2021-11-13 18:33:25

位移

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位移(displacement)用位移表示物体(质点)的位置变化。

定义为:由初位置到末位置的有向线段。其大小与路径无关,方向由起点指向终点。它是一个有大小和方向的物理量,即矢量。

基本信息

  • 中文名

    位移

  • 外文名

    displacement

  • 表达式

    ΔX=X2-X1(末位置减初位置)

  • 应用学科

    物理学

  • 适用领域范围

    运动学

  • 作用

    表示物体(质点)的位置变化

折叠 编辑本段 定义

位移(displacement) 质点的位置变动,用连接先后两位置的有向线段表示,如图所示,在瞬时t质点位于Q点,瞬时t+△t位于Q′点,则矢量表示质点从t时刻开始在△t时间间隔内的位移。它等于Q′点的矢径与Q点的矢径之差,即

r=r(t+△t)-r(t)

与此同时,质点在△t时间间隔内由Q点沿轨迹曲线运动到Q′,所经过的路程是弧长(标量)。因此,位移和路程是两个不同的概念。当△t很小,位移矢量的模和路程的差为高阶小量;当△t→0,两者相等。[1]

折叠 编辑本段 计算公式

物体在某一段时间内,如果由初位置移到末位置,则由初位置到末位置的有向线段叫做位移。它的大小是运动物体初位置到末位置的直线距离;方向是从初位置指向末位置。位移只与物体运动的始末位置有关,而与运动轨迹无关。如果质点在运动过程中经过一段时间后回到原处,那么,路程不为零而位移则为零。

ΔX=X2-X1(末位置减初位置) 要注意的是 位移是直线距离,不是路程

国际单位制(SI)中,位移的主单位为:米。此外还有:厘米千米等。匀变速运动的位移公式:x=v0t+1/2·at^2

匀变速运动速度与位移的推论:x=Vot+½at²

注:v0指初速度vt指末速度

折叠 编辑本段 各项关系

位移方向与速度方向

速度方向与位移方向没有直接关系,只有在没有返回(即向着一个方向运动)的直线运动中,速度的方向与位移的方向一定是相同。除此之外,速度方向与位移方向可能相同,也可能不同。例如,在竖直上抛运动中,物体上升时,速度方向(向上)与位移方向(向上)相同,下落过程中在落回抛出点前速度方向(向下)与位移方向(向上)相反,若过抛出点后还可以继续下落,则此后速度方向(向下)又与位移方向(向下)相同。因此要具体情况具体判断。

曲线运动中,速度方向与位移方向大都不同。因为速度方向为轨迹的切线方向,与轨迹上任意两点的连线(位移)方向多数成不为零的角。

位移方向由运动的起点(你所选择的运动的开始点)指向运动的终点(即末时刻物体所在的点,起点只有一个,而末时刻则可以由问题确定,对应不同的时间段)例如上述竖直上抛运动,起点是物体的抛出点,而终点则要看问题所给时间的长短,因为可以将整个运动过程分成几段。

位移向量与路径距离

在工业中,特别是受压和受热设备经常会用到"位移"概念,此时的位移,主要是指设备制定部位相对受压、受热、泄压、受冷之前的相对位置量的变化,通常用轴向位移、径向位移、膨胀指数等术语表示。

折叠 编辑本段 区别联系

项目位移路程
区别物理意义是一条有向线段,表示质点的位置变化表示物体轨迹运动的长度。
方向性

(1)是矢量,有大小和方向。

(2)由起始位置到末位置的方向为位移的方向。

(3)这一矢量线段的长为位移的大小。

(4)遵守平行四边形定则

(1)是标量,只有大小,没有方向。

(2)物体运动轨迹的长短,即为路程的大小。

(3)遵从算术计算

联系

(1)都是长度单位,国际单位都是米(m)。

(2)都是描述质点运动的物理量。

(3)同一运动过程的路程大小,不小于位移大小;在单向直线运动中,位移大小等于路程。

折叠 编辑本段 举例说明

一个做圆周运动的物体,从一点出发,经过一圈回到起点,这时,物体的位移为0,但是路程是这个圆的周长。

折叠 编辑本段 练习题

折叠 练习题1

一个电子在匀强磁场中沿半径为R的圆周运动。经过7秒转了3圈回到原地,运动过程中位移大小的最大值和路程的最大值分别是( )

A , 7R,6πR。 B,21R,6πR。 C ,2R,6πR。 D,3R,6πR。

答案:C

【说明】在圆中位移最大值为直径,所以为2R。路程最大值是圆周长的三倍,所以为6πR

折叠 练习题2

某中学军训拉练的队伍在匀速,指导员骑自行车将掉队的小王从队尾送到队前,又立即返回.当指导员回到队尾时,队伍已前进了200m,在这整个过程中,指导员的位移大小是__ m

答案:200

【说明】前进的路程即为位移了,所以200m

参考资料
  • 1. 高为炳 - 《中国大百科全书》 / 高为炳.《中国大百科全书》74卷(第一版)力学 词条:位移:中国大百科 - 中国大百科全书出版社 , 1987 . 493.

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