教科2003课标版-必修1_2. 位置变化的描述——位移课件35张PPT

位置变化的描述——位移
课标定位：
应用：
1.用坐标系描述物体的位置及其变化。
2.用坐标系表示物体的位移。
理解：
1.位移的概念及矢量性。
2.位移与路程的区别与联系。
认识：
1.坐标系的建立及其意义。
2.矢量和标量的概念及二者的不同。
课前自主学案
一、确定位置的方法
1．位置：物体所在的具体地点。
2．建立坐标系的目的：为了定量描述物体(质点)的______以及___________。
3．三种坐标系
(1)如果物体沿一条直线运动，可以以这条直线为x轴建立______坐标系就能准确表达物体的位置。
位置
位置的变化
直线
(2)如果物体在二维空间运动，即在同一平面运动，就需要建立_____________坐标系来描述物体的位置。
(3)当物体在三维空间运动时，则需要建立_______
_____坐标系，通过三维坐标确定其位置。
4．坐标系的三要素：_____、__________和正方向。
平面直角
空间直
角
原点
单位长度
二、位移
1．物理意义：表示物体(质点)在一段时间内的________变化。
2．定义：从_______指向_______的有向线段。
3．大小：初、末位置间线段的______。
4．方向：由_______指向________。
位置
初位置
末位置
长度
初位置
末位置
5.直线运动的位置和位移
如图所示，一个物体沿直线从A运动到B，如果A、B两位置坐标分别为xA和xB，那么质点的位移Δx＝_________，即初、末位置坐标的变化量表示位移。
xB－xA
思考感悟
出租汽车的收费标准有1.20元/公里、1.60元/公里、2.00元/公里——其中的“公里”指的是路程还是位移？
提示：路程与位移的单位是相同的，国际单位是米，常用单位为公里、厘米等。出租车的收费标准中的单位“公里”指的是路程，也就是出租车按汽车实际经过的路线的长度来收取费用的，因此出租车又叫“计程车”。
三、标量和矢量
1．标量：只有大小，没有方向的物理量。
2．矢量：既有大小，又有方向的物理量。
3．运算法则：两个标量相加遵从_________的法则，矢量相加的法则与此不同。
算术加法
核心要点突破
一、建立坐标系的意义及方法
1．意义
(1)物体做机械运动时，其位置会随时间发生变化，为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。
(2)物体的位置可认为是质点在某时刻所在的空间的一点。
2．方法
(1)直线坐标系：如果物体沿直线运动，即做一维运动时，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和标度，建立直线坐标系。
(2)二维坐标系：当物体在某一平面内做曲线运动，即做二维运动时，需用两个相互垂直的坐标确定它的位置，即二维坐标(平面坐标)。
(3)三维坐标系：当物体在空间内运动时，需采用三个相互垂直的坐标确定它的位置，即三维坐标(空间坐标)。
如图所示为三种不同的坐标系，其中：甲中M点位置坐标为x＝2m；乙中N点位置坐标为x＝3m，y＝4m；丙中P点位置坐标为x＝2m，y＝3m，z＝0m。
特别提醒：
(1)建立何种坐标系要针对物体是在直线上、平面内，还是空间中运动而定。
(2)建立坐标系应明确坐标原点、正方向及单位长度，标明坐标单位。
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1.为了确定平面上物体的位置，我们建立平面直角坐标系，如图所示。以O点为坐标原点，沿东西方向为x轴，向东为正；沿南北方向为y轴，向北为正。图中A点的坐标如何表示？其含义是什么？
解析：A点的横坐标x＝2m，A点的纵坐标y＝3m，坐标值的含义表示A点在坐标原点东2m，偏北3m处。
答案：(2m，3 m)A点在坐标原点东2m，偏北3m处。
二、位移与路程的区别与联系
1．位移与路程的区别
(1)位移是描述物体位置变化的物理量，用从初位置指向末位置的有向线段来表示；而路程则是描述物体运动路径(轨迹)长短的物理量。
(2)位移既有大小，又有方向，是矢量；路程只有大小，没有方向，是标量。
(3)位移只与质点的初始位置和末位置有关，与运动路径无关，在初、末位置确定后，位移就是唯一确定的；而路程不仅与质点的初、末位置有关，还与运动路径有关，在初、末位置确定后，路程并不能唯一确定，同一位移可以对应多个路程。
2．位移与路程的联系
(1)二者都是为了描述物体的运动而引入的物理量，它们的单位相同。
(2)由于位移是矢量，路程是标量，故它们不可能相同。但当物体做单向直线运动时，位移的大小与路程相等，其他运动情况，物体的位移大小都小于其路程。
特别提醒：位移的“＋”、“－”号表示其方向，比较位移大小时，要比较其绝对值。
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.关于位移和路程，下列说法正确的是(　　)。
A．沿直线运动的物体，位移和路程是相等的
B．质点沿不同的路径由A到B，其路程可能不同而位移相同
C．质点只要通过一段路程，其位移就不可能是零
D．质点运动的位移大小可能大于路程
解析：选B。位移仅由初末位置决定，与路径无关，只有在单向直线运动中，位移大小才等于路程，其他情况位移均小于路程，质点通过一段路程，又回到初位置时位移为零，故只有选项B正确。
三、关于矢量和标量的理解
1．矢量的表示
(1)矢量的图示：用带箭头的线段表示，线段的长短表示矢量的大小，箭头的指向表示矢量的方向。
(2)在同一直线上的矢量，可先建立直线坐标系，可以在数值前面加上正负号表示矢量的方向，正号表示与坐标系规定的正方向相同，负号则相反。
2．大小的比较
标量大小的比较只看其自身数值大小，而矢量大小的比较要看其数值的绝对值大小，绝对值大的矢量就大。
如两位移x1＝2m，x2＝－3m，则两位移的大小关系为x13．运算方法
标量的运算法则为算术法，即以前初中所学的加、减、乘、除、乘方和开方等运算方法；矢量的运算法则为平行四边形定则，这要以后才能学习。
特别提醒：
(1)求某一矢量时，除求出其大小外，还要指出它的方向。
(2)矢量的“＋”、“－”号仅仅表示方向，不表示矢量的大小。
即时应用(即时突破，小试牛刀)
3.下列物理量中是矢量的是(　　)
A．温度　　　　 B．路程
C．位移 D．时间
解析：选C。一个物理量是否是矢量，除了看他是否有大小外，更关键的是看他有没有方向，故选C。
课堂互动讲练
对坐标系的理解和应用
一个小球从距地面4m落下，被地面弹回，在距地面1m高处被接住。坐标原点高处定在抛出点正下方2m处，向下方向为坐标轴的正方向。则小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是(　　)
A．2m，－2m，－1m B．－2m，2m，1m
C．4m，0，1m D．－4m，0，－1m
【精讲精析】根据题意建立如图所示的坐标系，A点为抛出点，坐标为－2m，B点为坐标原点，D点为落地点，坐标为2m，C点为接住点，坐标为1m，所以选项B正确。
【答案】　B
变式训练1：如图所示，一条绳子长1.5m，放在高0.8m的桌子上，有一部分悬在桌外，留在桌面上的部分长1.2m，以地面上的一点O为坐标原点，求绳的最低端的坐标。
解析：由题图可知，悬在桌外的绳长为：
O′B＝1.5m－1.2m＝0.3m，
B点到O点的距离为：
OB＝OO′－BO′＝0.8 m－0.3 m＝0.5 m，
∴以O点为坐标原点，以OO′为正方向，
以1m为单位长度，则B点的坐标为0.5m。
答案：见解析
路程和位移的计算
一个人晨练，按如图所示走半径为R的中国古代的八卦图，中央的S部分是两个直径为R的半圆，BD、CA分别为西东、南北指向。他从A点出发沿曲线ABCOADC行进，则当他走到D点时，求他的路程和位移的大小分别为多少？位移的方向如何？
【思路点拨】　
路程就是人由A到D走的轨迹的长度，位移的大小为由A到D的线段长度，位移方向由A指向D。
【方法总结】位移是由初、末位置决定。路程与运动路径有关。在求解曲线运动中的位移和路程时，要注意与几何图形结合。
变式训练2 北京正负电子对撞机的核心部分是使电子加速的环形室，若一电子在环形室中沿半径为R的圆周运动，转了3圈回到原位置，则运动过程中位移的最大值和路程的最大值分别为(　　)
A．2πR，2πR B．2R，2R
C．2R，6πR D．2πR，2R
解析：选C。当电子进入环形室中，运动到过入射点的直径的另一端时，电子的位移最大为2R；电子转了3圈回到原位置，运动的路程为3×2πR＝6πR，故选项C正确。
谢 谢