第 2 节 质点和位移[要点导学]1.质点:在某些情况下,在研究物体的运动时,不考虑其形状和大小,把物体看成是一个具有质量的点,这样的物体模型称为“质点”。 “质点”就是其中“物体”的一种最简单模型;。需要注意的是,⑴ “质点”是一种为了研究方便而引入的“理想模型”,是一种最简单的模型(以后还会遇到弹性体模型、弹簧振子模型等等)。⑵ “质点”是模型,不可能在任何情况下都能够代替真实的物体。因此,要通过教材、例题及习题,知道什么情况下可以用质点模型,要逐渐积累知识,而不必一开始就去死记硬背。2.位移⑴ 定义:从初位置到末位置的有向线段,叫做位移。⑵ 物理意义:位移是表示位置变动(变化)的物理量。⑶ 位移是矢量,既有大小又有方向。矢量相加和标量相加遵从不同的法则(以后将会学到)。注意:位移和路程是两个不同的物理量。位移是矢量,而路程是标量。物体只有做单方向的直线运动时,位移大小才等于路程,对曲线运动,位移大小一定小于路程。3.很多同学可能对物理学里引入“位移矢量”来研究运动觉得迷惑不解。当物体做曲线运动时,位移直线段与走过的“路径轨迹”完全不同,位移大小跟“路程”数值也大不相同,尤其是当物体走一封闭曲线如一圆周时,路程可以很大,而位移却总是为零,有人觉得很荒谬。其实这只是初学时的一种错觉,物理学家也是经过长期研究才克服“常识思维”的桎梏找到“位移”这个有效的物理量的。确实,人走路的劳累程度、汽车耗油的多少是跟路程大小有关,但是只有位移才能仅由初、末位置唯一确定。而研究物体运动的目的就是找到“确定物体在任意时刻的位置”的方法。注意:无论物体是做直线运动还是曲线运动,一段“无限小”的运动,其位移与路径总是可以看成重合,而用“高等数学”工具来研究物理,都是从研究“无限小运动”着手,因此,位移也可以用来研究曲线运动。4.如果是直线运动,则位移 s 和初、末位置坐标 x1 、x2的关系十分简单:s=x2 - x1。而且此式有着丰富的含义:s 的数值表示位移的大小,s 的正负表示位移的方向——正表示位移 s的方向与 x 轴的正方向相同,负表示位移 s 的方向与 x 轴的正方向相反。[范例精析]例 1 在研究火车从上海站到苏州或南京站的运动时间(通常只须精确到“分”),能不能把火车看成质点?在研究整列火车经过一个隧道的时间(通常精确到“秒”),能不能把火车看成质点?由此你得出什么看法?解析:前者可以,后...