2 时间和位移

为了描述质点的运动，我们还要对时刻和时间等这样一些耳熟能详的词语，有更为确切的认识。

时刻和时间间隔

时刻和时间间隔既有联系又有区别。我们说上午8时上课、8时45分下课，这里的“8时”“8时45分”是这节课开始和结束的时刻，而这两个时刻之间的45分钟，则是两个时刻之间的时间间隔（图1.2-1）。在表示时间的数轴上，时刻用点表示，时间间隔用线段表示。我们平时说的“时间”，有时指的是时刻，有时指的是时间间隔，要根据上下文认清它的含义。

路程和位移

一个人从北京去重庆，可以选择不同的交通方式。既可以乘火车，也可以乘飞机，还可以先乘火车到武汉，然后乘轮船沿长江而上。显然，在这几种情况下，他所通过的路线，也就是他运动的轨迹是不一样的。

路线，也就是他运动的轨迹是不一样的。我们在初中已经知道，路程（path）是物体运动轨迹的长度，可见他所经过的路程也不相同。但是，就位置的变动来说，无论使用什么交通工具、走过了怎样不同的路程，他总是从北京到达了西南方向直线距离约1300 km的重庆，即位置的变动是相同的（图1.2-2）。

旅行时运动的方向在不断改变，旅行路程的长短并不涉及运动的方向。

当物体从某一点A运动到另一点B时，尽管可以沿不同的轨迹、走过不同的路程，但位置的变动是相同的。在物理学中用一个叫做位移（displacement）的物理量来表示物体（质点）的位置变化。我们从初位置到末位置作一条有向线段，用这条有向线段表示位移，如图1.2-3中的l。

矢量和标量

在物理学中，像位移这样的物理量叫做矢量（vector）。它既有大小又有方向；而温度、质量这些物理量叫做标量（scalar），它们只有大小，没有方向。

矢量相加与标量相加遵从不同的法则[1]。例如，一个袋子中原来有20kg大米，又放入10kg大米，那么现在大米的质量是30kg。也就是说，两个标量相加遵从算术加法的法则。矢量相加的法则与此不同。我们考虑下面的问题。

思考与讨论

一位同学从操场中心A出发，向北走了40 m，到达C点，然后又向东走了30 m，到达B点。在纸上用有向线段表明他第一次、第二次的位移和两次行走的合位移（即代表他的位置变化的最后结果的位移）。

三个位移的大小各是多少？你能通过这个实例总结出矢量相加的法则吗？

直线运动的位置和位移

在本章和后面三章中，我们主要研究直线运动。如图1.2-4所示，在物体运动的直线上建立x轴，物体在时刻t_l处于位置x₁，在时刻t₂运动到位置x₂。那么，物体的位移l等于两个位置的坐标变化，即

l＝x₂－x₁

由于常用∆x表示x₂－x₁，所以，在研究直线运动时，也可以用∆x（或∆y、∆z）表示位移，记为

∆x＝x₂－x₁

问题与练习

1．以下各种说法中，哪些指时间？哪些指时刻？

A．列车员说：“火车8点42分到站，停车8分。”

B．“您这么早就来啦，等了很久吧！”

C．“前3秒”“最后3秒”“第3秒末”“第3秒内”。

2．某市出租汽车的收费标准有1.20元/公里、1.60元/公里、2.00元/公里……其中的“公里”说的是路程还是位移？

3．田径场跑道周长是400 m。

（1）百米赛跑选用跑道的直道部分，运动员跑完全程的路程是多少？位移大小是多少？

（2）在800 m跑比赛中，不同跑道的运动员跑完全程的路程相同吗？跑完全程的位移相同吗？请结合田径比赛的规则想一想。

4．从高出地面3m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5m后回落，最后到达地面（图1.2-6）。分别以地面和抛出点为原点建立坐标系，方向均以向上为正，填写以下表格。

发布时间：2015/9/15 下午10:21:49  阅读次数：1196