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第一章 運動的描述
第2節(jié) 質點和位移
思考1：賽跑中，要研究運動員跑得快還是慢，需要考慮該運動員是胖還是瘦、高還是矮嗎？
自然界中的物體都有各自的形狀，它們的運動往往也是復雜的。
思考2：體操運動中，要研究運動員的動作，要不要考慮運動員的形體？
有些物體本身的各部分的運動情況就不同，比如：做體操的運動員；
有些物體在自轉的同時又繞著其它物體在轉，比如：地球的運動；
因此要準確描述一些物體的運動情況有時是極為復雜，甚至是不可能的。
物理學里是用什么樣的方法來研究物體的運動呢？
1.了解質點的含義,知道物體抽象成質點的條件。
2.知道位移是矢量，會用有向線段表示位移的大小和方向。
3.知道矢量和標量的含義及二者的區(qū)別。
4.認識位移—時間（s-t）圖像，能已知位移與時間的關系畫出s-t圖像并能分析s-t圖像。
01 質點
任何物體都有一定的大小和形狀，物體各部分的運動情況一般說來并不一樣。
我們有時候關注物體各部分的運動，有時關注物體的整體運動，因此如何描述物體的運動要看我們關注的問題是什么。
可以忽略雄鷹的大小，將其視為“點”在運動
若只研究雄鷹從哪里移動到哪里，它的身體的形狀也就不用在意了。
我們發(fā)現(xiàn)，當把雄鷹看成點以后，我們研究它從一個位置移動到另一個位置時方便了很多。
那什么樣的問題可以把物體看成一個點，什么樣的問題不能把物體看成一個點呢？
物理學中常用建構理性模型的方法，突出問題的主要因素，忽略次要因素，將問題簡化，以便得到解決。
思考：如果我們只是要研究籃球拋出在空中的運動軌跡,可以將物體看成一個點嗎？
如果我們只是要研究籃球拋出在空中的運動軌跡,籃球是否旋轉，它的形狀大小這兩個因素就可以忽略。這兩個因素，對所研究的問題影響很小，不考慮也可以。
當不需要考慮籃球的形狀大小時，籃球就可以用一個有質量點來代替。其軌跡也就是一條較為簡單的曲線。
物理學中用來代替物體的有質量的點----質點
地球到太陽的距離1.5×108 km，而地球的直徑只有1.3×104 km， 還不到它與太陽距離的萬分之一.
若只研究地球公轉的時候，可以忽略地球的大小和形狀，而把它視為“點”。
如果研究的是地球的自轉，地球的大小和形狀就是影響地球自轉的主要因素，此時地球的形狀大小不能忽略，也就不能視為質點了。
思考：地球的自轉和公轉可以看成一個點嗎？
1.質點的定義：忽略物體的大小和形狀，把它簡化成一個有質量的點，這樣的點叫作質點。
2.質點的特點
(1)有質量的點
(2)沒有大小和形狀
(3)理想化模型，實際上不存在
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)物體有轉動，但物體的轉動不是我們所要研究的主要問題，物體本身的形狀和大小已變成了次要因素時可以看做質點。
(2)物體本身的大小對所研究問題的影響不能忽略時，不能把物體看做質點。
(3)平動的物體因各部分運動情況相同，一般可以看做質點。
歸納總結
3.物體看成質點的條件
有了質點我們就可以方便的研究像火車這類體型大的物體的運動軌跡了，那么當物體運動后，我們該如何描述物體的位置變化？
02 位移
某同學沿不同路徑從A 位置走到 B 位置，所走路程不同，但其位置的變化卻是相同的。
有兩位同學從 A 位置出發(fā)，走了相同的路程，其中一位同學走到B位置，另一位同學走到C位置，其位置的變化不相同。
可見，采用路程不足以描述物體的位置變化。為此，物理學中，用位移（displacement）來描述物體的位置變化。
1.位移的物理意義：
位移是用來描述運動物體空間位置變化的物理量，是由初位置指向末位置的有向線段，它既有大小又有方向，通常用字母s來表示。
2.位移表示方法：
A
B
s
物體從A到B的位移，用一根帶箭頭的線段來表示，箭頭的方向表示位移的方向，線段的長度s表示位移的大小。
對于沿直線運動的物體，我們可以借助一維坐標系確定物體發(fā)生的位移。在一維坐標系中，位移的正負表示位移的方向。
例：表示汽車A和汽車B從t1時刻到t2時刻的位移。
sB=-4 m- (-1m)=-3 m
汽車A的位移為正，表示其位移方向沿x軸正方向
汽車B的位移為負，表示其位移方向沿x軸負方向
sA=4 m-1m=3 m
3.位移和路程的區(qū)別與聯(lián)系
（1）位移是從初位置到末位置的一段有向線段，用來表示質點位置的變化；而路程是質點運動軌跡的長度。
（2）位移既有大小又有方向，而路程只有大小沒有方向。
（3）在一般情況下，位移大小小于路程，只有當物體做單向直線運動時，物體的位移大小才等于路程
（4）位移等于零時，路程不一定等于零，位移和路程的單位都是長度單位m
4.矢量和標量
（1）標量：只用大小就能描述的物理量叫做標量。
例如：時間、路程、質量、溫度、電流等
（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—時間（s-t）圖像
t/s 0 1 2 3 4 5
s/m 0 5 10 15 20 25
汽車做勻速直線運動的位置隨時間變化的數(shù)據(jù)
汽車做勻速直線運動
a.建立坐標系；橫坐標表示時間，縱坐標表示汽車的位置。
s/m
t/s
b.描點；
c.連線；用平滑曲線將數(shù)據(jù)點連接起來。
5
1
2
3
4
6
10
20
30
所得圖象就是汽車的位移-時間圖象，也稱s-t圖象。
(1)s-t圖像的建立
①由x-t圖像可知物體各時刻所處位置及物體發(fā)生一段位移所需時間
②x-t圖像只能用來描述直線運動
x-t圖像中,表示位移的x軸是一條方向固定的直線
③x-t圖像不是物體運動的軌跡
表示的是位移隨時間t變化的情況
④縱軸表示物體的初始位置（x1、x2)
⑤交點表示相遇（點B）
(2)根據(jù)x-t圖像分析物體的運動
⑥水平直線表示物體靜止(甲線)
⑦傾斜直線表示物體做勻速直線運動(乙線正向，戊線負向)
斜率表示速度，
斜率的大小表示速度的大小，
斜率的正負表示物體的運動方向。
⑧丙表示物體做加速直線運動，丁表示物體做減速直線運動
x-t圖像上某點切線斜率的大小表示物體速度的大小（陡大緩小）
x-t圖像上某點切線斜率的正負表示物體速度的方向
甲
丙
丁
乙
戊
1.研究下列問題時，可以把研究對象看作質點的是（ ）
A.研究火車在平直軌道上運行時車輪的轉動
B.乒乓球比賽中，研究運動員發(fā)出的旋轉球的運動
C.研究航天員翟志剛在太空出艙揮動國旗的動作
D.用GPS確定打擊海盜的“武漢艦”在大海中的位置
D
2.圖片展示的是我們日常中的一些運動,通過學習關于質點的知識,下列說法中正確的是( )
A.圖1中研究如何才能踢出“香蕉球”時,可以把足球看作質點
B.圖2中研究列車從杭州到北京的路程時,可以把列車看作質點
C.圖3中研究雄鷹為什么能在空中翱翔時,可以把雄鷹看作質點
D.圖4中研究運動員起跑動作時,可以把運動員看作質點
B
3.(多選)物體做直線運動時,可以用坐標軸上的坐標表示其位置,用坐標的變化量表示其位移。如圖所示,一個物體沿直線從A運動到C,然后又從C運動到B,物體的位移分別是ΔsAC=-4 m-5 m=-9 m,ΔsCB=1 m-(-4 m)=5 m,下列說法正確的是( )
A.C到B的位移大于A到C的位移,因為正數(shù)大于負數(shù)
B.A到C的位移大于C到B的位移,因為正負號表示位移的方向,不表示大小
C.因為位移是矢量,所以這兩個矢量的大小無法比較
D.物體由A運動到B的位移ΔsAB=ΔsAC+ΔsCB
BD
4.(多選)一物體沿直線運動的s-t圖像如圖所示,則物體在( )
A.第2 s內的位移為10 m
B.第4 s內的位移為15 m
C.0~5 s內的路程為50 m
D.0~5 s內的位移為10 m
AC
1.質點
（1）定義：為了研究問題的需要，有時可以忽略物體的大小和形狀等因素，把物體簡化成一一個有質量的點。
（2）質點的特點。
（3）將物體看成質點的條件。
2.位移
（1）定義：由初位置指向末位置的有向線段（s）
（2）位移與路程的區(qū)別與聯(lián)系
（3）矢量和標量
（4）描述：有向線段
（5）位移—時間（s-t）圖像

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