質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系(2015修改)

1、 一個(gè)物體相對于另一物體的空間一個(gè)物體相對于另一物體的空間位置隨時(shí)間的變化，叫位置隨時(shí)間的變化，叫機(jī)械運(yùn)動機(jī)械運(yùn)動，它，它是自然界最簡單最基本的運(yùn)動形式。是自然界最簡單最基本的運(yùn)動形式。 在物理學(xué)中，研究物體做機(jī)械運(yùn)在物理學(xué)中，研究物體做機(jī)械運(yùn)動的分支叫動的分支叫力學(xué)力學(xué)不了解運(yùn)動，不了解運(yùn)動，就不了解自然。就不了解自然。亞里士多德亞里士多德由淺入深由淺入深由表及里由表及里人類的認(rèn)知規(guī)律：江蘇省揚(yáng)中高級中學(xué)高一物理備課組問題問題1：該如何描述物體的運(yùn)動呢？：該如何描述物體的運(yùn)動呢？ 詩人用氣勢磅礴來描述大河中的水流，用矯捷如燕來描述運(yùn)動員輕盈的舞姿，畫家用汽車后面的線條來表示風(fēng)，來描述車輛的飛

2、馳?？茖W(xué)家呢科學(xué)家呢？研究火車通過大橋的時(shí)間時(shí)，研究火車通過大橋的時(shí)間時(shí)，橋長2000米，火車長200米，其速度為80m/s一輛汽車速度為25m/s。求火車和汽車通過橋的時(shí)間多長？誰能準(zhǔn)確描述下列物體的運(yùn)動？ 如：鴿子在空中翱翔 足球的飛滾 海浪的洶涌澎湃思考思考1：要描述鴿子身上各點(diǎn)的位置要描述鴿子身上各點(diǎn)的位置隨時(shí)間變化的規(guī)律是件不容易的事，隨時(shí)間變化的規(guī)律是件不容易的事，困難在哪里？困難在哪里？思考思考2：如果只研究鴿子從家里到目如果只研究鴿子從家里到目的地飛行的快慢，能夠描述嗎？的地飛行的快慢，能夠描述嗎？結(jié)論：如果僅僅研究鴿子整個(gè)飛行過程結(jié)論：如果僅僅研究鴿子整個(gè)飛行過程的運(yùn)動情況，

3、我們可以忽略鴿子的形狀的運(yùn)動情況，我們可以忽略鴿子的形狀和大小而把鴿子看成只有質(zhì)量而沒有形和大小而把鴿子看成只有質(zhì)量而沒有形狀和大小的狀和大小的“點(diǎn)點(diǎn)”。 （1）某些情況下，將物體簡化為）某些情況下，將物體簡化為一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)，其特點(diǎn)是無大小、一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)，其特點(diǎn)是無大小、無形狀、無體積、有質(zhì)量。無形狀、無體積、有質(zhì)量。 （2）理想化的）理想化的“物理模型物理模型” 忽略次要因素：形狀、大小等忽略次要因素：形狀、大小等 突出主要因素：具有質(zhì)量（本質(zhì)突出主要因素：具有質(zhì)量（本質(zhì)屬性）屬性）質(zhì)點(diǎn)（質(zhì)點(diǎn)（mass point）研究飛機(jī)在空中的位置、離地面的高度、飛行的速研究飛機(jī)在空中的位置、離地面

4、的高度、飛行的速度等問題時(shí)，能否把飛機(jī)看成有質(zhì)量的點(diǎn)？度等問題時(shí)，能否把飛機(jī)看成有質(zhì)量的點(diǎn)？【問題思考】【問題思考】研究地球公轉(zhuǎn)時(shí)，可以把地球視為有質(zhì)量研究地球公轉(zhuǎn)時(shí)，可以把地球視為有質(zhì)量的點(diǎn)嗎？的點(diǎn)嗎？研究地球自轉(zhuǎn)時(shí)，能不考慮地球的形狀和大小嗎？研究地球自轉(zhuǎn)時(shí)，能不考慮地球的形狀和大小嗎？物體本身的尺寸大小不能決定物物體本身的尺寸大小不能決定物體是否能看作質(zhì)點(diǎn)，而是由所研體是否能看作質(zhì)點(diǎn)，而是由所研究的問題決定的。當(dāng)物體的大小、究的問題決定的。當(dāng)物體的大小、形狀對所研究問題的影響可以忽形狀對所研究問題的影響可以忽略不計(jì)時(shí)，就可以將物體作為質(zhì)略不計(jì)時(shí)，就可以將物體作為質(zhì)點(diǎn)處理。點(diǎn)處理。物體可以

5、看作質(zhì)點(diǎn)的條件：物體可以看作質(zhì)點(diǎn)的條件： 說明: 1、物體能否看作質(zhì)點(diǎn)，取決于它的形狀和大小在所研究的問題中是否可以忽略不計(jì)，而跟物體自身體積的大小，質(zhì)量的多少和運(yùn)動速度的大小無關(guān)。 2、一個(gè)物體能否看作質(zhì)點(diǎn)取決于所研究問題的性質(zhì)，即使同一個(gè)物體在研究問題不同時(shí)，有的情況下可以看作質(zhì)點(diǎn)，而有的情況下不可以看作質(zhì)點(diǎn)?！締栴}思考】【問題思考】從勻速飛行的飛機(jī)上投出炸彈，飛機(jī)上的從勻速飛行的飛機(jī)上投出炸彈，飛機(jī)上的觀察者和地面上的人所看到的炸彈的運(yùn)動觀察者和地面上的人所看到的炸彈的運(yùn)動情況一樣嗎？為什么？情況一樣嗎？為什么？1.定義：在描述一個(gè)物體的運(yùn)動時(shí)定義：在描述一個(gè)物體的運(yùn)動時(shí),被選作參考被選

6、作參考的另外的物體的另外的物體,叫做參考系。叫做參考系。 2.選?。簠⒖枷档倪x取是任意的，應(yīng)以使運(yùn)動選取：參考系的選取是任意的，應(yīng)以使運(yùn)動的描述盡可能簡單為原則。的描述盡可能簡單為原則。3.理解：同一物體，如果選取的參考系不同，理解：同一物體，如果選取的參考系不同，運(yùn)動情況可能不同。運(yùn)動情況可能不同。注意注意1：比較兩個(gè)物體的運(yùn)動情況，必須選擇：比較兩個(gè)物體的運(yùn)動情況，必須選擇同一個(gè)參考系才有意義同一個(gè)參考系才有意義。注意注意2：以后凡是說到運(yùn)動，都應(yīng)該首先選?。阂院蠓彩钦f到運(yùn)動，都應(yīng)該首先選取參考系，常常選地面或相對地面靜止的物體為參考系，常常選地面或相對地面靜止的物體為參考系。參考系。詩境

7、詩境中的相對運(yùn)動中的相對運(yùn)動思考： 我們曾說過運(yùn)動是絕對的，現(xiàn)在又說運(yùn)動是相對的，矛盾么？汽車沿直線運(yùn)動，怎樣汽車沿直線運(yùn)動，怎樣定量定量地描述地描述它的位置變化呢？它的位置變化呢？描述直線運(yùn)動的物體的位置變化，可以建立一維直線描述直線運(yùn)動的物體的位置變化，可以建立一維直線坐標(biāo)系。坐標(biāo)系。一維坐標(biāo)表示：一維坐標(biāo)表示：xx/mx/m0 0 1 1 2 2 3 3- -1 1描述平面上運(yùn)動的物體的描述平面上運(yùn)動的物體的位置變化，可以建立二維平面直位置變化，可以建立二維平面直角坐標(biāo)系。角坐標(biāo)系。二維坐標(biāo)表示二維坐標(biāo)表示（x,y）y/my/m1 10 02 2-2-2-1-1-1-1-2-22 21

8、1x/mx/m描述立體空間內(nèi)運(yùn)動的物體的位描述立體空間內(nèi)運(yùn)動的物體的位置變化，可以建立三維立體空間置變化，可以建立三維立體空間坐標(biāo)系。坐標(biāo)系。三維坐標(biāo)表示三維坐標(biāo)表示（x,y,z）坐標(biāo)系坐標(biāo)系1、坐標(biāo)系（、坐標(biāo)系（coordinate system）建立的作用建立的作用2、坐標(biāo)系的構(gòu)成要素：、坐標(biāo)系的構(gòu)成要素： 原點(diǎn)、正方向、標(biāo)度、原點(diǎn)、正方向、標(biāo)度、 物理量、單位物理量、單位 典型例題 1、在下列物體的運(yùn)動中，可視作質(zhì)點(diǎn)的物體有 ( ) A.從北京開往廣州的一列火車 B.研究轉(zhuǎn)動的汽車輪胎 C.研究繞地球運(yùn)動時(shí)的航天飛機(jī) D.表演精彩芭蕾舞演員 E.參加一百米跑競賽的運(yùn)動員在沖刺過程中 F.

9、在斜下推力的作用下，沿水平面滑動的箱子 G.計(jì)算子彈從槍口到靶心的飛行時(shí)間 H.測量子彈船過一張薄紙的時(shí)間。 拓展練習(xí)拓展練習(xí)1在下列各種物體的運(yùn)動中，可以看作質(zhì)點(diǎn)的是（ ）A.平直公路上勻速行駛的汽車B.做花樣滑冰的運(yùn)動員C.繞太陽公轉(zhuǎn)的地球D.研究直升飛機(jī)從北京飛到上海E.研究地球的自轉(zhuǎn)研究地球的自轉(zhuǎn)F.研究原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)ACD在下列各種物體的運(yùn)動中，可以看作質(zhì)點(diǎn)的是（ ）A.參加馬拉松的運(yùn)動員B.火車過橋火車過橋C.C.火車從北京開到上?；疖噺谋本╅_到上海D.D.研究某學(xué)生騎車由學(xué)?；丶业乃俣妊芯磕硨W(xué)生騎車由學(xué)?；丶业乃俣菶.E.對學(xué)生騎車姿勢進(jìn)行生理學(xué)分析對學(xué)生騎車姿

10、勢進(jìn)行生理學(xué)分析F.F.研究火星探測器從地球到火星的飛研究火星探測器從地球到火星的飛行軌跡行軌跡G.G.研究火星探測器降落火星后如何探研究火星探測器降落火星后如何探測火星的表面測火星的表面ACDF拓展練習(xí)拓展練習(xí)2 2、描述物體地運(yùn)動，必須選擇參考系，關(guān)于參考系，下列說法中正確地是（ ） （A）早晨太陽從東方升起，參考系是地面 （B）地球繞太陽近似做圓周運(yùn)動，參考系是太陽 （C）研究地面上物體的運(yùn)動只能取地面為參考系 （D）在不同參考系中描述物體的運(yùn)動，簡繁程度會不同 ABD 3、一根長、一根長0.8米的一桿豎直放置，今米的一桿豎直放置，今有一內(nèi)徑略大于桿直徑的環(huán)，從桿的有一內(nèi)徑略大于桿直徑的

11、環(huán)，從桿的頂點(diǎn)頂點(diǎn)A向下滑動，取桿的下端向下滑動，取桿的下端O為坐為坐標(biāo)原點(diǎn)，取向下為正方向，圖中標(biāo)原點(diǎn)，取向下為正方向，圖中A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)各是多少？環(huán)從兩點(diǎn)的坐標(biāo)各是多少？環(huán)從A到到B的過程中，位置變化了多少？的過程中，位置變化了多少？ 4、質(zhì)點(diǎn)由西向東，從、質(zhì)點(diǎn)由西向東，從A點(diǎn)出發(fā)到點(diǎn)出發(fā)到達(dá)達(dá)C點(diǎn)再返回到點(diǎn)再返回到B點(diǎn)并保持靜止點(diǎn)并保持靜止(如圖如圖)，若若AC=100m,BC=30m，以，以B點(diǎn)為原點(diǎn)，點(diǎn)為原點(diǎn)，向東為正方向建立直線坐標(biāo)，則出發(fā)向東為正方向建立直線坐標(biāo)，則出發(fā)點(diǎn)的位置為點(diǎn)的位置為 m，B點(diǎn)位置是點(diǎn)位置是 m，C點(diǎn)位置為點(diǎn)位置為 m，A到到B的位置的位置變化為變化為 m，方向，方向 ;C到到B的的位置變化為位置變化為 方向方向 .ABC7003070東東30m西西5、某運(yùn)動物體在平面內(nèi)，由點(diǎn)某運(yùn)動物體在平面內(nèi)，由點(diǎn)（3，1）出發(fā)，）出發(fā)，沿直線運(yùn)動到點(diǎn)（沿直線運(yùn)動到點(diǎn)（1，4）然后又由點(diǎn)（）然后又由點(diǎn)（1，4）沿直線運(yùn)動到點(diǎn)（沿直線運(yùn)動到點(diǎn)（5，5）。試在圖中完成坐標(biāo)）。試在圖中完成坐標(biāo)系的建系的建立并