質(zhì)點參考系和坐標系

1、1.1 1.1 質(zhì)點質(zhì)點 參考系和坐標系參考系和坐標系自然界一切事物都在自然界一切事物都在如何描述物體的運動？如何描述物體的運動？一、物體和質(zhì)點一、物體和質(zhì)點 誰能準確描述下列物體的運動？ 如： 雄鷹在空中翱翔 足球的飛滾 樹葉、紙張的飄落 騎行中的自行車難道我們真的無法描述物體的運動？ 例：劉翔110米跨欄 火車在城市之間運行 我們在處理這些問題時，常常不考慮我們在處理這些問題時，常常不考慮物體各部分的差異，把物體簡化成沒有物體各部分的差異，把物體簡化成沒有大大小小、形狀形狀的點，或者說用一個有的點，或者說用一個有質(zhì)量質(zhì)量的點的點來代替物體。來代替物體。（1）質(zhì)點的定義）質(zhì)點的定義用來用來代

2、替代替 物體的有物體的有質(zhì)量質(zhì)量的點叫做質(zhì)點。的點叫做質(zhì)點。實際物體運動的描述實際物體運動的描述質(zhì)點運動的描述質(zhì)點運動的描述名詞解釋名詞解釋 突出主要因素，忽略次要因素，將實際問突出主要因素，忽略次要因素，將實際問題簡化為物理模型，是研究物理學問題的基本題簡化為物理模型，是研究物理學問題的基本思維方法之一，這種思維方法叫理想化方法。思維方法之一，這種思維方法叫理想化方法。 質(zhì)點就是利用這種思維方法建立的一個理質(zhì)點就是利用這種思維方法建立的一個理想化物理模型。實際上不存在想化物理模型。實際上不存在理想化方法理想化方法名詞解釋名詞解釋（2 2）質(zhì)點的特點：）質(zhì)點的特點：無無大小、無形狀、無體積、有

3、質(zhì)量。大小、無形狀、無體積、有質(zhì)量。質(zhì)點是一種質(zhì)點是一種理想化的理想化的物理模型物理模型：突出問題突出問題的主要的主要方面方面（）而而忽略了次要忽略了次要因因素素( (。（3）質(zhì)點的條件）質(zhì)點的條件 物體的形狀、大小可忽略時，一般可以看作質(zhì)點物體的形狀、大小可忽略時，一般可以看作質(zhì)點 例如：例如：研究地球的公轉(zhuǎn)研究地球的公轉(zhuǎn) 拋出去的手榴彈在空中的運動拋出去的手榴彈在空中的運動 例如：例如：平直公路上行駛的汽車，平直公路上行駛的汽車， 分析：分析：車身上各部分的運動情況相同，當車身上各部分的運動情況相同，當我們把汽車作為一個整體來研究它的運動的時我們把汽車作為一個整體來研究它的運動的時候，就可

4、以把汽車當作質(zhì)點。候，就可以把汽車當作質(zhì)點。平動的物體平動的物體一般一般可以看作質(zhì)點可以看作質(zhì)點物體物體只只做轉(zhuǎn)動時，不做轉(zhuǎn)動時，不能看做質(zhì)點能看做質(zhì)點例如：例如：乒乓球在空中只乒乓球在空中只做旋轉(zhuǎn)運動時做旋轉(zhuǎn)運動時 一個物體能否看成質(zhì)點，是由一個物體能否看成質(zhì)點，是由問題的性質(zhì)問題的性質(zhì)決定的，取決于它的形狀和大小在所研究問題決定的，取決于它的形狀和大小在所研究問題中是否可以忽略不計，而跟自身中是否可以忽略不計，而跟自身體積體積的大小、的大小、質(zhì)量質(zhì)量的多少和運動的多少和運動速度速度的大小無關(guān)。的大小無關(guān)?？偨Y(jié)總結(jié) 一般來說，可以把撐桿跳高運動分為如下一般來說，可以把撐桿跳高運動分為如下幾個

5、階段：幾個階段：助跑、撐桿起跳、越過橫桿助跑、撐桿起跳、越過橫桿。在下。在下列幾種情況下運動員能否看作質(zhì)點，從中體會列幾種情況下運動員能否看作質(zhì)點，從中體會質(zhì)點模型的建立過程。質(zhì)點模型的建立過程。 （1）教練員針對訓練錄像糾正運動員的錯誤時，）教練員針對訓練錄像糾正運動員的錯誤時，能否將運動員看成質(zhì)點？能否將運動員看成質(zhì)點？ （2）分析運動員的助跑速度時，能否將其看成）分析運動員的助跑速度時，能否將其看成質(zhì)點？質(zhì)點？ （3）測量其所跳高度（判斷其是否打破記錄）測量其所跳高度（判斷其是否打破記錄）時，能否將其看成質(zhì)點？時，能否將其看成質(zhì)點？不能。不能。糾正錯誤動作時不能忽略運動員的形狀和大小。糾

6、正錯誤動作時不能忽略運動員的形狀和大小。能。能。分析助跑速度時，可以忽略運動員的姿勢及動作。分析助跑速度時，可以忽略運動員的姿勢及動作。能。能。 例如：例如：一列火車從北京開到上海，研究火一列火車從北京開到上海，研究火車的運行的時間，能否將火車看成質(zhì)點車的運行的時間，能否將火車看成質(zhì)點? 而火車過橋時，計算火車過橋的時間，能而火車過橋時，計算火車過橋的時間，能否將火車看成質(zhì)點？否將火車看成質(zhì)點？同一物體在不同情況下有時可看作同一物體在不同情況下有時可看作質(zhì)點，有時不可看作質(zhì)點質(zhì)點，有時不可看作質(zhì)點。是不是很小的物體才能看成質(zhì)點，很大的物體不能看是不是很小的物體才能看成質(zhì)點，很大的物體不能看成質(zhì)

7、點？成質(zhì)點？物體本身的尺寸大小不是能否看作質(zhì)點的標準物體本身的尺寸大小不是能否看作質(zhì)點的標準下列關(guān)于質(zhì)點的說法中，正確的是下列關(guān)于質(zhì)點的說法中，正確的是( )( )A.A.質(zhì)點就是體積很小的物體質(zhì)點就是體積很小的物體B.B.只有做直線運動的物體才能看成質(zhì)點只有做直線運動的物體才能看成質(zhì)點C.C.任何物體在一定的條件下都可以看成質(zhì)點任何物體在一定的條件下都可以看成質(zhì)點D.D.不論物體的質(zhì)量多大，只要物體的尺寸對所研究不論物體的質(zhì)量多大，只要物體的尺寸對所研究的問題沒有影響或影響可以忽略不計時，就可以看的問題沒有影響或影響可以忽略不計時，就可以看成質(zhì)點成質(zhì)點E E質(zhì)點是一個理想化模型，實際上并不存

8、在，所以，質(zhì)點是一個理想化模型，實際上并不存在，所以，引入這個概念沒有多大意義引入這個概念沒有多大意義CDCD【例題例題】下列情形中的物體可以看作質(zhì)點的是（下列情形中的物體可以看作質(zhì)點的是（ ） A.A.跳水冠軍郭晶晶在跳水比賽中跳水冠軍郭晶晶在跳水比賽中 B.B.一枚硬幣用力上拋，猜測它落地時是正面朝一枚硬幣用力上拋，猜測它落地時是正面朝上還是反面朝上上還是反面朝上 C.C.奧運會冠軍邢慧娜在萬米長跑中奧運會冠軍邢慧娜在萬米長跑中 D D花樣滑冰運動員在比賽中花樣滑冰運動員在比賽中 答案：C【例題例題】思考：物理中的思考：物理中的“質(zhì)點質(zhì)點”和幾何中的點有哪些異同？和幾何中的點有哪些異同？相

9、同點：都是相同點：都是沒有形狀和大小的點沒有形狀和大小的點。不同點：不同點：質(zhì)點質(zhì)點是實際物體的抽象表示，它具有一定的是實際物體的抽象表示，它具有一定的物理內(nèi)涵，不僅物理內(nèi)涵，不僅具有具有物體的全部物體的全部質(zhì)量質(zhì)量，而且是一個相，而且是一個相對的物理概念；幾何中的點沒有質(zhì)量，僅表示位置，對的物理概念；幾何中的點沒有質(zhì)量，僅表示位置，而且應(yīng)該絕對得小。而且應(yīng)該絕對得小。2、參考系、參考系如何判斷一個物體是運動的？如何判斷一個物體是運動的？（1）參考系的定義）參考系的定義 要描述一個物體的運動，首先要選定某個要描述一個物體的運動，首先要選定某個其他其他物體物體做參考，觀察物體相對于這個做參考，觀

10、察物體相對于這個“其他物體其他物體”的的位置是否隨時間變化，以及怎樣變化。這種用來做位置是否隨時間變化，以及怎樣變化。這種用來做參考的物體稱為參考的物體稱為參考系。參考系。參考系參考系是研究機械運動的是研究機械運動的標準標準。一個物體一旦被選為參考系，就認為它是靜一個物體一旦被選為參考系，就認為它是靜止的，假定參考系不動。止的，假定參考系不動。 名詞解釋名詞解釋1.1.定義：在描述一個物體的運動時定義：在描述一個物體的運動時, ,被選作參考的被選作參考的另外的物體另外的物體, ,叫做參考系。叫做參考系。 （標準性標準性）2. .選取：選?。簠⒖枷档倪x取是任意的，應(yīng)以使運動的描參考系的選取是任意

11、的，應(yīng)以使運動的描述盡可能簡單為原則。述盡可能簡單為原則。 （任意性任意性）3 3. .理解：理解：同一物體，如果選取的參考系不同，運動同一物體，如果選取的參考系不同，運動情況可能不同。情況可能不同。 （差異性差異性）4.4.比較：比較多個物體的運動或同一物體不同階段比較：比較多個物體的運動或同一物體不同階段的運動必須選擇同一個參考系。（的運動必須選擇同一個參考系。（統(tǒng)一性統(tǒng)一性）（2）參考系的特點）參考系的特點注意：以后凡是說到運動，都應(yīng)該首先注意：以后凡是說到運動，都應(yīng)該首先選取參考系，常常選地面或相對地面靜選取參考系，常常選地面或相對地面靜止的物體為參考系。止的物體為參考系。 自然界的一

12、切物體都處于自然界的一切物體都處于永恒的運動永恒的運動中，絕對中，絕對靜止的物體是不存在的。就此意義而言，我們說運靜止的物體是不存在的。就此意義而言，我們說運動是絕對的。但是，描述某一個物體的位置及其隨動是絕對的。但是，描述某一個物體的位置及其隨時間的變化，卻又總是相對于其他物體而言的。時間的變化，卻又總是相對于其他物體而言的。名詞解釋名詞解釋運動的相對性運動的相對性從勻速飛行的飛機上投出炸彈，飛機上的觀察者和地從勻速飛行的飛機上投出炸彈，飛機上的觀察者和地面上的人所看到的炸彈的運動情況一樣嗎？為什么？面上的人所看到的炸彈的運動情況一樣嗎？為什么？【問題思考問題思考】在公路上向左在公路上向左勻

13、速勻速運動的汽車，經(jīng)過一棵果樹時，恰運動的汽車，經(jīng)過一棵果樹時，恰有樹上一個果子從上面自由落下，下圖為運動的軌跡，有樹上一個果子從上面自由落下，下圖為運動的軌跡，在地面上觀察到的運動軌跡是在地面上觀察到的運動軌跡是_車中人以車為參車中人以車為參考系觀察到果子的運動軌跡是考系觀察到果子的運動軌跡是_。ABCDAD答案：答案：ABD描述物體的運動，必須選擇參考系，關(guān)于參考系，描述物體的運動，必須選擇參考系，關(guān)于參考系，下列說法中正確地是（下列說法中正確地是（ ）（A A）早晨太陽從東方升起，參考系是地面）早晨太陽從東方升起，參考系是地面（B B）地球繞太陽近似做圓周運動，參考系是太陽）地球繞太陽近

14、似做圓周運動，參考系是太陽（C C）研究地面上物體的運動只能取地面為參考系）研究地面上物體的運動只能取地面為參考系（D D）在不同參考系中描述物體的運動，簡繁程度）在不同參考系中描述物體的運動，簡繁程度會不同會不同 【例題例題】為什么能夠?qū)崿F(xiàn)飛機在飛行途中進行空中加油，在航天為什么能夠?qū)崿F(xiàn)飛機在飛行途中進行空中加油，在航天飛行中，宇宙飛船發(fā)射到太空和正在繞地球運動的空間飛行中，宇宙飛船發(fā)射到太空和正在繞地球運動的空間站實行空中對接？站實行空中對接？【例題例題】第一次世界大戰(zhàn)期間，一名法國飛行員在第一次世界大戰(zhàn)期間，一名法國飛行員在2000米米的高空飛行時，發(fā)現(xiàn)旁邊有一個小東西，他以為的高空飛行

15、時，發(fā)現(xiàn)旁邊有一個小東西，他以為是一只小飛蟲，敏捷地把它抓過來，令他吃驚的是一只小飛蟲，敏捷地把它抓過來，令他吃驚的是，抓到的竟是一顆子彈。飛行員能抓住子彈的是，抓到的竟是一顆子彈。飛行員能抓住子彈的原因是原因是（ ） A. 飛行員反應(yīng)快飛行員反應(yīng)快 B. 子彈相對飛行員是靜止的子彈相對飛行員是靜止的 C. 子彈已經(jīng)飛行的沒勁了子彈已經(jīng)飛行的沒勁了 D. 飛行員有手勁飛行員有手勁B1. “小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走”分別描分別描述了兩種運動情景，分別是以什么為參考系？述了兩種運動情景，分別是以什么為參考系？2. “月亮在蓮花般的云朵里穿行月亮在蓮花般的云朵里穿

16、行”3. “坐地日行八萬里，巡天遙看一千河坐地日行八萬里，巡天遙看一千河”，我們感，我們感覺是靜止不動的。這與詩句里的描述是否矛盾？覺是靜止不動的。這與詩句里的描述是否矛盾？4. “滿眼風波多閃爍，看山恰似走來迎，仔細看山滿眼風波多閃爍，看山恰似走來迎，仔細看山山不動，是船行山不動，是船行”其中其中“看山恰似走來迎看山恰似走來迎”和和“是船行是船行”所選的參考系分別是什么？所選的參考系分別是什么？河岸、竹排河岸、竹排云朵云朵 不矛盾不矛盾人（船）、人（船）、山（地面）山（地面）3、坐標系、坐標系 如何確定物體的位置如何確定物體的位置及及位置變化位置變化？xo5m物體沿直線運動物體沿直線運動 為

17、了定量地描述為了定量地描述物體的位置及位置的變化物體的位置及位置的變化，需要，需要在在參考系參考系上建立適當?shù)纳辖⑦m當?shù)淖鴺讼怠Ｗ鴺讼?。?）坐標系）坐標系名詞解釋名詞解釋（2）坐標系的構(gòu)成要素）坐標系的構(gòu)成要素 直線坐標系直線坐標系數(shù)字數(shù)字原點原點單位長度單位長度正方向正方向物理量的物理量的符號符號單位單位（3）坐標系的種類）坐標系的種類 一維坐標一維坐標（直線坐標系） 描述物體在一條直線上運動，即物體做一維描述物體在一條直線上運動，即物體做一維運動時，可以以這條直線為運動時，可以以這條直線為 x 軸，在直線上規(guī)定軸，在直線上規(guī)定原點、正方向和單位長度原點、正方向和單位長度，建立直線坐標系

18、。如，建立直線坐標系。如圖所示，若某一物體運動到圖所示，若某一物體運動到A點，此時它的位置點，此時它的位置坐標坐標 xA3m，若它運動到，若它運動到B點，則此時它的坐標點，則此時它的坐標 xB2m（“”表示沿表示沿 x 軸負方向）軸負方向）。描述直線運動的物體的位置變化，可以建立一維描述直線運動的物體的位置變化，可以建立一維直線坐標系直線坐標系。一維坐標表示：一維坐標表示：x xx/mx/m0 01 12 23 3-1-1AB物體從物體從A到到B變化多少？變化多少？X=XX=XB B-X-XA A= 4 m= 4 m注意：注意：坐標系相對于參考系必須是靜止的；坐標系相對于參考系必須是靜止的；物

19、體在坐標系中的坐標值有正有負，物體在坐標系中的坐標值有正有負，正負不表示正負不表示大小，只表示方向大小，只表示方向。坐標的數(shù)值表示距坐標原點。坐標的數(shù)值表示距坐標原點的距離。的距離。 如果物體（如滑冰運動員）如果物體（如滑冰運動員）在平面上運動在平面上運動，我，我們應(yīng)如何建立坐標系？如果物體在空間里運動們應(yīng)如何建立坐標系？如果物體在空間里運動呢？呢？ 二維坐標二維坐標（平面直角坐標系） 描述物體在一平面內(nèi)運動描述物體在一平面內(nèi)運動物體的位置變化物體的位置變化，可以可以建立二維平面直角坐標系。建立二維平面直角坐標系。需采用兩個坐標確定它需采用兩個坐標確定它的位置。的位置。二維坐標表示二維坐標表示

20、（x,y）AxyO22噴噴水水拋拋物物線線x1y1yox三維坐標三維坐標（立體坐標系） 描述在描述在空間內(nèi)運動的物體的位置變化空間內(nèi)運動的物體的位置變化，可可以建立三維立體空間坐標系。以建立三維立體空間坐標系。三維坐標表示三維坐標表示（x,y,z） xyzO 桌面離地面的高度是桌面離地面的高度是0.9 m0.9 m，坐標系的，坐標系的原點原點定在桌定在桌面上，向上方向為坐標軸的面上，向上方向為坐標軸的正方向正方向，有，有A A、B B兩點離兩點離地面的距離分別為地面的距離分別為1.9 m1.9 m和和0.4 m0.4 m。那么。那么A A、B B的坐標的坐標分別是分別是 ( )( ) A A1

21、 m, 0.5 m B1 m, 0.5 m B1.9 m,0.4 m 1.9 m,0.4 m C C1 m,-0.5 m D1 m,-0.5 m D0.9 m ,-0.5 m0.9 m ,-0.5 m答案：答案：D【例題例題】四、四、GPS：全球定位系統(tǒng)：全球定位系統(tǒng) 地球表面任一點的位置：地球表面任一點的位置：經(jīng)度經(jīng)度+緯度緯度地表上空任一點的位置：地表上空任一點的位置：經(jīng)度經(jīng)度+緯度緯度+海拔高度海拔高度第第1 1行的行的“西西”和第和第2 2行的行的“航向航向267267”表示的是航向；表示的是航向；“航速航速0 00km”0km”說明定位器現(xiàn)在相對地面靜止；說明定位器現(xiàn)在相對地面靜止；

22、第第3 3行的行的“航程航程1 10 km0 km是指從出發(fā)到現(xiàn)在的里程；是指從出發(fā)到現(xiàn)在的里程；“累計累計1313：32”32”是指從開始啟動定位器到現(xiàn)在的時間；是指從開始啟動定位器到現(xiàn)在的時間；第第4 4行的行的“N39N395555451”451”和和“Ell6Ell62323504”504”是指定位是指定位器所處位置在北緯器所處位置在北緯39395555451451、東經(jīng)、東經(jīng)1161162323504504；第第5 5行行“時間：時間：1010：2929：57”57”顯示的是北京時間顯示的是北京時間1010點點2929分分5757秒秒質(zhì)點質(zhì)點 參考參考系和坐標系系和坐標系 物體和質(zhì)點

23、物體和質(zhì)點 參考系參考系 坐標系坐標系 四個特點四個特點 質(zhì)點概念判斷的誤區(qū)質(zhì)點概念判斷的誤區(qū)定義定義 對參考系的理解對參考系的理解 運動的相對性運動的相對性 物理意義物理意義 分類及建立原則分類及建立原則 質(zhì)點質(zhì)點 定義定義 將物體看成質(zhì)點的條件將物體看成質(zhì)點的條件 標準性標準性 任意性任意性 統(tǒng)一性統(tǒng)一性 差異性差異性 小結(jié)小結(jié):1.1.下列關(guān)于質(zhì)點的說法中，正確的是下列關(guān)于質(zhì)點的說法中，正確的是( )( )A.A.研究細胞的結(jié)構(gòu)時研究細胞的結(jié)構(gòu)時, ,因為細胞很小所以可以看作質(zhì)點因為細胞很小所以可以看作質(zhì)點B.B.研究地球的公轉(zhuǎn)時，因為地球很大所以不能看作質(zhì)研究地球的公轉(zhuǎn)時，因為地球很大

24、所以不能看作質(zhì)點點C.C.研究火車從北京到石家莊需要的時間時可以把火車研究火車從北京到石家莊需要的時間時可以把火車看作質(zhì)點看作質(zhì)點D.D.研究車輪的轉(zhuǎn)動時可以把車輪看作質(zhì)點研究車輪的轉(zhuǎn)動時可以把車輪看作質(zhì)點C C2.2.以下說法正確的是以下說法正確的是( )( )A.A.參考系就是不動的物體參考系就是不動的物體B.B.任何情況下，只有地球才是最理想的參考系任何情況下，只有地球才是最理想的參考系C.C.不選定參考系，就無法研究某一個物體是怎么不選定參考系，就無法研究某一個物體是怎么運動的運動的D.D.同一物體的運動，對不同的參考系可能有不同的同一物體的運動，對不同的參考系可能有不同的觀察結(jié)果觀察

25、結(jié)果CDCDC C3.3.研究下列物體的運動時，能被看作質(zhì)點的是研究下列物體的運動時，能被看作質(zhì)點的是 ( ) ( ) A.A.自由體操運動員在空中翻滾的動作自由體操運動員在空中翻滾的動作B.B.砂輪的轉(zhuǎn)動情況砂輪的轉(zhuǎn)動情況C.C.順水漂流的小船，它漂流順水漂流的小船，它漂流10 km10 km所用的時間所用的時間D.D.籃球運動員的投籃姿勢籃球運動員的投籃姿勢4.4.描述物體的運動，必須選擇參考系，關(guān)于參考系，描述物體的運動，必須選擇參考系，關(guān)于參考系，下列說法中正確的是下列說法中正確的是( )( )A.A.比較兩個物體運動的快慢選取的參考系必須是一樣的比較兩個物體運動的快慢選取的參考系必須

26、是一樣的B.B.研究物體的運動時，選擇任意物體做參考系，其運動研究物體的運動時，選擇任意物體做參考系，其運動的描述都是一樣的的描述都是一樣的C.“C.“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”一定是以地面一定是以地面為參考系為參考系D.D.選擇地面或者選擇相對地面靜止的物體為參考系研究選擇地面或者選擇相對地面靜止的物體為參考系研究結(jié)果將不同結(jié)果將不同 A A 1. 下列物體能看做質(zhì)點的是（下列物體能看做質(zhì)點的是（ ） A. 沿著斜面下滑的木塊沿著斜面下滑的木塊 B. 研究斜面上的木塊是下滑還是翻滾研究斜面上的木塊是下滑還是翻滾 C. 電扇的葉片電扇的葉片 D. 自轉(zhuǎn)中的地球自轉(zhuǎn)中的地球課堂練習課堂練習2. 下列關(guān)于質(zhì)點的說法中，正確的是（下列關(guān)于質(zhì)點的說法中，正確的是（ ）A. 地球很大，一定不能看做質(zhì)點地球很大，一定不能看做質(zhì)點 B. 原子核很小，一定能看做質(zhì)點原子核很小，一定能看做質(zhì)點 C. 同一物體在不同的情況中，有時可看做質(zhì)同一物體在不同的情況中，有時可看做質(zhì) 點，有時則不可看做質(zhì)點點，