C. 2π(R + r) 向东,2π(R + r) D. 2 (R + r) 向东,π(R + r)
提示 从位移和路程的概念出发进行分析。
解析 位移是由初位置指向末位置的矢量,其大小等于A、C间的距离,即
s=2r + 2R = 2 (R + r);方向由A指向B,即向东。路程是标量,其大小等于两半圆弧长度之和,即 s′=πr+πR=π(R + r),没有方向。选项D正确。
点悟 弄清位移和路程的含义以及它们的区别,是正确做出判断的关键。物理概念是研究物理规律、解决物理问题的基础,要正确理解,切不可掉以轻心。
例3 一个皮球从5m高的地方落下,若碰到地面后又反弹起1m高,则皮球通过的路程是多少?皮球的位移又是如何?若皮球经过一系列碰撞后,最终停在地面上,则在整个运动过程中皮球的位移又是多少?
提示 计算位移时,只需关注物体的初、末两位置;而计算路程时必须关注物体的运动过程。
解析 如图1-11所示,皮球从5m高的地方落下,碰到地面后又反弹起1m高,则皮球通过的路程是5m+1m=6m;皮球运动到了初始位置下方5m-1m=4m处,故皮球位移的大小等于4m,方向竖直向下。若皮球经过一系列碰撞后,最终停在地面上,则皮球运动到了初始位置下方5m处,故皮球位移的大小等于5m,方向仍是竖直向下。
点悟 分析物理问题要有一定的空间想象力,必要时可画草图帮助思考。 例4 一质点在x轴上运动,各个时刻的位置坐标如下表:
1m 图1-11
位移 5m t/s x/m 0 0 1 5 2 -4 3 -1 4 -7 5 1 则此质点开始运动后, (1)几秒内位移最大? (2)几秒内路程最大?
提示 注意初始时刻质点位于坐标原点,质点位移的起点在坐标原点。 解析 位移最大时,质点距离原点的距离最大。由表中提供的数据可知,此质点开始运动后4s内位移最大,是7m。质点的位置坐标在不断变化,说明它在不断运动,所以此质点开始运动后5s内路程最大。
点悟 有的同学可能会认为该质点在开始运动后1s内位移最大,而7s内位移却是最小,因为1s内位移为5m,4s内位移为-7m,5>-7。其实,位移的大小要看其绝对值,正负号只能表示它的方向。-7m表示位移大小为7m,负号表示位移方向沿x轴的负方向。
七、课堂训练:
1.下列关于匀速直线运动的说法中正确的是( ) A.匀速直线运动是速度不变的运动。 B.匀速直线运动的速度大小是不变的。
C.任意相等时间内通过的位移都相同的运动一定是匀速直线运动。 D.速度方向不变的运动一定是匀速直线运动。
2.关于质点作匀速直线运动的位移-时间图象以下说法正确的是( ) A.图线代表质点运动的轨迹。 B.图线的长度代表质点的路程。
C.图象是一条直线,其长度表示质点的位移大小,每一点代表质点的位置 D.利用s-t图象可知质点任意时间内的位移,发生任意位移所用的时间。 3.如图示,是A、B两质点沿同一条直线运动的位移图象,由图可知( ) A.质点A前2s内的位移是1m 。 B.质点B第1s内的位移是2m。
C.质点A、B在8s内的位移大小相等。 D.质点A、B在4s末相遇。
八、课后作业:
1.下列关于匀速直线运动的说法中正确的是( ) A.匀速直线运动是速度不变的运动。 B.匀速直线运动的速度大小是不变的。
C.任意相等时间内通过的位移都相同的运动一定是匀速直线运动。 D.速度方向不变的运动一定是匀速直线运动。
2.如图所示为甲、乙两质点作直线运动的位移-时间图象,由图象可知( )
A.甲、乙两质点在1s末时相遇。
B.甲、乙两质点在1s末时的速度大小相等。 C.甲、乙两质点在第1s内反方向运动。 D.在第1s内甲质点的速率比乙质点的速率要大。