师:同学们,今天我们一起学习高一粤教版物理第一单元第二节位置位移,主要学习位置、位移、时间图像这三个内容。首先思考一个问题,假如你在塔克拉玛干沙漠的A点,一起探险的同伴通过对讲机说,他在离你500米的地方,你能快速找到他吗?同伴应该在以A点为圆心的圆周上,你能判断他在圆周哪一点吗?显然不能。那怎么办呢?为解决这个问题,我们先学习位置这个概念。

  思考这样一个问题,在一条直路上,你从图书馆的O点出发,先后经过距离O点2米、5米的A点和B点,然后掉头,最后来到距离图书馆2米后面的C点。有什么办法能快捷确定这些位置呢?我们可以建立直线坐标系,以O点为起点,建立OX轴,以1米为单位长度,在坐标轴上标出各个坐标值。这样就可以描述位置了,A点就是XA = 2米,B点就是XB = 5米,C点就是XC = -2米。但这是直线运动,如果在平面中,比如在操场里,你怎样确定自己的位置呢?这时运动不一定在同一直线,就要用到直角坐标系,也就是平面坐标系。同样,如果要确定飞机、火箭在空间的位置,就需要用到空间坐标系。

  那怎样描述运动过程中物体在空间位置的变化呢?来看导航图,质点从一个位置沿不同路径运动到另一个位置时,什么相同,什么不同?从白云机场到祖庙有三条路径,一条免费,一条距离最近,一条时间最短。这三条路径有什么共同点和不同点呢?对,它们起点和终点相同,但轨迹不同。我们把它抽象成一个图,假设某同学沿红、蓝、橙三个路径从起点到终点,三种路径的路程明显不同,回顾一下,路程是什么?是运动轨迹的长度。这三种路径路程不同,但有什么共同点呢?对,位置变化相同。从上述分析可知,物体从起点沿红、蓝、橙三个路径运动过程,路程不一样,但位置变化相同。那用什么物理量来描述物体在空间位置的变化呢?如图,可以从起点做一条有限线段指向终点,这个有限线段就称为位移。要注意,这个有限线段既有大小,大小就是线段长度,又有方向,从起点指向终点。像位移这样既有大小又有方向的物理量,我们称为矢量,比如前面学过的力就是矢量。而路程、时间、质量,这些物理量只有大小,没有方向,我们称为什么量呢?称为标量,还有前面学过的密度也是标量。

  下面分析一个具体问题,假如你从南往正北走了6米,那么位移大小是6米,方向沿正北方向,用蓝色箭头表示位移。同样,假如你继续往正东方向走了8米,位移大小就是8米,方向沿正东方向。那整个过程的位移是多少呢?我们可以做一个有向线段,从起点指向终点,这段位移大小是多少,方向怎么表达呢?根据勾股定理可知,这个角度应该是53度,位移大小是10米,方向是北偏东53度。也就是说,要表达位移这个矢量,不仅要给出大小,还要给出方向。

  再利用位移概念解决生活中的实际问题,如图所示圆形大花坛的环形道,半径是r。某个人从A点出发,以速度v沿跑道健身,经过一段时间,刚好来到A点对面的B点。我们要求这个人在这段时间内的位移和路程。根据题意,这个人在这段时间的位移是从A指向B,做一个有限线段,长度就是2r,即圆的直径,方向从A指向B。路程呢,路程是半圆,根据数学知识,半圆就是这段轨迹的长度,所以路程是πr。

  继续拓展,让这个人继续向前跑2r,再往垂直方向走2r,来到C点,整个过程的位移怎么表达呢?可以做一个有向线段,从A指向C,这个线段长度就是位移大小,用勾股定理可得S1 = √(2r)2 + (4r)2 = 2√5r,方向从A指向C。

  回到图书馆的情境,从A移到B,怎样在坐标轴上表示位移呢?可以这样表示,从A移到B,位移用XB - XA = 3米,因为3米大于0,表示位移方向跟X轴正方向相同,比如规定向东为正,就表示向东。同样,第二段位移,从B到C,这段位移S2 = XC - XB = -7米,这个负号表示什么意思呢?小于0,表示位移方向跟X轴正方向相反,也就是跟规定的正方向相反,就是向西。所以可以通过一个带正负号的数值来表示位移大小和方向,正号表示与规定正方向相同,负号表示与规定正方向相反。

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《物理 必修1 第1章 第二节 位置 位移 逐字稿-2,995字 第5版》.docx
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