物理人教必修一1.1質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系.ppt

第一章運(yùn)動(dòng)的描述 學(xué)案1質(zhì)點(diǎn)參考系和坐標(biāo)系 全球定位系統(tǒng) GlobalPositionSystem GPS 是美國(guó)從本世紀(jì)70年代開(kāi)始研制 歷時(shí)20年 耗資200億美元 于1994年全面建成 具有在海 陸 空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng) 經(jīng)近10年我國(guó)測(cè)繪等部門(mén)的使用表明 GPS以全天候 高精度 自動(dòng)化 高效益等顯著特點(diǎn) 贏(yíng)得廣大測(cè)繪工作者的信賴(lài) 并成功地應(yīng)用于大地測(cè)量 工程測(cè)量 航空攝影測(cè)量 運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制 地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè) 工程變形監(jiān)測(cè) 資源勘察 地球動(dòng)力學(xué)等多種學(xué)科 從而給測(cè)繪領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)深刻的技術(shù)革命 學(xué)點(diǎn)1質(zhì)點(diǎn) 3 質(zhì)點(diǎn) 用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn) 叫做質(zhì)點(diǎn) 它是一種理想化的模型 4 將物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件一個(gè)物體能否看做質(zhì)點(diǎn)是由問(wèn)題的性質(zhì)決定的 只有當(dāng)物體的大小和形狀對(duì)所研究的問(wèn)題沒(méi)有影響或者影響很小可以忽略時(shí) 物體才可以看作質(zhì)點(diǎn) 1 一般地 要準(zhǔn)確描述物體上各點(diǎn)的位置及其位置隨時(shí)間變化情況不是一件容易的事 由于任何物體都有一定的大小和形狀 并且物體的各部分的運(yùn)動(dòng)情況一般不同 所以要準(zhǔn)確地描述物體上各點(diǎn)的位置及其隨時(shí)間變化情況是很困難的 2 在研究某些問(wèn)題時(shí) 可以忽略物體的大小和形狀例如 在研究汽車(chē)整體的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)可以忽略汽車(chē)各部分之間的運(yùn)動(dòng)差異 忽略汽車(chē)的大小和形狀 而用一個(gè) 點(diǎn) 的運(yùn)動(dòng)代替汽車(chē)的整體運(yùn)動(dòng) 5 質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化的物理模型 質(zhì)點(diǎn)只是實(shí)際物體的一種近似 是為了研究問(wèn)題的方便而進(jìn)行的科學(xué)抽象 它突出了事物的主要特征 抓住了主要因素 忽略了次要因素 使所研究的復(fù)雜問(wèn)題得到了簡(jiǎn)化 對(duì)實(shí)際物體或問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)抽象是一種普遍的研究方法 例1 以下幾種關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說(shuō)法中正確的是 A 質(zhì)點(diǎn)就是質(zhì)量很小的物體B 質(zhì)點(diǎn)就是體積很小的小物體C 一個(gè)物體能否看做質(zhì)點(diǎn)是由問(wèn)題的性質(zhì)決定的 只要物體的大小和形狀對(duì)所研究的問(wèn)題沒(méi)有影響或影響很小可以忽略 就可以看做質(zhì)點(diǎn)D 同一個(gè)物體在某些問(wèn)題中可看作質(zhì)點(diǎn) 而在另外的問(wèn)題中就不能看做質(zhì)點(diǎn) 解析 質(zhì)點(diǎn)只是實(shí)際物體的一種近似 它突出了物體的質(zhì)量 而忽略了物體的大小和形狀 一個(gè)物體能否被看做質(zhì)點(diǎn)是由問(wèn)題的性質(zhì)所決定的 而不是由物體的體積或質(zhì)量所決定的 脫離了研究的問(wèn)題而討論一個(gè)物體是否可看做質(zhì)點(diǎn)是沒(méi)有根據(jù)的 只有當(dāng)物體的大小和形狀對(duì)所研究的問(wèn)題沒(méi)有影響或影響很小可以忽略時(shí) 才可以看做質(zhì)點(diǎn) 所以在研究某些問(wèn)題 如自轉(zhuǎn)問(wèn)題 時(shí) 即使很小的物體也不可以看做質(zhì)點(diǎn) 而在另一些問(wèn)題中 即使很大的物體也可以看做質(zhì)點(diǎn) 如研究地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)問(wèn)題時(shí) 地球可以看做質(zhì)點(diǎn) 另外 同一物體 在不同的問(wèn)題中 有時(shí)可看做質(zhì)點(diǎn) 有時(shí)不能看做質(zhì)點(diǎn) 故本題中A B選項(xiàng)錯(cuò)誤 C D選項(xiàng)是正確的 評(píng)析 1 一個(gè)物體能否看做質(zhì)點(diǎn)是由所研究的問(wèn)題的性質(zhì)決定的 撇開(kāi)了所研究的問(wèn)題 就不能確定一個(gè)物體能否看作質(zhì)點(diǎn) 2 要確定一個(gè)物體能否看做質(zhì)點(diǎn) 首先要明確所研究的問(wèn)題是什么 進(jìn)而再明確物體的大小和形狀對(duì)所研究的問(wèn)題有無(wú)影響 只有物體的大小和形狀對(duì)所研究的問(wèn)題無(wú)影響或影響很小可以忽略 物體才能被看做質(zhì)點(diǎn) CD 1 研究下列哪種問(wèn)題時(shí) 其中的物體可以看做質(zhì)點(diǎn) A 研究航天飛機(jī)繞地球飛行一周的時(shí)間B 研究在斜坡上行駛的汽車(chē)通過(guò)斜坡的時(shí)間C 研究自由體操運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作D 研究一列火車(chē)通過(guò)某一路標(biāo)的時(shí)間 AB 學(xué)點(diǎn)2參考系 1 為什么在研究某一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí) 必須確定參考系呢 所謂研究物體的運(yùn)動(dòng)情況就是要確定運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)刻的位置以及物體的位置是如何移動(dòng)的 移動(dòng)方向 移動(dòng)大小及其快慢等 所以 首要的問(wèn)題是要確定物體的位置 而要確定一個(gè)物體的位置就必須參考其他物體 同學(xué)們能不借助于其他任何物體說(shuō)清自己家的具體位置嗎 顯然不能 同學(xué)們總不能只說(shuō)我的家在那里 其他人就能知道你家的住址而自行找到吧 另外 在濃霧籠罩的早晨 或在漆黑的夜晚 你看不見(jiàn)周?chē)魏谓ㄖ?你能確定自己所處的位置嗎 顯然 也是不能的 可見(jiàn) 必須借助于另外的物體才能確定一個(gè)物體所處的位置 所以 要研究一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)必須先確定參考系 這樣 確定物體的位置時(shí)才有了標(biāo)準(zhǔn) 也才能確定物體的相對(duì)位置 2 怎樣選取參考系選取參考系原則上是任意的 但實(shí)際問(wèn)題中 以研究問(wèn)題方便 對(duì)運(yùn)動(dòng)描述盡可能簡(jiǎn)單為原則 研究地面上物體的運(yùn)動(dòng) 通常取地面或相對(duì)地面不動(dòng)的物體為參考系 而研究行星的公轉(zhuǎn)情況時(shí) 通常以太陽(yáng)為參考系 3 運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性描述同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí) 若以不同的物體做為參考系 觀(guān)察結(jié)果可能不同 比較物體的運(yùn)動(dòng) 應(yīng)選擇同一參考系 評(píng)析 1 在解決有關(guān) 參考系是什么 的問(wèn)題時(shí) 必須抓住兩個(gè)要素 是什么物體在運(yùn)動(dòng) 二是該物體是怎樣運(yùn)動(dòng)的 2 你看到的物體的運(yùn)動(dòng)情況 往往是以你自己為參考系的 例2 圖1 1 1是特技跳傘運(yùn)動(dòng)員在空中的造型圖 當(dāng)運(yùn)動(dòng)員們保持該造型下落時(shí) 若其中一運(yùn)動(dòng)員以另一運(yùn)動(dòng)員為參考系 則他自己的運(yùn)動(dòng)情況是 當(dāng)他俯視大地時(shí) 看到大地迎面而來(lái) 這時(shí)的參考系是 圖1 1 1 解析 跳傘運(yùn)動(dòng)員在下落過(guò)程中 要保持該造型不變 以另一運(yùn)動(dòng)員為參考系 他是相對(duì)靜止的 當(dāng)他俯視大地時(shí) 看到大地迎面而來(lái) 是以他自己為參考系的 小小竹排江中游 巍巍青山兩岸走 這兩句詩(shī)描述的運(yùn)動(dòng)的參考系分別是 A 竹排 流水B 流水 青山C 青山 河岸D 河岸 竹排 D 2 學(xué)點(diǎn)3坐標(biāo)系 1 建立坐標(biāo)系的目的 為了定量地描述物體的位置 即物體的位置用坐標(biāo)表示 坐標(biāo)系建立的位置 坐標(biāo)系是建立在參考系上的 即坐標(biāo)原點(diǎn)一定是參考系上的點(diǎn) 當(dāng)參考系移動(dòng)時(shí) 坐標(biāo)系也隨之移動(dòng) 但坐標(biāo)軸的正方向保持不變 3 建立坐標(biāo)系的三個(gè)要素 即原點(diǎn) 正方向和單位長(zhǎng)度 在建立坐標(biāo)系時(shí) 除了標(biāo)明原點(diǎn)O 坐標(biāo)軸正方向 箭頭 坐標(biāo)軸上的刻度 單位長(zhǎng)度 外還要注明單位 4 一維坐標(biāo)系 直線(xiàn)坐標(biāo)系 和二維坐標(biāo)系 平面直角坐標(biāo)系 物體沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 可以以這條直線(xiàn)為x軸 在直線(xiàn)上規(guī)定原點(diǎn) 正方向和單位長(zhǎng)度 建立一維坐標(biāo)系 若物體在一個(gè)平面上運(yùn)動(dòng) 為了描述其位置 要建立二維坐標(biāo)系 即平面直角坐標(biāo)系 答案 建立直角坐標(biāo)系 x軸正方向表示東 y軸正方向表示北 則教室位置如圖所示 例3 從18m高的樓頂邊緣處豎直向上拋出一石子 上升5m后開(kāi)始下落 以?huà)伋鳇c(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn) 向上為坐標(biāo)軸的正方向 建立直線(xiàn)坐標(biāo)系 則石子在最高點(diǎn)時(shí)坐標(biāo)為x1 m 落地時(shí)坐標(biāo)為x2 m 解析 最高點(diǎn)位于坐標(biāo)原點(diǎn)正方向一側(cè)離原點(diǎn)5m處 故其位置坐標(biāo)為x1 5m 落地位置位于坐標(biāo)原點(diǎn)負(fù)方向一側(cè) 且距離坐標(biāo)原點(diǎn)18m 故落地位置的位置坐標(biāo)為x2 18m 質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化的物理模型 盡管不是實(shí)際存在的物體 但它是實(shí)際物體的一種近似 是為了研究問(wèn)題的方便而進(jìn)行的科學(xué)抽象 它突出了事物的主要特征 抓住了主要因素 忽略了次要因素 使所研究的復(fù)雜問(wèn)題得到了簡(jiǎn)化 在物理的研究中 理想模型 的建立 具有十分重要的意義 引入 理想模型 可以使問(wèn)題的處理大為簡(jiǎn)化而又不會(huì)發(fā)生大的偏差 在現(xiàn)實(shí)世界中 有許多實(shí)際的事物與這種 理想模型 十分接近 在一定條件下 作為一種近似 可以把實(shí)際事物當(dāng)作 理想模型 來(lái)處理 即可以將研究 理想模型 的結(jié)果直接地應(yīng)用于實(shí)際事物 例如在研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí) 由于地球的直徑 約1 3 10 km 比地球和太陽(yáng)之間的距離 約1 5 10 km 小得多 地球上各點(diǎn)相對(duì)于太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可以看做是相同的 即地球的形狀 大小可以忽略不計(jì) 在這種情況下 就可以直接把地球當(dāng)作一個(gè) 質(zhì)點(diǎn) 來(lái)處理 以后 同學(xué)們還會(huì)接觸到 光滑斜面 輕繩 硬桿 等物理模型 1 質(zhì)點(diǎn) 概念體現(xiàn)出的研究物理問(wèn)題的方法是什么 中學(xué)物理中可視為質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)物體有以下兩種情況 運(yùn)動(dòng)物體的大小跟所研究的問(wèn)題有關(guān)的距離相比可忽略不計(jì)時(shí) 可將物體看做質(zhì)點(diǎn) 如 地球的半徑遠(yuǎn)小于地球和太陽(yáng)間的距離 故研究地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí) 將地球看做質(zhì)點(diǎn) 火車(chē)長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于武漢到北京的距離 故研究火車(chē)從武漢到北京的時(shí)間時(shí) 將火車(chē)看做質(zhì)點(diǎn) 做平動(dòng)的物體 由于物體上各個(gè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的情況相同 可以選物體上任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)代替整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng) 做平動(dòng)的物體在研究其運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)時(shí) 可將它視為質(zhì)點(diǎn) 不能以物體的自身大小來(lái)決定物體是否可看成質(zhì)點(diǎn) 而是相對(duì)的 螞蟻很小 但研究其腿長(zhǎng)在哪個(gè)部位時(shí) 就不能將其看做質(zhì)點(diǎn) 不能說(shuō)平動(dòng)的物體一定能看做質(zhì)點(diǎn) 而轉(zhuǎn)動(dòng)的物體一定不能看做質(zhì)點(diǎn) 平動(dòng)的物體有時(shí)也不能看做質(zhì)點(diǎn) 如一列火車(chē)通過(guò)一座橋的時(shí)間 火車(chē)的長(zhǎng)度就得考慮 不能看做質(zhì)點(diǎn) 轉(zhuǎn)動(dòng)的物體有時(shí)也能看做質(zhì)點(diǎn) 如花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員 在滑冰時(shí)有很多轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)作 但在研究她在冰面上所走徑跡時(shí) 就可把她看做質(zhì)點(diǎn) 同一個(gè)物體在不同問(wèn)題中 有時(shí)可看做質(zhì)點(diǎn) 有時(shí)則不能看做質(zhì)點(diǎn) 例如 在畫(huà)前沖弧圈球 乒乓球 的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí) 乒乓球可看做質(zhì)點(diǎn) 而在研究如何