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文檔簡介

第一章運動的描述

第二節(jié)位置位移我國西部的塔克拉瑪干沙漠(如圖所示),遠眺不見邊際,抬頭不見飛鳥,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”。

如果一支探險隊要進入該沙漠探險,那么他們需要弄清楚三個重要的問題:身處何方?要去哪里?最佳路線是什么?而這三個問題涉及描述物體運動的三個物理量: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、移動的臺風(fēng)、飛行的火箭等。位置是指運動質(zhì)點某一時刻在空間所處的地方。

為了表示運動質(zhì)點的位置,首先應(yīng)該選取一個參考系,然后在參考系上建立坐標(biāo)系。質(zhì)點的位置,可由質(zhì)點在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)來確定。物體做直線運動時,其位置可用直線坐標(biāo)系的坐標(biāo)x表示。當(dāng)x>0時,表示質(zhì)點的位置在原點的右邊;當(dāng)x<0時,表示質(zhì)點的位置在原點的左邊。如圖所示,一個物體從點A運動到點B,點A的位置可以用坐標(biāo)xA=2m表示,點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動時,其位置可用平面直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)來表示。用坐標(biāo)表示物體做直線運動的位置位移質(zhì)點在運動過程中,它的位置隨時間不斷地變化,那么怎樣表示質(zhì)點位置的變化呢?如果我們計劃從廣州白云國際機場到佛山祖廟,我們可以用手機導(dǎo)航軟件選擇出行路線。打開導(dǎo)航軟件,輸入出發(fā)地點“廣州白云國際機場”和目的地“祖廟”后,軟件界面上會顯示出多條不同的路線(如圖所示)。手機導(dǎo)航軟件界面我們知道,路程是物體運動軌跡的長度,在上例中,我們所選擇的出行路線不同,經(jīng)過的路程也就不同。為此,我們需要引入一個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運動到末位置B時,盡管可以沿不同的軌跡、經(jīng)歷不同的路程,但位置變動的大小和方向是確定的,在物理學(xué)中就用位移來表示質(zhì)點的位置變化。位移用從物體運動的起始位置指向末位置的有向線段來表示。如圖所示,質(zhì)點從點A運動到點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

來表示,其大小就是有向線段AB的長度,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)點的位移與運動路徑無關(guān),只與始、末位置有關(guān)。位移與路程不同,路程是質(zhì)點運動軌跡的長度(如圖中從A

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

物體做直線運動的位置和位移

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,用來表示物體位置的變化是質(zhì)點運動軌跡的長度有向線段的箭頭表示位移的方向沒有方向聯(lián)系1、二者單位相同,都是“米”;2、只有物體做單向直線運動時,其位移大小才和路程相位移—時間圖像當(dāng)質(zhì)點做直線運動時,可以把位置看成是一種特殊的位移,即物體相對于坐標(biāo)原點的位移,它的起點在坐標(biāo)原點,終點在該時刻物體所在的位置。我們可以用多種方法來描述一個物理量隨另一個物理量變化的情況,如在上述問題中,我們用列表的方法描述小車P的位置隨時間變化的情況;我們也可以以時間t為橫坐標(biāo),以位移s為縱坐標(biāo),通過在坐標(biāo)紙上描點作圖的方法來描述小車P的位移隨時間變化的情況。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相對于坐標(biāo)原點在時間t內(nèi)的位移。小車P的位移一時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)中研究問題的一種常用方法??偨Y(jié):圖像法:用圖像描述一個物理量隨另一個物理量變化的情況的方法。位移—時間圖像(s-t圖像):用圖像描述位移隨時間變化的圖像。圖線上任意一點的橫縱坐標(biāo)表示物體在某一時刻及所處的位置。注意:圖像不是物體的運動軌跡,而是位移與時間的關(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、長度、時間、路程這些只有大小沒有方向的物理量,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長的搶險救災(zāi)隊伍勻速前進,隊長從隊尾放出無人機到前方1000m處偵察受災(zāi)路況,拍照后立即返回,當(dāng)無人機返回隊長處時,隊伍已前進了200m.則在全過程中,無人機位移的大小和路程分別是多少?分析:畫出無人機的運動軌跡圖,確定無人機的始、末位置,以及它由初始位置到末位置的運動軌跡的長度,即可求出無人機的位移和路程。解:無人機的運動軌跡,如圖所示。由圖可知,無人機位移的大小為200m,路程為(1000×2-200)m=1800m.無人機的運動軌跡一個物體的位移—時間圖像是一條與時間軸平行的直線,請表述該物體的運動情況。t/ss/mO位移—時間圖像是平行于t軸的直線表示的是:物體靜

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