位置+位移+高一上學(xué)期物理粵教版（2019）必修第一冊(cè)

第一章運(yùn)動(dòng)的描述

第二節(jié)位置位移我國(guó)西部的塔克拉瑪干沙漠(如圖所示)，遠(yuǎn)眺不見(jiàn)邊際，抬頭不見(jiàn)飛鳥(niǎo)，沙漠中布滿了一兩百米高的沙丘，像大海的巨浪。塔克拉瑪干沙漠又被稱為“死亡之海”。

如果一支探險(xiǎn)隊(duì)要進(jìn)入該沙漠探險(xiǎn)，那么他們需要弄清楚三個(gè)重要的問(wèn)題：身處何方？要去哪里？最佳路線是什么？而這三個(gè)問(wèn)題涉及描述物體運(yùn)動(dòng)的三個(gè)物理量：位置、位移和路程。塔克拉瑪干沙漠位置在生活、生產(chǎn)和技術(shù)應(yīng)用中，人們經(jīng)常要關(guān)心或考慮物體的位置及位置的變化，如行駛的汽車、航行的船只、移動(dòng)的臺(tái)風(fēng)、飛行的火箭等。位置是指運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)某一時(shí)刻在空間所處的地方。

為了表示運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位置，首先應(yīng)該選取一個(gè)參考系，然后在參考系上建立坐標(biāo)系。質(zhì)點(diǎn)的位置，可由質(zhì)點(diǎn)在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)來(lái)確定。物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位置可用直線坐標(biāo)系的坐標(biāo)x表示。當(dāng)x>0時(shí)，表示質(zhì)點(diǎn)的位置在原點(diǎn)的右邊；當(dāng)x<0時(shí)，表示質(zhì)點(diǎn)的位置在原點(diǎn)的左邊。如圖所示，一個(gè)物體從點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)B，點(diǎn)A的位置可以用坐標(biāo)xA=2m表示，點(diǎn)B的位置可以用坐標(biāo)xB=4m表示。同理，物體在某一平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位置可用平面直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)來(lái)表示。用坐標(biāo)表示物體做直線運(yùn)動(dòng)的位置位移質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，它的位置隨時(shí)間不斷地變化，那么怎樣表示質(zhì)點(diǎn)位置的變化呢？如果我們計(jì)劃從廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)到佛山祖廟，我們可以用手機(jī)導(dǎo)航軟件選擇出行路線。打開(kāi)導(dǎo)航軟件，輸入出發(fā)地點(diǎn)“廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)”和目的地“祖廟”后，軟件界面上會(huì)顯示出多條不同的路線(如圖所示)。手機(jī)導(dǎo)航軟件界面我們知道，路程是物體運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度，在上例中，我們所選擇的出行路線不同，經(jīng)過(guò)的路程也就不同。為此，我們需要引入一個(gè)新的物理量描述物體位置的變化。一般而言，當(dāng)物體從起始位置A運(yùn)動(dòng)到末位置B時(shí)，盡管可以沿不同的軌跡、經(jīng)歷不同的路程，但位置變動(dòng)的大小和方向是確定的，在物理學(xué)中就用位移來(lái)表示質(zhì)點(diǎn)的位置變化。位移用從物體運(yùn)動(dòng)的起始位置指向末位置的有向線段來(lái)表示。如圖所示，質(zhì)點(diǎn)從點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)B的位移可以用從起始位置A

指向末位置B的有向線段AB

來(lái)表示，其大小就是有向線段AB的長(zhǎng)度，其方向是有向線段AB的方向。物體的位移既有大小又有方向。一旦確定物體的起始位置和末位置，物體的位移就確定了。質(zhì)點(diǎn)的位移與運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)，只與始、末位置有關(guān)。位移與路程不同，路程是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度(如圖中從A

到B的曲線1和曲線2)，只有大小沒(méi)有方向。質(zhì)點(diǎn)的位移位移和路程在國(guó)際單位制中的單位都是米，符號(hào)為m。常用的單位還有千米(km)、厘米(cm)、毫米(mm)等。

物體做直線運(yùn)動(dòng)的位置和位移

討論與交流位移與路程有什么區(qū)別？在什么情況下兩者的量值相等？在什么情況下兩者的量值不相等？位移路程區(qū)別是一條有向線段，用來(lái)表示物體位置的變化是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度有向線段的箭頭表示位移的方向沒(méi)有方向聯(lián)系1、二者單位相同，都是“米”；2、只有物體做單向直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位移大小才和路程相位移—時(shí)間圖像當(dāng)質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以把位置看成是一種特殊的位移，即物體相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)的位移，它的起點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)，終點(diǎn)在該時(shí)刻物體所在的位置。我們可以用多種方法來(lái)描述一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量變化的情況，如在上述問(wèn)題中，我們用列表的方法描述小車P的位置隨時(shí)間變化的情況；我們也可以以時(shí)間t為橫坐標(biāo)，以位移s為縱坐標(biāo)，通過(guò)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)作圖的方法來(lái)描述小車P的位移隨時(shí)間變化的情況。我們把這種描述方法稱為圖像法，以此得到的圖像稱為位移—時(shí)間圖像或s-t圖像。從圖中可以形象地看出，縱坐標(biāo)s是小車P相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)在時(shí)間t內(nèi)的位移。小車P的位移一時(shí)間圖像用圖像能形象直觀地描述物理現(xiàn)象及其規(guī)律，它是物理學(xué)中研究問(wèn)題的一種常用方法?？偨Y(jié)：圖像法：用圖像描述一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量變化的情況的方法。位移—時(shí)間圖像（s-t圖像）：用圖像描述位移隨時(shí)間變化的圖像。圖線上任意一點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)表示物體在某一時(shí)刻及所處的位置。注意：圖像不是物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，而是位移與時(shí)間的關(guān)系圖線。矢量和標(biāo)量在物理學(xué)中，像位移這樣的物理量叫作矢量，它既有大小又有方向；而像溫度、質(zhì)量、體積、長(zhǎng)度、時(shí)間、路程這些只有大小沒(méi)有方向的物理量，叫作標(biāo)量。矢量和標(biāo)量的算法遵從不同法則。典例精析例題：一支150m長(zhǎng)的搶險(xiǎn)救災(zāi)隊(duì)伍勻速前進(jìn)，隊(duì)長(zhǎng)從隊(duì)尾放出無(wú)人機(jī)到前方1000m處偵察受災(zāi)路況，拍照后立即返回，當(dāng)無(wú)人機(jī)返回隊(duì)長(zhǎng)處時(shí)，隊(duì)伍已前進(jìn)了200m.則在全過(guò)程中，無(wú)人機(jī)位移的大小和路程分別是多少?分析：畫出無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡圖，確定無(wú)人機(jī)的始、末位置，以及它由初始位置到末位置的運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度，即可求出無(wú)人機(jī)的位移和路程。解：無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示。由圖可知，無(wú)人機(jī)位移的大小為200m，路程為(1000×2-200)m=1800m.無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡一個(gè)物體的位移—時(shí)間圖像是一條與時(shí)間軸平行的直線，請(qǐng)表述該物體的運(yùn)動(dòng)情況。t/ss/mO位移—時(shí)間圖像是平行于t軸的直線表示的是：物體靜