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位移
 

位移(displacement)用位移表示物體(質點)的位置變化。定義為:由初位置到末位置的有向線段。其大小與路徑無關,方向由起點指向終點。它是一個有大小和方向的物理量,即矢量[1]

中文名: 位移

外文名: displacement

表達式; ΔX=X2-X1(末位置減初位置)

應用學科: 力學 數學

適用領域範圍 :運動學

作用 :表示物體(質點)的位置變化

定義

質點從空間的一個位置運動到另一個位置,它的位置變化叫做質點在這一運動過程中的位移。

位移是一個有大小和方向的物理量。位移是矢量,物體在某一段時間內,如果由初位置移到末位置,則由初位置到末位置的有向線段叫做位移。

位移的大小是運動物體初位置到末位置的直線距離。位移只與物體運動的始末位置有關,而與運動的軌跡無關。如果質點在運動過程中經過一段時間後回到原處,那麼,路程不為零而位移則為零.在國際單位制中,位移的單位為:米.此外還有:厘米、千米。[2]

計算公式

物體在某一段時間內,如果由初位置移到末位置,則由初位置到末位置的有向線段叫做位移。它的大小是運動物體初位置到末位置的直線距離;方向是從初位置指向末位置。位移只與物體運動的始末位置有關,而與運動的軌跡無關。如果質點在運動過程中經過一段時間後回到原處,那麼,路程不為零而位移則為零。 ΔX=X2-X1(末位置減初位置) 要注意的是 位移是直線距離,不是路程。

在國際單位制(SI)中,位移的主單位為:米。此外還有:厘米、千米等。勻變速運動的位移公式:x=v0t+1/2·at^2

勻變速運動速度與位移的推論:x=Vot+½at²

註:v0指初速度vt指末速度[3]

位移方向與速度方向

速度方向與位移方向沒有直接關係,只有在沒有返回(即向着一個方向運動)的直線運動中,速度的方向與位移的方向一定是相同。除此之外,速度方向與位移方向可能相同,也可能不同。例如,在豎直上拋運動中,物體上升時,速度方向(向上)與位移方向(向上)相同,下落過程中在落回拋出點前速度方向(向下)與位移方向(向上)相反,若過拋出點後還可以繼續下落,則此後速度方向(向下)又與位移方向(向下)相同。因此要具體情況具體判斷。

在曲線運動中,速度方向與位移方向大都不同。因為速度方向為軌跡的切線方向,與軌跡上任意兩點的連線(位移)方向多數成不為零的角。

位移方向由運動的起點(你所選擇的運動的開始點)指向運動的終點(即末時刻物體所在的點,起點只有一個,而末時刻則可以由問題確定,對應不同的時間段)。例如上述豎直上拋運動,起點是物體的拋出點,而終點則要看問題所給時間的長短,因為可以將整個運動過程分成幾段。

位移與路程的關係

區別

1、定義不同:位移是從起點到終點的一條有向線段,用來表示質點位置的變化;路程則是質點運動軌跡的長度

2、位移有大小、方向,是個矢量;路程只有大小,無方向,是一個標量

3、一般情況下,位移的大小不等於路程,只有質點做單方向的直線運動時,位移大小等於路程。[4]

聯繫

1、都是長度單位,國際單位都是米(m)。

2、都是描述質點運動的物理量。

3、同一運動過程的路程大小,不小於位移大小;在單向直線運動中,位移大小等於路程。

舉例說明

一個做圓周運動的物體,從一點出發,經過一圈回到起點,這時,物體的位移為0,但是路程是這個圓的周長。

練習題1

一個電子在勻強磁場中沿半徑為R的圓周運動。經過7秒轉了3圈回到原地,運動過程中位移大小的最大值和路程的最大值分別是( ) A , 7R,6πR。 B,21R,6πR。 C ,2R,6πR。 D,3R,6πR。

答案:C 【說明】在中位移最大值為直徑,所以為2R。路程最大值是圓周長的三倍,所以為6πR

練習題2

某中學軍訓拉練的隊伍在勻速,指導員騎自行車將掉隊的小王從隊尾送到隊前,又立即返回.當指導員回到隊尾時,隊伍已前進了200m,在這整個過程中,指導員的位移大小是__ m

答案:200   【說明】前進的路程即為位移了,所以200m

相關視頻

1、位移教學視頻

2、時間和位移

參考來源

  1. 路程與位移,高中物理網
  2. 位移的定義,快資訊網,2019-11-23
  3. 位移、加速度的計算公式,天星教育網
  4. 位移與路程的區別和聯繫,道客巴巴網