二、位置变动的描述 位移

研究物体的运动,就是要知道物体的位置怎样随时间而变动。这一节先介绍时间和时刻的概念,然后学习怎样描述位置的变动。

时间和时刻 比如上午 8 时开始上课,到 8 时 45 分下课,这里的 8

时和 8 时 45 分就是这一节课开始和结束的时刻,这两个时刻之间相隔 45 分钟,就是上课所经历的时间。

用时间轴上的点表示时刻,表示时刻的两点之间的距离就表示所经历的时间。图 4-2 就是将上午第一节和第二节课的上、下课的时刻标在时间轴上。时间轴上开始计时的时刻可以根据问题的需要任意确定。

时间的法定计量单位是秒、分、时。在实验室中常用停表来测量时间。在比较精确地研究物体的运动情况时,需要测量和记录很短的时间,在学校的实验室中常用打点计时器和频闪照相的方法来测量,我们在学生实验中就要练习使用打点计时器。

我国运动员王军霞在万米比赛中,以 29 分 31.78 秒的成绩打破了该项世界记录。这个成绩的数据是时间还是时刻?

从北京开往天津的某次列车,每天 15 时 25 分开车,这指的是时间还是时刻?

位移 由北京去上海,你可以选择不同的交通路线,可以乘火车,也可以乘飞机,还可以先乘火车或汽车再换乘轮船,这些公路、铁路及空中或海上航线的长度都不相同,但是就位置的变动来说,你总是由初位置北京到达东南方向直线距离约 1080 千米的上海(图 4-3)。

在物理学中用一个叫做位移的物理量来表示质点的位置变动。设质点 由初位置 A,经过一段时间运动到末位置 B,从初位置 A 指向末位置 B 的有向线段 AB,就可以用来表示质点在这段时间内发生的位移。有向线段的长度表示位移的大小,有向线段的方向表示位移的方向。位移既有大小,也有方向,所以它和力一样,也是矢量,通常用 s 表示位移。

位移和路程不同,路程是质点实际运动轨迹的长度。在图 4-3 中,质点的位移是有向线段 AB,而路程是曲线 ACB 或 ADB 的长度。路程只有大小没有方向,是标量。

城市内的出租汽车,司机是按位移还是按路程收费的? 在什么样的运动中位移的大小和路程总相等?