質(zhì)點、參考系和坐標系(2015修改)

1、 一個物體相對于另一物體的空間一個物體相對于另一物體的空間位置隨時間的變化，叫位置隨時間的變化，叫機械運動機械運動，它，它是自然界最簡單最基本的運動形式。是自然界最簡單最基本的運動形式。 在物理學中，研究物體做機械運在物理學中，研究物體做機械運動的分支叫動的分支叫力學力學不了解運動，不了解運動，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知規(guī)律：江蘇省揚中高級中學高一物理備課組問題問題1：該如何描述物體的運動呢？：該如何描述物體的運動呢？ 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動員輕盈的舞姿，畫家用汽車后面的線條來表示風，來描述車輛的飛

2、馳?？茖W家呢科學家呢？研究火車通過大橋的時間時，研究火車通過大橋的時間時，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間多長？誰能準確描述下列物體的運動？ 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的位置要描述鴿子身上各點的位置隨時間變化的規(guī)律是件不容易的事，隨時間變化的規(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？結論：如果僅僅研究鴿子整個飛行過程結論：如果僅僅研究鴿子整個飛行過程的運動情況，

3、我們可以忽略鴿子的形狀的運動情況，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“點點”。 （1）某些情況下，將物體簡化為）某些情況下，將物體簡化為一個有質(zhì)量的點，其特點是無大小、一個有質(zhì)量的點，其特點是無大小、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（質(zhì)點（mass point）研究飛機在空中的位置、離地面的高度、飛行的速研究飛機在空中的位置、離地面

4、的高度、飛行的速度等問題時，能否把飛機看成有質(zhì)量的點？度等問題時，能否把飛機看成有質(zhì)量的點？【問題思考】【問題思考】研究地球公轉時，可以把地球視為有質(zhì)量研究地球公轉時，可以把地球視為有質(zhì)量的點嗎？的點嗎？研究地球自轉時，能不考慮地球的形狀和大小嗎？研究地球自轉時，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，而是由所研體是否能看作質(zhì)點，而是由所研究的問題決定的。當物體的大小、究的問題決定的。當物體的大小、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時，就可以將物體作為質(zhì)略不計時，就可以將物體作為質(zhì)點處理。點處理。物體可以

5、看作質(zhì)點的條件：物體可以看作質(zhì)點的條件： 說明: 1、物體能否看作質(zhì)點，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，而跟物體自身體積的大小，質(zhì)量的多少和運動速度的大小無關。 2、一個物體能否看作質(zhì)點取決于所研究問題的性質(zhì)，即使同一個物體在研究問題不同時，有的情況下可以看作質(zhì)點，而有的情況下不可以看作質(zhì)點?！締栴}思考】【問題思考】從勻速飛行的飛機上投出炸彈，飛機上的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？情況一樣嗎？為什么？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，應以使運動選?。簠⒖枷档倪x取是任意的，應以使運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，運動情況可能不同。運動情況可能不同。注意注意1：比較兩個物體的運動情況，必須選擇：比較兩個物體的運動情況，必須選擇同一個參考系才有意義同一個參考系才有意義。注意注意2：以后凡是說到運動，都應該首先選?。阂院蠓彩钦f到運動，都應該首先選取參考系，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、詩境中的相對運動中的相對運動思考： 我們曾說過運動是絕對的，現(xiàn)在又說運動是相對的，矛盾么？汽車沿直線運動，怎樣汽車沿直線運動，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？描述直線運動的物體的位置變化，可以建立一維直線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。坐標系。一維坐標表示：一維坐標表示：xx/mx/m0 0 1 1 2 2 3 3- -1 1描述平面上運動的物體的描述平面上運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系。角坐標系。二維坐標表示二維坐標表示（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)運動的物體的位描述立體空間內(nèi)運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系。坐標系。三維坐標表示三維坐標表示（x,y,z）坐標系坐標系1、坐標系（、坐標系（coordinate system）建立的作用建立的作用2、坐標系的構成要素：、坐標系的構成要素： 原點、正方向、標度、原點、正方向、標度、 物理量、單位物理量、單位 典型例題 1、在下列物體的運動中，可視作質(zhì)點的物體有 ( ) A.從北京開往廣州的一列火車 B.研究轉動的汽車輪胎 C.研究繞地球運動時的航天飛機 D.表演精彩芭蕾舞演員 E.參加一百米跑競賽的運動員在沖刺過程中 F.

9、在斜下推力的作用下，沿水平面滑動的箱子 G.計算子彈從槍口到靶心的飛行時間 H.測量子彈船過一張薄紙的時間。 拓展練習拓展練習1在下列各種物體的運動中，可以看作質(zhì)點的是（ ）A.平直公路上勻速行駛的汽車B.做花樣滑冰的運動員C.繞太陽公轉的地球D.研究直升飛機從北京飛到上海E.研究地球的自轉研究地球的自轉F.研究原子的內(nèi)部結構研究原子的內(nèi)部結構ACD在下列各種物體的運動中，可以看作質(zhì)點的是（ ）A.參加馬拉松的運動員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.研究某學生騎車由學?；丶业乃俣妊芯磕硨W生騎車由學校回家的速度E.E.對學生騎車姿勢進行生理學分析對學生騎車姿

10、勢進行生理學分析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拓展練習拓展練習2 2、描述物體地運動，必須選擇參考系，關于參考系，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動，參考系是太陽 （C）研究地面上物體的運動只能取地面為參考系 （D）在不同參考系中描述物體的運動，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)，從桿的頂點頂點A向下滑動，取桿的下端向下滑動，取桿的下端O為坐為坐標原點，取向下為正方向，圖中標原點，取向下為正方向，圖中A、B兩點的坐標各是多少？環(huán)從兩點的坐標各是多少？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)點由西向東，從、質(zhì)點由西向東，從A點出發(fā)到點出發(fā)到達達C點再返回到點再返回到B點并保持靜止點并保持靜止(如圖如圖)，若若AC=100m,BC=30m，以，以B點為原點，點為原點，向東為正方向建立直線坐標，則出發(fā)向東為正方向建立直線坐標，則出發(fā)點的位置為點的位置為 m，B點位置是點位置是 m，C點位置為點位置為 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、某運動物體在平面內(nèi)，由點某運動物體在平面內(nèi)，由點（3，1）出發(fā)，）出發(fā)，沿直線運動到點（沿直線運動到點（1，4）然后又由點（）然后又由點（1，4）沿直線運動到點（沿直線運動到點（5，5）。試在圖中完成坐標）。試在圖中完成坐標系的建系的建立并