2. 位置变化的描述——位移名师教学设计2

第一章

运动的描述

第二节

位置变化的描述——位移

【教学目标】

1．理解位移的概念以及它与路程的区别。

2．学会在参考系上建立坐标系来定量确定物体位置以及位置的变化。

3．初步了解矢量和标量。[来源:学|科|网Z|X|X|K] 【教学难点】

对位移概念的理解，知道位移和路程的区别。

【教学难点】

某段时间在时间轴上的表示；位移的概念及其理解。

【教学过程】

很多勇士无法穿越塔克拉玛干沙漠，是因为在沙漠中没有任何标识，他们无法辨清他们所处的位置，去向，以及应该走什么路线。而这几个问题恰好就是用来描述物体位置及其变化的物理量。今天我们就主要来了解这样三个物理量：位置、位移和路程。

从上一节的知识我们知道，要描述一个物体的运动，首先要选定一个参考系。我们在选定了参考系以后，就可以来描述物体的运动情况。如何更准确地来描述物体的位置及位置变化呢？比如说你正沿着笔直的水泥路从学校大门向教学楼走来，如果问你的准确位置，你可以怎样描述呢？……

一般说来，为了定量地描述物体的位置变化，需要在参考系上建立适当的坐标系，用坐标值来表示物体的位置。

（一）坐标系

如：书中图1-2-5。甲虫在一条直线上运动，它任意时刻所处的位置，都可以由坐标值来表示它的位置。又如图1-2-6，在坐标纸上爬行的蚂蚁，它任何时刻的位置，即可用位置坐标表示。

讨论与交流：怎样建立坐标系来研究汽车、轮船与飞机的位置及其位置的变化呢？

分析：如果物体在一直线上运动（即在一维空间运动），则需建立直线坐标系，（例如汽车在平直的公路上行驶）；

如果物体在一平面内运动（即在二维空间运动），则需建立平面直角坐标系，（例如轮船在海面的运动）；

如果物体在三维空间内运动，则需建立三维直角坐标系，（飞行表演中的飞机）。

（二）位置、位移和路程

1．位置：运动物体在某时刻处在空间的某个点。坐标轴上的某一点即表示位置。

“位移”的引入：从北京到上海，我们可以选择不同的交通工具，火车、飞机、汽车等等。虽然选择的交通工具不同，所经过的路径不同，但初、末位置是一样的，即位置的变化时一样的。物理学中，把物体在一段时间内的位置变化称为位移，用从初位置到末位置的一条有向线段来表示。

2．位移：表示物体（质点）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。

观察：书中图1-2-7（a）、（b）

结论：物体经过一段时间的位移，与它经过的路径无关，只和它的初末位置有关。不管中间运动过程怎样，只要初末位置相同，物体的位移就相同。

⑴

位移由物体的初末位置决定，与物体的运动轨迹无关。

提问：位置和位移有什么关系呢？坐标轴上的某一点表示位置，那位移在坐标系中应当怎样表示呢？

分析：为了研究物体的位移，我们也可以通过建立坐标系，在坐标系上分析物体位移的变化。质点做直线运动时，我们可以先建立一个直线坐标系，物体（质点）的位置和位移可以在坐标系中表示出来。

如书中图1-2-8，物体沿直线由A点运动到B点，其中点A，点B即为物体在改时刻所处的位置，坐标分别为x1，x2，则:[ 位置：xA＝x1，

xB＝x2。

位移：A→B：△x= x2—x1 B→A：△x = x1- x2 ⑵位移计算式：

例：若图1-2-8中x1=2cm，

x2=5cm，求物体由A到B的位移，和由B到A的位移。

A→B：△x= x2—x1 =3cm B→A：△x = x1- x2 =-3cm 例题分析：位移Δx的“＋”“－”含义：Δx的“＋”“－”表示方向，不表示大小。

⑶“＋”表示位移的方向与所选的正方向相同；“－”表示与所选的正方向相反。

例：书中P7例题（先由学生独立完成，再分析讲解，着重强调位移方向问题。）

3．路程：物体运动轨迹的长度

4．位移和路程的关系：

位移的大小一般小于路程，只有在单向直线运动中两者相等。

（三）矢量和标量

“矢量和标量”的引入：从对位移的学习可以发现，在物理学中，对有些物理量的描述，不能只简单的指出它的大小，还要描述它的方向；而对有些物理量却只有大小，并没有方向，在物理学中，我们对这两种不同的物理量有严格的区别，并分别取名为“矢量”和“标量”。

1．矢量

⑴特点：既有大小，又有方向

如：力、速度等

注意：求解矢量时，大小和方向均要表示清楚。

⑵运算法则：平行四边形定则（在第二章将详细讨论平行四边形定则）

2．标量

⑴特点：只有大小，没有方向

如：时间、质量等

⑵运算法则：代数运算法则

讨论交流：P9 例题：

气球升到离地面80m高空时，从气球上掉下一物体，物体又上升了10 m高后才开始下落，规定向上方向为正方向．讨论并回答下列问题，体会矢量的表示方向．

(1)物体从离开气球开始到落到地面时的位移大小是多少米?方向如何?

(2)表示物体的位移有几种方式?其他矢量是否都能这样表示?注意体会“+”“－”号在表示方向上的作用．

解析：(1)-80m，方向竖直向下；(2)到现在有三种：语言表述法，如“位移的大小为80m，方向竖直向下”；矢量图法；“+”“一”号法，如“规定竖直向上为正方向，则物体的位移为-80m”．

〖课后习题〗

1、一物体从A点运动到B点，则（

）

A、物体的位移由物体运动的路程来决定

B、物体的位移就等于物体运动通过的路程

C、物体的位移的大小总是小于或等于物体运动的路程

2、一篮球从离地高4m的地方落下，被地面弹起后在高出地面1m的地方被人接住，则篮球在这一过程中的位移大小和方向分别是（

）

A、1m，向上

B、5m，向下

C、3m，向下

D、5m，向上

3、如图所示，物体沿两个半径为R的半圆弧由A运动到C，则它的位移和路程分别是（

）

A、0，0

B、4R、向西，2πR

C、4πR、向东，4R

D、4R向东，2πR

4、如图甲，一根细长的弹簧系着一个小球，放在光滑的桌面上．手握小球把弹簧拉长，放手后小球便左右来回运动，B为小球向右到达的最远位置．小球向右经过中间位置O时开始计时，其经过各点的时刻如图乙所示。若测得OA=OC=7cm，AB=3cm，则自0时刻开始，小球：

a．0.2s内发生的位移大小是____ ，方向向_______，

经过的路程是_____。

b．0.6s内发生的位移大小是_____，方向向_______，经过的路程是______。

c．0.8s内发生的位移是_________，经过的路程是__________。

d．1.0s内发生的位移大小是____ ，方向向_______，经过的路程是_______。

5、如图所示为A、B、C三个物体作直线运动的s-t图。由图可知：

_____物体作匀速直线运动；

_____ 物体作变速直线运动；

______ 物体运动过程中，方向发生了改变。

A、B、C位移和总路程分别是：

〖课堂随想录〗

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