質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系(2015修改)

1、 一個(gè)物體相對(duì)于另一物體的空間一個(gè)物體相對(duì)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(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，它，它是自然界最簡(jiǎn)單最基本的運(yùn)動(dòng)形式。是自然界最簡(jiǎn)單最基本的運(yùn)動(dòng)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(dòng)的分支叫動(dòng)的分支叫力學(xué)力學(xué)不了解運(yùn)動(dòng)，不了解運(yùn)動(dòng)，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(lèi)的認(rèn)知規(guī)律：江蘇省揚(yáng)中高級(jí)中學(xué)高一物理備課組問(wèn)題問(wèn)題1：該如何描述物體的運(yùn)動(dòng)呢？：該如何描述物體的運(yùn)動(dòng)呢？ 詩(shī)人用氣勢(shì)磅礴來(lái)描述大河中的水流，用矯捷如燕來(lái)描述運(yùn)動(dòng)員輕盈的舞姿，畫(huà)家用汽車(chē)后面的線條來(lái)表示風(fēng)，來(lái)描述車(chē)輛的飛

2、馳?？茖W(xué)家呢科學(xué)家呢？研究火車(chē)通過(guò)大橋的時(shí)間時(shí)，研究火車(chē)通過(guò)大橋的時(shí)間時(shí)，橋長(zhǎng)2000米，火車(chē)長(zhǎng)200米，其速度為80m/s一輛汽車(chē)速度為25m/s。求火車(chē)和汽車(chē)通過(guò)橋的時(shí)間多長(zhǎng)？誰(shuí)能準(zhǔn)確描述下列物體的運(yùn)動(dòng)？ 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(guò)程結(jié)論：如果僅僅研究鴿子整個(gè)飛行過(guò)程的運(yùn)動(dòng)情況，

3、我們可以忽略鴿子的形狀的運(yùn)動(dòng)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(méi)有形和大小而把鴿子看成只有質(zhì)量而沒(méi)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(jiǎn)化為）某些情況下，將物體簡(jiǎn)化為一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)，其特點(diǎn)是無(wú)大小、一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)，其特點(diǎn)是無(wú)大小、無(wú)形狀、無(wú)體積、有質(zhì)量。無(wú)形狀、無(wú)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(wèn)題時(shí)，能否把飛機(jī)看成有質(zhì)量的點(diǎn)？度等問(wèn)題時(shí)，能否把飛機(jī)看成有質(zhì)量的點(diǎn)？【問(wèn)題思考】【問(wèn)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(wèn)題決定的。當(dāng)物體的大小、究的問(wèn)題決定的。當(dāng)物體的大小、形狀對(duì)所研究問(wèn)題的影響可以忽形狀對(duì)所研究問(wèn)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(shuō)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(wèn)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(dòng)速度的大小無(wú)關(guān)。 2、一個(gè)物體能否看作質(zhì)點(diǎn)取決于所研究問(wèn)題的性質(zhì)，即使同一個(gè)物體在研究問(wèn)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)。【問(wèn)題思考】【問(wèn)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(dòng)觀察者和地面上的人所看到的炸彈的運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí)定義：在描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)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(dòng)選取：參考系的選取是任意的，應(yīng)以使運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單為原則。的描述盡可能簡(jiǎn)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(dòng)情況可能不同。運(yùn)動(dòng)情況可能不同。注意注意1：比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，必須選擇：比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)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(shuō)到運(yùn)動(dòng)，都應(yīng)該首先選?。阂院蠓彩钦f(shuō)到運(yùn)動(dòng)，都應(yīng)該首先選取參考系，常常選地面或相對(duì)地面靜止的物體為參考系，常常選地面或相對(duì)地面靜止的物體為參考系。參考系。詩(shī)境

7、詩(shī)境中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)思考： 我們?cè)f(shuō)過(guò)運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，現(xiàn)在又說(shuō)運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，矛盾么？汽車(chē)沿直線運(yùn)動(dòng)，怎樣汽車(chē)沿直線運(yùn)動(dòng)，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(dòng)的物體的位置變化，可以建立一維直線描述直線運(yùn)動(dòng)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(dòng)的物體的描述平面上運(yùn)動(dòng)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(dòng)的物體的位描述立體空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)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(dòng)中，可視作質(zhì)點(diǎn)的物體有 ( ) A.從北京開(kāi)往廣州的一列火車(chē) B.研究轉(zhuǎn)動(dòng)的汽車(chē)輪胎 C.研究繞地球運(yùn)動(dòng)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(jìng)賽的運(yùn)動(dòng)員在沖刺過(guò)程中 F.

9、在斜下推力的作用下，沿水平面滑動(dòng)的箱子 G.計(jì)算子彈從槍口到靶心的飛行時(shí)間 H.測(cè)量子彈船過(guò)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(dòng)中，可以看作質(zhì)點(diǎn)的是（ ）A.平直公路上勻速行駛的汽車(chē)B.做花樣滑冰的運(yùn)動(dòng)員C.繞太陽(yáng)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(dòng)中，可以看作質(zhì)點(diǎn)的是（ ）A.參加馬拉松的運(yùn)動(dòng)員B.火車(chē)過(guò)橋火車(chē)過(guò)橋C.C.火車(chē)從北京開(kāi)到上?；疖?chē)從北京開(kāi)到上海D.D.研究某學(xué)生騎車(chē)由學(xué)?；丶业乃俣妊芯磕硨W(xué)生騎車(chē)由學(xué)?；丶业乃俣菶.E.對(duì)學(xué)生騎車(chē)姿勢(shì)進(jìn)行生理學(xué)分析對(duì)學(xué)生騎車(chē)姿

10、勢(shì)進(jìn)行生理學(xué)分析F.F.研究火星探測(cè)器從地球到火星的飛研究火星探測(cè)器從地球到火星的飛行軌跡行軌跡G.G.研究火星探測(cè)器降落火星后如何探研究火星探測(cè)器降落火星后如何探測(cè)火星的表面測(cè)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(dòng)，必須選擇參考系，關(guān)于參考系，下列說(shuō)法中正確地是（ ） （A）早晨太陽(yáng)從東方升起，參考系是地面 （B）地球繞太陽(yáng)近似做圓周運(yùn)動(dòng)，參考系是太陽(yáng) （C）研究地面上物體的運(yùn)動(dòng)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(dòng)，簡(jiǎn)繁程度會(huì)不同 ABD 3、一根長(zhǎng)、一根長(zhǎng)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(dòng)，取桿的下端向下滑動(dòng)，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(guò)程中，位置變化了多少？的過(guò)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(dòng)物體在平面內(nèi)，由點(diǎn)某運(yùn)動(dòng)物體在平面內(nèi)，由點(diǎn)（3，1）出發(fā)，）出發(fā)，沿直線運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)（沿直線運(yùn)動(dòng)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(dòng)到點(diǎn)（沿直線運(yùn)動(dòng)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