質(zhì)點(diǎn)參考系和坐標(biāo)系

關(guān)于質(zhì)點(diǎn)參考系和坐標(biāo)系第2頁,共43頁，2024年2月25日，星期天第3頁,共43頁，2024年2月25日，星期天第一章運(yùn)動的描述

第一節(jié)質(zhì)點(diǎn)參考系和坐標(biāo)系第4頁,共43頁，2024年2月25日，星期天一個物體相對于另一個物體位置的改變，叫做機(jī)械運(yùn)動，簡稱運(yùn)動.1.機(jī)械運(yùn)動（1）機(jī)械運(yùn)動的分類①按運(yùn)動形式分：平動和轉(zhuǎn)動

②按運(yùn)動軌跡分：直線運(yùn)動和曲線運(yùn)動③按速度分：勻速運(yùn)動和變速運(yùn)動平動特點(diǎn)：物體上所有點(diǎn)的運(yùn)動情況是一樣的做平動的物體運(yùn)動軌跡不一定是直線轉(zhuǎn)動特點(diǎn)：做轉(zhuǎn)動的物體上的各點(diǎn)都繞軸做圓周運(yùn)動．第5頁,共43頁，2024年2月25日，星期天問題1：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)，來描述車輛的飛馳?？茖W(xué)家呢？第6頁,共43頁，2024年2月25日，星期天一.質(zhì)點(diǎn)北京時(shí)間8月29日，2015年田徑世錦賽男子4X100米大戰(zhàn)，中國選手發(fā)揮出色，創(chuàng)造歷史取得銀牌。用時(shí)34秒01。運(yùn)動員身上各部分(頭、手臂、腿、腳等)運(yùn)動情況相同嗎？在研究運(yùn)動員決賽所用時(shí)間時(shí)，能否忽略他們的大小和形狀，把他看成一個“點(diǎn)”呢？不相同能看成一個“點(diǎn)”答案他的頭、手臂、腿、腳等運(yùn)動的差異對研究運(yùn)動時(shí)間，屬于無關(guān)因素，可忽略第7頁,共43頁，2024年2月25日，星期天1．質(zhì)點(diǎn)的特點(diǎn)(1)質(zhì)點(diǎn)是用來代替物體的

，它忽略了物體的

和

等次要因素，而突出了物體具有

這個主要因素．它與幾何中的“點(diǎn)”有本質(zhì)區(qū)別．(2)質(zhì)點(diǎn)是一種科學(xué)抽象，是一種理想化的物理模型，實(shí)際上

(填“存在”或“不存在”)．2．物體可以看成質(zhì)點(diǎn)的條件：

有質(zhì)量的物質(zhì)點(diǎn)大小形狀不存在物體的大小和形狀對研究問題的影響可以忽略不計(jì)時(shí)質(zhì)量第8頁,共43頁，2024年2月25日，星期天是不是很大的物體一定不能看做質(zhì)點(diǎn)，而很小的物體一定可以看做質(zhì)點(diǎn)？請舉例說明.【延伸思考】不是．舉例：研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)時(shí)可以把地球看做質(zhì)點(diǎn)，而研究乒乓球的發(fā)球(如旋轉(zhuǎn)問題)時(shí)不能把乒乓球看做質(zhì)點(diǎn)．答案第9頁,共43頁，2024年2月25日，星期天研究地球運(yùn)動時(shí)，可以將地球看成“點(diǎn)”嗎？第10頁,共43頁，2024年2月25日，星期天運(yùn)動的火車可以看成一個“點(diǎn)”嗎？第11頁,共43頁，2024年2月25日，星期天思考與討論：質(zhì)點(diǎn)和幾何中的點(diǎn)是一回事嗎？1、相同點(diǎn)：都是沒有形狀和大小的點(diǎn)。2、不同點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)是實(shí)際物體的抽象，它具有一定的物理內(nèi)涵，不僅具有物體的全部質(zhì)量，而且是一相對的物理概念；幾何中的點(diǎn)沒有質(zhì)量，僅表示位置，而且應(yīng)該絕對的小。第12頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

2．物體能否看做質(zhì)點(diǎn)的幾種情況

(1)平動的物體因各部分運(yùn)動情況相同，一般可以看做質(zhì)點(diǎn)．

(2)物體有轉(zhuǎn)動，但物體的轉(zhuǎn)動不是我們所要研究的主要問題，物體本身的形狀和大小已變成了次要因素時(shí)可以看做質(zhì)點(diǎn)．如研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)規(guī)律時(shí)，地球的大小就變成次要因素，可以不考慮，此時(shí)地球就可以看做質(zhì)點(diǎn)．轉(zhuǎn)動的物體在研究其轉(zhuǎn)動的規(guī)律時(shí)不能看成質(zhì)點(diǎn)．如研究地球自轉(zhuǎn)時(shí)，地球的大小和形狀就是影響研究問題的重要因素了，因此就不能再把地球看做質(zhì)點(diǎn)了．

(3)物體本身的大小對所研究問題的影響不能忽略時(shí)，不能把物體看做質(zhì)點(diǎn)，如研究火車過橋的時(shí)間時(shí)就不能把火車看做質(zhì)點(diǎn)．第13頁,共43頁，2024年2月25日，星期天其形狀、大小可以忽略不計(jì)，可以看成質(zhì)點(diǎn)．例1：分析研究下列物體運(yùn)動時(shí)，研究對象能看作質(zhì)點(diǎn)的是 (

)A．研究“嫦娥三號”“奔月”的過程B．研究奧運(yùn)冠軍鄧琳琳在平衡木上的動作C．研究從斜面上滑下的木塊的滑行時(shí)間D．研究運(yùn)動員發(fā)出的弧旋乒乓球的旋轉(zhuǎn)情況AC對動作進(jìn)行技術(shù)分析，不能看作質(zhì)點(diǎn)．木塊各部分的運(yùn)動情況都相同，故可把木塊看作質(zhì)點(diǎn)．弧旋的乒乓球，各點(diǎn)的運(yùn)動情況不同，不能把它看作質(zhì)點(diǎn)．解析第14頁,共43頁，2024年2月25日，星期天1.(對質(zhì)點(diǎn)的理解)在以下情況中可將所研究的物體看成質(zhì)點(diǎn)的是(

)A．研究撬棒撬東西時(shí)，用力大小與支點(diǎn)位置關(guān)系B．研究“玉兔”號從“嫦娥”的懷抱中“走”出來，即兩器分離過程中“玉兔”一連串技術(shù)含量極高的“慢動作”C．研究“玉兔”號巡視器巡視月球時(shí)的運(yùn)動軌跡D．研究旋轉(zhuǎn)的電扇扇葉所受阻力大小的影響因素解析C支點(diǎn)位置影響撬棒用力大小，撬棒不可以看作質(zhì)點(diǎn)；研究其技術(shù)動作時(shí)，不能把“玉兔”看成質(zhì)點(diǎn)；研究其運(yùn)動軌跡，大小和形狀能忽略，可看成質(zhì)點(diǎn)；扇葉所受阻力與扇葉形狀大小有關(guān)，不能看作質(zhì)點(diǎn).第15頁,共43頁，2024年2月25日，星期天練習(xí)：研究火車從溫州開到上海的時(shí)間研究王勵勤發(fā)球的旋轉(zhuǎn)情況研究王勵勤拉弧圈球的軌跡研究郭晶晶在空中做翻滾動作只能是很小的物體才可以看成質(zhì)點(diǎn)同一物體在同一過程中，由于研究的問題不一樣，物體不一定能看成質(zhì)點(diǎn)研究火車通過一大橋的運(yùn)動時(shí)，用的時(shí)間××××第16頁,共43頁，2024年2月25日，星期天3．在研究體育比賽中運(yùn)動員的運(yùn)動特點(diǎn)時(shí)，下列運(yùn)動員可以當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)處理的是(

)

A．研究姚明在扣籃的動作時(shí)

B．研究李小鵬在雙桿上比賽的動作時(shí)

C．研究菲爾普斯100米自由游觸壁的瞬間

D．記錄某馬拉松運(yùn)動員在比賽過程中各時(shí)刻的位置時(shí)

答案

D

第17頁,共43頁，2024年2月25日，星期天你和你的同伴正在坐一輛火車，鐵路邊的人看到火車中的乘客是什么情況，而同伴認(rèn)為你是怎么樣的？第18頁,共43頁，2024年2月25日，星期天思維體操：

同樣的物體，運(yùn)動會不同？

如何解釋小孩的靜止？第19頁,共43頁，2024年2月25日，星期天二.參考系天宮一號空間站繞地球飛行時(shí)：以地球?yàn)閰⒖枷担谄渲械挠詈絾T如何運(yùn)動？以空間站為參考系呢？以地球?yàn)閰⒖枷?，宇航員在繞地球做近似圓周運(yùn)動．答案以空間站為參考系：宇航員處于靜止?fàn)顟B(tài)．宇航員和空間站保持相對靜止第20頁,共43頁，2024年2月25日，星期天【要點(diǎn)提煉】方便地面相對靜止任意第21頁,共43頁，2024年2月25日，星期天例2：下列關(guān)于運(yùn)動的描述中，參考系的選取符合描述的是(

)A.詩句“飛流直下三千尺”，是以飛流作為參考系的B.錢塘觀潮時(shí)，觀眾覺得潮水撲面而來，以潮水作為參考系的C.“兩岸猿聲啼不住,輕舟已過萬重山”,以萬重山作為參考系的D.升國旗時(shí)，觀察到國旗冉冉升起，觀察者是以國旗作為參考系的研究對象是“水”，故是以地面為參考系研究對象是“潮水”，是以觀察者為參考系研究對象是“輕舟”，是以萬重山為參考系研究對象是“國旗”，是以地面或旗桿為參考系的解析C第22頁,共43頁，2024年2月25日，星期天2.(參考系與相對運(yùn)動)如圖是體育攝影中“追拍法”的成功之作，攝影師眼中清晰的滑板運(yùn)動員是靜止的，而模糊的背景是運(yùn)動的，攝影師用自己的方法表達(dá)了運(yùn)動的美．請問攝影師選擇的參考系是(

)A．大地B．太陽C．滑板運(yùn)動員D．步行的人攝影師以自己作為參考系(即以運(yùn)動員為參考系)拍攝，這樣背景上其他物體看起來就是“運(yùn)動”的，因而模糊不清.C解析攝影師與運(yùn)動員以相同的速度運(yùn)動，保持相對靜止第23頁,共43頁，2024年2月25日，星期天例3：觀察圖中的煙和小旗，關(guān)于甲、乙兩車相對于房子的運(yùn)動情況，下列說法正確的是 (

)A．甲、乙兩車一定向左運(yùn)動B．甲、乙兩車一定向右運(yùn)動C．甲車可能運(yùn)動，乙車向右運(yùn)動D．甲車可能靜止，乙車向左運(yùn)動解析以地面為參考系，房子相對于地面是靜止的，所以，此時(shí)風(fēng)向向左甲有三種可能的情況：甲車不動，風(fēng)把小旗向左吹；甲車向右運(yùn)動；甲車向左運(yùn)動但速度小于風(fēng)速,因此風(fēng)仍能把小旗向左吹.乙車：只有向左運(yùn)動并且速度大于風(fēng)速時(shí)，風(fēng)才能把小旗向右吹D第24頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

二、參考系與相對運(yùn)動問題

例2

甲、乙、丙三架觀光電梯，甲中乘客看見高樓在向下運(yùn)動；乙中乘客看見甲在向下運(yùn)動；丙中乘客看見甲、乙都在向上運(yùn)動．這三架電梯相對地面的運(yùn)動情況可能是(

)

A．甲向上，乙向下，丙不動

B．甲向上，乙向上，丙不動

C．甲向上，乙向上，丙向下

D．甲向上，乙向上，丙也向上，但比甲、乙都慢

解析

電梯中的乘客觀看其他物體的運(yùn)動情況時(shí)，是以自己所乘的電梯為參考系．甲中乘客看見高樓向下運(yùn)動，說明甲相對于地面一定在向上運(yùn)動．同理，乙相對甲在向上運(yùn)動，說明乙相對地面也是向上運(yùn)動，且運(yùn)動得比甲更快．丙電梯無論是靜止，還是在向下運(yùn)動，或以比甲、乙都慢的速度在向上運(yùn)動，丙中乘客看甲、乙兩電梯都會感到它們是在向上運(yùn)動．第25頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

2．關(guān)于參考系，下列說法不符合實(shí)際的是(

)

A．一個物體相對于其他物體的位置變化，叫機(jī)械運(yùn)動

B．不選定參考系，就無法研究某一物體怎樣運(yùn)動

C．參考系是不動的物體

D．參考系是人們假設(shè)不動的物體

答案

C

第26頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

5．某校高一的新同學(xué)分別乘兩輛汽車去市公園玩．兩輛汽車在平直公路上運(yùn)動，甲車內(nèi)一同學(xué)看見乙車沒有運(yùn)動，而乙車內(nèi)一同學(xué)看見路旁的樹木向西移動．如果以地面為參考系，那么，上述觀察說明(

)

A．甲車不動，乙車向東運(yùn)動

B．乙車不動，甲車向東運(yùn)動

C．甲車向西運(yùn)動，乙車向東運(yùn)動

D．甲、乙兩車以相同的速度都向東運(yùn)動

解析

甲看到乙車不動，說明甲和乙運(yùn)動情況相同，乙車內(nèi)同學(xué)看到樹木向西運(yùn)動，說明車在向東運(yùn)動，選項(xiàng)D正確，A、B、C錯誤．

答案

D第27頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

文字描述方便嗎？能精確嗎？

有沒有簡便又準(zhǔn)確的方法？笛卡兒發(fā)明坐標(biāo)系

若物體只在一條直線上運(yùn)動，如何描述位置變化？若在某平面（操場）上呢？

如何確定物體的位置第28頁,共43頁，2024年2月25日，星期天四、坐標(biāo)系1、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）2、坐標(biāo)系：x/m0123-1一維二維（直角坐標(biāo)系）x/my/m102-2-1-1-221第29頁,共43頁，2024年2月25日，星期天1．要準(zhǔn)確地描述物體的位置及位置變化需要建立坐標(biāo)系，這個坐標(biāo)系上包括

、

和

．2．研究質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動時(shí)，一般建立一維

，坐標(biāo)軸上的一個坐標(biāo)點(diǎn)對應(yīng)質(zhì)點(diǎn)的一個

．3．直線坐標(biāo)系中坐標(biāo)值的含義(1)坐標(biāo)值的正負(fù)表示物體所在位置在原點(diǎn)的正方向還是負(fù)方向上．(2)坐標(biāo)值的絕對值表示物體所在位置到

．【要點(diǎn)提煉】原點(diǎn)正方向單位長度直線坐標(biāo)系位置坐標(biāo)原點(diǎn)的距離第30頁,共43頁，2024年2月25日，星期天描述下列三種運(yùn)動需要建立怎樣的坐標(biāo)系呢？(1)描述百米運(yùn)動員在運(yùn)動中的位置．(2)描述滑冰場上花樣滑冰運(yùn)動員的位置．(3)描述翱翔在藍(lán)天上的飛機(jī)的位置．三.坐標(biāo)系(1)以起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立一維直線坐標(biāo)系；答案(2)以滑冰場中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，向東為x軸正方向，向北為y軸正方向，建立二維平面直角坐標(biāo)系；(3)確定一點(diǎn)(如機(jī)場所在位置)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立三維空間直角坐標(biāo)系．同一直線上的運(yùn)動平面內(nèi)的運(yùn)動空間立體的運(yùn)動第31頁,共43頁，2024年2月25日，星期天例1.以廣場上旗桿所在的位置做為坐標(biāo)原點(diǎn)，向東的方向?yàn)檎较颍瑒tX=5m，X=-10m，表示的是什么意思？第32頁,共43頁，2024年2月25日，星期天例4：在60周年國慶盛典上，游行的隊(duì)伍和彩車依次從天安門前經(jīng)過，以北京長安街為坐標(biāo)軸，向西為正方向，以長安街中心為坐標(biāo)原點(diǎn)O，建立一維直線坐標(biāo)系．一輛彩車最初在原點(diǎn)以東3km處，一段時(shí)間后行駛到原點(diǎn)以西2km處．這輛彩車的最初位置和最終位置坐標(biāo)分別是(

)A．3km；2km

B．-3km；2kmC．3km；-2kmD．-3km；-2kmB向西為正0長安街x/km-3-2-1321解析根據(jù)題意建立坐標(biāo)系:由圖可知：第33頁,共43頁，2024年2月25日，星期天解析3.(坐標(biāo)系的建立及應(yīng)用)一個小球從距地面4m高處落下，被地面彈回，在距地面1m高處被接?。鴺?biāo)原點(diǎn)定在拋出點(diǎn)正下方2m處，向下為坐標(biāo)軸的正方向．則小球的拋出點(diǎn)、落地點(diǎn)、被接住點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別是 (

)A．2m，-2m，-1mB．-2m,2m,1mC．4m,0,1mD．-4m,0，-1m根據(jù)題意建立坐標(biāo)系:BA為拋出點(diǎn)，坐標(biāo)為-2m，B點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，D點(diǎn)為落地點(diǎn)，坐標(biāo)為2m，C點(diǎn)為接住小球的點(diǎn)，坐標(biāo)為1m由圖可知：第34頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

10．為了確定平面上物體的位置，我們建立平面直角坐標(biāo)系，如圖所示．以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿東西方向?yàn)閤軸，向東為正；沿南北方向?yàn)閥軸，向北為正．圖中A點(diǎn)的坐標(biāo)如何表示？其含義是什么？第35頁,共43頁，2024年2月25日，星期天解析

A點(diǎn)的橫坐標(biāo)x＝2m，A點(diǎn)的縱坐標(biāo)y＝3m，坐標(biāo)值的含義表示A點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)偏東2m，偏北3m處．

答案

(2m,3m)

A點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)偏東2m，偏北3m處

11．一物體從O點(diǎn)出發(fā)，沿東偏北30°的方向運(yùn)動10m至A點(diǎn)，然后又向正南方向運(yùn)動5m至B點(diǎn)．

(1)建立適當(dāng)坐標(biāo)系，描述出該物體的運(yùn)動軌跡．

(2)依據(jù)建立的坐標(biāo)系，分別求出A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)．

解析

(1)坐標(biāo)系如圖所示，線OAB為運(yùn)動軌跡．

(2)xA=5m，yA=5m；xB=5m，yB=0.A點(diǎn)的坐標(biāo)：(5,5)，B點(diǎn)的坐標(biāo)：(5,0)．

第36頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

變式訓(xùn)練2從高出地面3m的位置豎直向上拋出一個小球，它上升5m后落回地面，如圖1－2所示，分別以地面和拋出點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，方向均以向上為正，填寫下面的表格．第37頁,共43頁，2024年2月25日，星期天解析

在物體運(yùn)動的直線上建立直線坐標(biāo)系，定量描述物體的位置，若以地面為原點(diǎn)，則出發(fā)點(diǎn)、最高點(diǎn)、落地點(diǎn)的坐標(biāo)分別為x1＝3m，x2＝8m，x3＝0；若以拋出點(diǎn)為原點(diǎn)，則x1′＝0.2，x2′＝5m，x3′＝－3m.第38頁,共43頁，2024年2月25日，星期天小結(jié):一、機(jī)械運(yùn)動1、定義：物體的空間位置隨時(shí)間的變化。2、注：①運(yùn)動和靜止是相對的；②自然界中一切物體都在不停地運(yùn)