2.2 质点和位移 课件 (2)

课件69张PPT。教师用书独具演示●课标要求
1．知道质点概念，理解物体简化成质点的条件．
2．掌握位移的概念，知道位移和路程的区别．
3．知道矢量和标量及二者的区别．第2节 质点和位移
●课标解读
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．通过对质点的认识，了解物理学研究中物理模型的特点，体会物理模型在探索自然规律中的应用．
3．理解位移的概念，知道位移与路程的区别和联系．
4．初步认识位移一时间图象，尝试已知位移与时间的关系画出s－t图象或已知s－t图象表述出位移与时间的关系．
●教学地位
要描述物体的运动，首先要对实际物体建立一个物理模型，最简单的是质点模型，接着介绍位移、路程、矢量等概念的含义和区别．本节和上节的内容都是为下面的速度和加速度的学习奠定基础. ●新课导入建议
通过视频展示篮球路径、神舟5号飞船、常州——北京T110次火车．
篮球路径
神舟5号(载人舱长7.4 m，直径2.8 m，用长58 m，重达480 t的长征2号火箭发射)
常州—北京T110次火车(里程1 298 km，旅时11 h 26 min)怎样描述篮球、神舟飞船、火车等的机械运动？困难和麻烦出在哪里？
图教2－2－1课前预习安排：
1．引导学生阅读教材．
2．学生自主完成【课前自主导学】 ●教学流程设计步骤1：
导入新课，本节教学地位分析 步骤2：
引导学生分析，讨论并总结质点的概念，例题见例1 步骤3：
“质点”概念学情检测，见迁移应用1及当堂双基达标第1题 步骤4：
利用“探究交流”完成“位移”矢量标量概念的教学，引导学生分析教材图2－15，区别位移和路程．例题见例2 步骤5：“位移”学情检测，见迁移应用2及当堂双基达标2、3、4题 步骤6：师生互动，老师提问：怎样更加直观地描述物体的运动？利用探究3完成s－t图象教学，例题见例3 步骤7：
s－t图象学情检测及点评，见迁移应用3及当堂双基达标第5题 步骤8：
师生互动，总结本节内容，安排课下作业，完成【课后知能检测】 演示结束1.基本知识
(1)定义：物理学上用来代替物体的具有 的点．
(2)看做质点的条件：物体的 、 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不计．
(3)质点是一个理想化模型：质点是无 和 而且具有全部质量的点，因此质点并不真实存在．质点 质量大小形状形状大小
2．思考判断
(1)运动的物体不能看做质点．(×)
(2)质点就是质量小，体积小的物体．(×)
(3)研究“辽宁号”航母远洋时的航程时，可以把“辽宁号”航母看做质点．(√)
3．探究交流
近年来我国已成功发射“神舟”系列宇宙飞船、“嫦娥”月球探测卫星等航天器．科学家在描述它们的运动时，什么情况下可看做质点？什么情况下不能看做质点？
图2－2－1
【提示】　研究航天器的运行状态时，因航天器各部分运动情况相同，所以可看成质点．在调整姿态时，航天器的各部分运动情况不同，不能看做质点.
1.基本知识
(1)位移：是由 指向 的有向线段，用来描述运动物体 的变化．
(2)路程：是指运动物体实际 的长度．
图2－2－2位移 初位置末位置空间位置轨迹
(3)标量和矢量：只有大小没有方向的物理量是标量；既有大小又有方向的物理量是矢量．
(4)位移—时间图象：用来描述物体运动的位移随时间变化的规律．常用横坐标表示时间，用纵坐标表示位移，如图2－2－2所示．
2．思考判断
(1)物体运动前一阶段的位移是2 m，后一阶段的位移是3 m，则总位移一定是5 m．(×)
(2)出租车司机按位移大小收费．(×)
(3)列车里程表中标出的北京到天津122 km，指的是列车从北京到天津的路程．(√)
3．探究交流
“会当凌绝顶，一览众山小”，诗人描述了泰山的雄伟、险要．登泰山时，我们可以一步一级的登泰山，也可以先坐车走盘山公路，再步行走“十八盘”，当然坐索道直接上山也行．虽然行驶的路径不同，但最终我们都登上了玉皇顶，结果是一样的，用一个成语表示叫“殊途同归”，这当中包含着怎样的物理现象呢？【提示】　质点在运动的过程中，实际走过的路径长度叫路程；质点的位置变化，叫做位移，用质点的初位置指向末位置的有向线段表示如图所示，质点从A可以分别沿不同的路径1、2、3达到B点，不同的路径，不同的路程，但位移是一样的. 【问题导思】
1．为什么说质点是一种“理想化模型”？
2．“嫦娥二号”卫星发射中，从火箭点火到星箭分离的过程，能否把它看做一个点？
3．科学家们在设计、跟踪“嫦娥二号”运动轨迹时能否把它看做质点？对质点的理解
1．关于质点的认识
(1)质点是用来代替物体的有质量的点，其突出的特点是“具有质量”和“占有位置”，但是质点没有大小、体积、形状，它与几何中的“点”有本质区别．
(2)质点是实际物体的一种高度抽象，实际中并不存在，是一种“理想化模型”．
(3)一般情况下可将物体看做质点的几种情况：
例如：研究“嫦娥二号”卫星发射中的星箭分离过程时不能把“嫦娥二号”看成质点，但科学家们在设计、跟踪“嫦娥二号”运动轨迹时能把“嫦娥二号”看做质点．
2．“理想化模型”的理解
(1)“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题方便而进行的一种科学的抽象，实际并不存在．
(2)“理想化模型”是以研究目的为出发点，突出问题的主要因素，忽略次要因素而建立的“物理模型”．
(3)“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映，是物理学中经常采用的一种研究方法．1．并不是只有很小的物体才能被看成质点，也不是很大的物体就一定不能被看成质点，关键是看物体的大小和形状在研究物体的运动时是否为次要因素．
2．对于同一物体，能否将其看成质点要视研究的问题而定． (2013·海口实验中学高一检测)在研究物体的运动时，下列物体可看做质点的是(　　)
A．研究校运动会上跳高运动员的过杆动作
B．研究火车全部通过长江大桥所需的时间
C．研究“天宫一号”的运动轨迹
D．研究跳水运动员的入水动作
【审题指导】　分析本题的关键在于正确判断物体的大小和形状对于所研究的问题是否属于次要因素．
【解析】　该题可以通过以下表格对选项逐一分析：
【答案】　C1．(2012·南平一中高一月考)在研究以下四种情况中所提出的问题时，所涉及到的对象可看做质点的是(　　)
【解析】　绕太阳公转时，地球的大小远小于地球到太阳的距离，符合看成质点的条件，火车进站时间是从车头进站开始到车尾进站为止，不能将火车看成质点，花样滑冰运动员比的是身体各部分的动作及协调性等方面，不能将其看成质点，要研究刘翔跨栏的姿势(即身体各部分的位置及协调性)，显然不能将其视为质点，选A.
【答案】　A【问题导思】
1．路程和位移的大小之间有什么样的关系？在什么情况下位移的大小等于路程？
2．路程和位移的大小各与哪些因素有关？
位移和路程 路程和位移的区别和联系1．如果某段时间内某物体通过的路程为零，则这段时间内物体静止；但如果位移为零，则在这段时间内物体不一定静止．
2．位移可用“＋”、“－”表示，但位移的正、负不表示大小，仅表示方向． (2013·龙岩一中高一检测)如图2－2－3，物体沿两个半径为R的半圆弧由A到C，则它的位移和路程分别是(　　)
图2－2－3
A．4R,2πR　　　　 B．4R向东，2πR向东
C．4πR向东，4R D．4R向东，2πR
【审题指导】　求解本题时应把握以下两点：
(1)路程是运动轨迹的长度．
(2)位移的大小等于初、末位置间的直线距离，方向由起点指向终点．【解析】　解答本题的具体流程如下：
(1)物体的路程
(2)物体的位移
【答案】　D位移与路程的关系
1．位移与路程永远不可能相同．因为位移是矢量，既有大小又有方向；而路程是标量，它只有大小没有方向．
2．两者的运算法则不同．
3．位移大小与路程可能相等．一般情况下，位移大小都要小于路程，只有当物体做单向直线运动时，位移大小与路程相等．图2－2－4 【答案】　3.18×104 km　9.55×103 km　方向A→B【问题导思】
1．s－t图象是物体的运动轨迹吗？
2．在s－t图象中怎样表示物体运动方向？
3．在同一s－t图象中两图线的交点有什么意义？
在直线运动中，可以用位移—时间图象来直观描述物体的运动．位移—时间图象 1．从图象中，可通过横坐标和纵坐标的数值，确定物体在不同时间内的位移，或发生一段位移所需要的时间．
2．匀速直线运动的位移—时间图象是一条倾斜的直线．如图2－2－5中图线A、B，直线的斜率表示物体的速度，斜率越大，速度越大．斜率的正负表示运动方向，斜率为正表示物体向正方向运动，如图中A、B线，斜率为负表示物体向负方向运动，如图中C线．图2－2－5
3．若s－t图象为平行于时间轴的直线，表明物体处于静止状态．
4．图象与纵轴的交点坐标表示初始时刻的位置，与横轴的交点坐标表示该时刻的位移为零(此时刻物体处在坐标原点位置)．
5．两图象的交点，表示两物体处在同一位置，即相遇．1．位移—时间图象只能描述直线运动，不能描述曲线运动．
2．s－t图象不是物体的运动轨迹． 如图2－2－6所示，折线是表示物体甲从A地向B地运动的s－t图象，直线表示物体乙从B地向A地运动的s－t图象，则下列说法正确的是(　　)
图2－2－6
A．甲、乙两物体均向同一方向运动
B．甲和乙在8 s内都一直在运动
C．甲、乙两物体运动了8 s后，在距离甲的出发点60 m处相遇
D．甲在前2 s内的位移大于6 s～8 s内的位移
【审题指导】　(1)明确图象上某一点的确切含义，即某时刻物体所处的位置．
(2)根据图象确定位置的变化规律．【解析】　可通过以下表格对选项逐一分析
【答案】　C、D图象问题的处理方法及分析步骤
1．分析清楚纵、横坐标轴代表的物理量．
2．研究图象所表达的物理量之间的关系，从图象中获取相关信息．
3．联系实际还原真实的物理情景，对问题做出正确判断．3．(2013·福建连江一中高一检测)如图2－2－7是甲、乙两个物体在同一直线上运动时的位移—时间图象，由图象可知下列说法不正确的是(　　)图2－2－7
A．乙开始运动时，两物体相距20 m
B．在0～10 s这段时间内，两物体间的距离逐渐增大
C．在10 s～25 s这段时间内，两物体间的距离逐渐减小
D．两物体在10 s时相距最远，在25 s时相遇
【解析】　由图象可知，乙在10 s时开始运动，此时两物体间的距离已超过20 m．在0～10 s这段时间内，两物体纵坐标的差值逐渐增大，说明两物体间的距离逐渐增大．在10 s～25 s这段时间内，两物体纵坐标的差值越来越小，说明两物体间的距离逐渐减小．因此两物体在10 s时相距最远，在25 s时，两图线相交，两物体纵坐标相等，说明它们到达同一位置，即相遇．故B、C、D正确，A错误．
【答案】　A
分析下列情形中能将研究对象看做质点的是(　　)
A．汽车从广州到珠海的行驶时间
B．汽车从广州到珠海的行驶过程中，研究人员分析轮胎的转动情况
C．正在起降舰载机的辽宁号航母
D．欣赏舞蹈演员优美的舞姿
综合解题方略——假设法的应用
【审题指导】　假设物体的形状、大小被忽略，对研究问题是否影响，若有影响，则不可看做质点，无影响则可看做质点．
【规范解答】　质点，不再有原来物体的个性特点，B项中，如果将轮胎看做质点，则无法研究其转动情况．D项中，将演员看做质点，还怎么欣赏舞姿？C项中起降舰载机辽宁号主要看其大小，不能视为质点．
【答案】　A许多问题在分析时，如果直接分析不易得出答案，此时可以采用假设法，推导出与事实或题目条件相矛盾或相符合的结论，从而得出答案．
【备课资源】(教师用书独具)
弹力的自述
我们在地图上看到的经纬线，实际上就是在地球表面建立的坐标系，地面任何一点的位置都可以用这点的坐标(也就是经度和纬度)来确定． 这个GPS定位器此刻位于
我国哪个城市的什么部位？
从显示屏中你还能获得哪些信息？
图教2－2－2向空中发射几颗人造卫星，它们不停地向地面发射信号，表明自己此刻所处的位置．地面的接收器收到这些信号后进行分析，就显示出接收器自身所在地的坐标(经度、纬度)．
目前普及型GPS定位器可以做得很小，精确度能达到几米，价格也比较便宜，已经广泛应用在各种野外活动中．许多汽车上也安装了GPS定位器．
我国独立自主研制的北斗导航卫星系统已经开始工作，并将最终具有全球定位的功能．俄罗斯和欧盟也在开发自己的卫星定位系统．1．下列关于质点的说法中，正确的是(　　)
A．质点是一个理想化模型，实际上并不存在，所以引入质点概念没有意义
B．只有体积很小的物体才能看做质点
C．凡轻小的物体，皆可看做质点
D．如果物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时，即可把物体看做质点
【解析】　质点是一个理想化模型，之所以要引入质点是为了研究问题的方便．一个物体能否看做质点，关键是物体的形状和大小对所研究的问题是否为次要因素，是否可以忽略，即大的物体不一定不可看做质点，小的物体也不一定能看做质点，故只有D正确．
【答案】　D
2．如图2－2－8所示，由北京到上海有海陆空三条通道：ADB、ACB、AEB，下列说法正确的是(　　)图2－2－8 A．从北京到上海的各条通道的路程是一样的
B．从北京到上海的各条通道的路程不一样，空中通道即AEB的路程最小
C．从北京到上海的各条通道的位移一样
D．从北京到上海的各条通道的位移不一样
【解析】　由图可知，三条通道的径迹各不一样，它们的路程不一样．但位移是由初位置指向末位置的有向线段，三条通道的路程虽不一样，但它们的初末位置都是一样的，所以它们的位移一样．再由两点之间直线最短可知，空中通道AEB的路程最小．
【答案】　BC3．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－10 m比5 m小
D．－10 ℃比5 ℃的温度低
【解析】　由矢量和标量的定义可知，A正确，B错误；关于位移的正负号不表示大小，仅表示方向，其大小由数值和单位决定，所以－10 m的位移比5 m的位移大，故C错误；温度是标量，负号表示该温度比0 ℃低，正号表示该温度比0 ℃高，所以－10 ℃比5 ℃的温度低，故D正确．
【答案】　AD4．(2013·福建长东一中高一检测)在地面上看起来可谓“庞然大物”的“神舟八号”和“天宫一号”，一旦被送入广袤的太空，则显得极其渺小，而要让“神八”找到“天宫”并顺利交会，则更是难上加难的事情．在交会对接的过程中，对接机构需要完成碰撞、捕获、缓冲、校正、拉近、拉紧、密封、刚性连接等八个动作．“要想对接，首先要找得着，然后要测得精，瞄得准．”关于“神八”追“天宫”下列说法正确的是(　　)
A．研究“神八”入轨后追逐距它万里之遥的“天宫”的路程时可以把“神八”看做质点
B．“神八”追“天宫”的位移小于路程
C．研究“神八”与“天宫”缓慢靠近避免相撞时可以把“神八”视为质点
D．“神八”与“天宫”组合体飞行12天后对接机构解锁，两个飞行器分离，“神八”撤离“天宫”140米处停泊，后再次交会对接成组合体，研究它们的离合为“神九”或“神十”载人打基础，不能把它们看做质点
【解析】　根据物体看成质点的条件及位移路程概念知正确选项为A、B、D.
【答案】　ABD5．甲、乙两物体在同一直线上运动的s－t图象如图2－2－9所示，以甲的出发点为原点，出发时刻为计时起点，则(　　)
A．甲、乙同时出发
B．甲开始运动时，乙在甲前s0处
C．甲、乙从同一地点出发
D．甲在中途停了一段时间，而乙 没有停图2－2－9
【解析】　在s－t图象中，倾斜直线表示物体做匀速直线运动，而平行于横轴的直线表示物体处于静止状态，故选项A、B、D正确．
【答案】　ABD