做矢量。
例如：力、位移、速度等
5.位移—时间（s-t）图像
t/s 0 1 2 3 4 5
s/m 0 5 10 15 20 25
汽车做匀速直线运动的位置随时间变化的数据
汽车做匀速直线运动
a.建立坐标系；横坐标表示时间，纵坐标表示汽车的位置。
s/m
t/s
b.描点；
c.连线；用平滑曲线将数据点连接起来。
5
1
2
3
4
6
10
20
30
所得图象就是汽车的位移-时间图象，也称s-t图象。
(1)s-t图像的建立
①由x-t图像可知物体各时刻所处位置及物体发生一段位移所需时间
②x-t图像只能用来描述直线运动
x-t图像中,表示位移的x轴是一条方向固定的直线
③x-t图像不是物体运动的轨迹
表示的是位移随时间t变化的情况
④纵轴表示物体的初始位置（x1、x2)
⑤交点表示相遇（点B）
(2)根据x-t图像分析物体的运动
⑥水平直线表示物体静止(甲线)
⑦倾斜直线表示物体做匀速直线运动(乙线正向，戊线负向)
斜率表示速度，
斜率的大小表示速度的大小，
斜率的正负表示物体的运动方向。
⑧丙表示物体做加速直线运动，丁表示物体做减速直线运动
x-t图像上某点切线斜率的大小表示物体速度的大小（陡大缓小）
x-t图像上某点切线斜率的正负表示物体速度的方向
甲
丙
丁
乙
戊
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
2.图片展示的是我们日常中的一些运动,通过学习关于质点的知识,下列说法中正确的是( )
A.图1中研究如何才能踢出“香蕉球”时,可以把足球看作质点
B.图2中研究列车从杭州到北京的路程时,可以把列车看作质点
C.图3中研究雄鹰为什么能在空中翱翔时,可以把雄鹰看作质点
D.图4中研究运动员起跑动作时,可以把运动员看作质点
B
3.(多选)物体做直线运动时,可以用坐标轴上的坐标表示其位置,用坐标的变化量表示其位移。如图所示,一个物体沿直线从A运动到C,然后又从C运动到B,物体的位移分别是ΔsAC=-4 m-5 m=-9 m,ΔsCB=1 m-(-4 m)=5 m,下列说法正确的是( )
A.C到B的位移大于A到C的位移,因为正数大于负数
B.A到C的位移大于C到B的位移,因为正负号表示位移的方向,不表示大小
C.因为位移是矢量,所以这两个矢量的大小无法比较
D.物体由A运动到B的位移ΔsAB=ΔsAC+ΔsCB
BD
4.(多选)一物体沿直线运动的s-t图像如图所示,则物体在( )
A.第2 s内的位移为10 m
B.第4 s内的位移为15 m
C.0~5 s内的路程为50 m
D.0~5 s内的位移为10 m
AC
1.质点
（1）定义：为了研究问题的需要，有时可以忽略物体的大小和形状等因素，把物体简化成一一个有质量的点。
（2）质点的特点。
（3）将物体看成质点的条件。
2.位移
（1）定义：由初位置指向末位置的有向线段（s）
（2）位移与路程的区别与联系
（3）矢量和标量
（4）描述：有向线段
（5）位移—时间（s-t）图像