《質(zhì)點 參考系和坐標系》

第一節(jié)質(zhì)點參考系和坐標系胡哥制作在我們周圍可以看到各種各樣的運動：汽車行駛、江水咆哮、鳥兒飛翔、飛船運行等。機械運動物體的空間位置隨時間的變化，叫機械運動，它是自然界最簡單最基本的運動形式。在物理學(xué)中，研究物體做機械運動規(guī)律的分支叫力學(xué)詩人用“氣勢磅礴”來描述大河中的水流，用“矯捷如燕”來描述滑冰運動員輕盈的舞姿，畫家可以用汽車后面的幾個線條來表示“風”，來描述車輛的飛馳?？茖W(xué)家呢？物體的運動

運動是______的一切物體都在不停________

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、紙張的飄落海浪的洶涌澎湃精確描述之難

難道我們真的無法描述物體的運動？例：飛機以某速度從南京飛向北京,

研究火車在城市之間運行我們是否要考慮飛機本身大??？車箱的顫動我們考慮嗎？我們已經(jīng)很自然的忽略某些次要因素（如形狀、大?。?，只關(guān)心主要的方面。研究飛機在空中的位置、離開地面的高度、飛行的速度、運動軌道等問題時，需要考慮它本身的大小和形狀嗎？

研究飛機在空中的位置、離開地面的高度、飛行的速度、運動軌道等問題時，可以用一個小點代替這個“龐大”的飛機因為飛機的大小和形狀在研究的問題中影響很小,可忽略不計在物理學(xué)中為了研究的方便,可以用一個小點代替物體這個有質(zhì)量的點稱為質(zhì)點物理方法1、質(zhì)點（masspoint）（1）某些情況下，將物體簡化為一個

有質(zhì)量的點（2）理想化的“物理模型”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)屬性）矛盾的主次方面物體都可以看作質(zhì)點么？一、物體和質(zhì)點1、神舟五號2、地球繞太陽轉(zhuǎn)研究地球公轉(zhuǎn)時，可以忽略地球的大小，把它視為一個點。用熒光屏上的小光點代替這個“龐大”的飛船質(zhì)點(masspoint）：用來代替物體的有質(zhì)量的點。1．質(zhì)點：在某些情況下，不考慮物體的____、____，把它簡化為一個有____的物質(zhì)點．2．把物體看成質(zhì)點的條件①物體的____和____等因素不影響問題的研究時，就可以把物體看成質(zhì)點；②平動的物體可以視為質(zhì)點.3．說明：質(zhì)點是一個____的物理模型，實際生活中并不存在．大小形狀質(zhì)量大小形狀理想（1）研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)能否把地球視為一個質(zhì)點呢？（2）研究地球上各處的季節(jié)變化時，能否把它視為質(zhì)點呢？（3）一列沿京滬鐵路運動的火車，若研究它從上海到北京的運動能否把它簡化為一個質(zhì)點？（4）研究火車通過南京長江大橋的運動時，能否把它簡化為一個質(zhì)點呢？（5）我們在欣賞跳水運動時我們看的是什么?思考質(zhì)點小結(jié)：質(zhì)點是一種科學(xué)抽象，是一種理想化的模型。質(zhì)點是對實際物體的近似，這也是物理學(xué)中常用的一種重要的研究方法。一個物體能否看成質(zhì)點，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，而跟自身體積的大小、質(zhì)量的多少和運動速度的大小無關(guān)。核心要點突破一、對質(zhì)點的進一步理解1．對質(zhì)點的認識(1)質(zhì)點是用來代替物體的有質(zhì)量的點，其突出的特點是“具有質(zhì)量”和“占有位置”，但是質(zhì)點沒有大小、體積、形狀，但它與幾何中的“點”有本質(zhì)的區(qū)別．(2)質(zhì)點是實際物體的一種高度抽象，實際中并不存在．是一種“理想化模型”，這是物理學(xué)中經(jīng)常采用的一種研究方法．2．物體能否看做質(zhì)點的幾種情況(1)物體的大小和形狀對所研究問題的影響可以忽略不計．例如研究地球的公轉(zhuǎn)問題時，地球可視為質(zhì)點，而研究月食問題時，地球的大小就不能忽略，不能視為質(zhì)點．(2)做平動的物體，由于物體上各點的運動情況完全相同，通?？梢杂靡稽c來代替整個物體的運動，但并不是任何情況下都能看做質(zhì)點．例如研究火車通過橋梁的時間時，火車的長度不能忽略，故不能看做質(zhì)點．(3)物體雖然有轉(zhuǎn)動，但是因轉(zhuǎn)動而引起的物體各部分的運動差異對所研究的問題不起主要作用時，物體可視為質(zhì)點．研究物體的轉(zhuǎn)動或由轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的現(xiàn)象時，物體不能視為質(zhì)點．例如研究晝夜交替現(xiàn)象時，地球不能視為質(zhì)點．特別提醒：(1)并不是只有很小的物體才能被看做質(zhì)點，也不是很大的物體就一定不能被看做質(zhì)點，關(guān)鍵是看物體的大小和形狀在研究物體的運動時是否為次要因素．(2)對于同一物體，能否將其看做質(zhì)點要視研究的問題而定，例如研究地球的自轉(zhuǎn)時，不可以視地球為質(zhì)點，研究地球的公轉(zhuǎn)時，就可以視地球為質(zhì)點．質(zhì)點和幾何中的點是一回事嗎？1、相同點：都是沒有形狀和大小的點。2、不同點：質(zhì)點是實際物體的抽象，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；幾何中的點沒有質(zhì)量，僅表示位置，而且應(yīng)該絕對的小。即時應(yīng)用1．下列關(guān)于質(zhì)點的說法中正確的是(

)A．只要是體積很小的物體都可看做質(zhì)點B．只要是質(zhì)量很小的物體都可看做質(zhì)點C．質(zhì)量很大或體積很大的物體都一定不能看做質(zhì)點D．由于所研究的問題不同，同一物體有時可以看做質(zhì)點，有時不能看做質(zhì)點2.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(zhuǎn)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.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。

ACFG思維體操：如何解釋小孩的靜止？同樣的物體，運動會不同？參考系的研究參考系的研究參考系的研究二、參考系（referenceframe）1、任何運動都是相對于某個參照物而言的，這個選來作標準的參照物稱為參考系2、運動和靜止都是相對的3、參考系的選擇是任意的，一般選擇地面或相對地面靜止的物體（參照物的科學(xué)名稱，是假定不動的物體）（選擇不同參考系，觀察的結(jié)果可能不一樣，也可能一樣）（選擇參考系時，應(yīng)使物體運動的描述盡可能簡單、方便）二、參考系1．定義：在描述物體的運動時，要選定某個其他物體做參考，選來作為_____的物體．2．說明(1)同一個物體的運動，選擇不同的參考系，得出的運動結(jié)果會有所不同．也就是說，物體的運動具有_______．(2)參考系的選取是_____的，但應(yīng)以觀測方便和描述運動簡單為原則，研究地面上物體的運動時，常選_____為參考系．參考相對性任意地面二、對參考系的進一步理解1．選取參考系的意義(1)有了參考系，才能確定物體的位置．(2)選定了參考系后，才能知道要研究物體的運動．試設(shè)想，在茫茫的大海里，水天一色，如果沒有太陽或星辰作參考，水手根本無法確定自己船艦的位置和航向．(3)參考系選得不同，則對同一個物體的運動得出的結(jié)論也不同．通常在研究地面上物體的運動時，如果不聲明參考系，則默認以地面為參考系．2．參考系的四性(1)標準性，選作參考系的物體都假定不動，被研究的物體都以參考系為標準．(2)任意性．(3)統(tǒng)一性，比較不同物體的運動應(yīng)選擇同一參考系．(4)差異性，對于同一物體選擇不同的參考系結(jié)果一般不同．特別提醒：(1)由于運動描述的相對性，凡是提到物體的運動，都應(yīng)該明確它是相對哪個參考系而言．(2)在同一個問題當中，若要研究多個物體的運動或同一個物體在不同階段的運動時，必須選取同一個參考系．(3)無論物體原來運動情況如何，一旦把它選為參考系，就認為它是靜止的．即時應(yīng)用1.下列說法正確的是(

)A．參考系是為了研究物體運動而選取的B．宇宙中的物體有的靜止，有的運動C．只能選取不動的物體作為參考系D．同一個運動對不同的參考系，其觀察結(jié)果一定相同2、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（）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，繁簡程度會不同ABD

文字描述方便嗎？能精確嗎？

有沒有簡便又準確的方法？區(qū)分：定性與定量笛卡兒發(fā)明坐標系

若物體只在一條直線上運動，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參考系在參考系上建立坐標系如圖坐標系中，確定A、O、B三物體的坐標值XA＝3m

XB＝－

2m

XO＝0思考：物體在坐標系中的坐標值有正值，有負值，這里的正、負表示什么？表示大小嗎？結(jié)論：這里的正、負不表示大小，而是表示方向。正號表示與所定的正方向相同，負號表示與正方向相反。三、坐標系定義:

為了定量地描述物體的位置及位置的變化，而需要在參考系上建立適當?shù)淖鴺讼?m0x三、坐標系1．為了定量地描述物體的____及___________，需要在參考系上建立適當?shù)腳_____．2．建立坐標系時，必須標上______、_______和____________．3．分類：一維_____________，二維___________和三維空間坐標系．位置位置的變化坐標系原點正方向單位長度直線坐標系平面坐標系

建立坐標系的意義及方法1．意義(1)物體做機械運動時，其位置會隨時間發(fā)生變化，為了定量地描述物體的位置及位置的變化，需要在參考系上建立適當?shù)淖鴺讼担?2)物體的位置可認為是質(zhì)點在某時刻所在的空間的一點．2．方法(1)直線坐標系：如果物體沿直線運動，即做一維運動時，可以以這條直線為x軸，在直線上規(guī)定原點、正方向和標度，建立直線坐標系．(2)二維坐標系：當物體在某一平面內(nèi)做曲線運動，即做二維運動時，需用兩個相互垂直的坐標軸確定它的位置，即二維坐標(平面坐標)．(3)三維坐標系：當物體在空間內(nèi)運動時，需采用三個互相垂直的坐標軸確定它的位置，即三維坐標(空間坐標)．坐標系直線坐標系（一維）平面直角坐標系（二維）空間三維坐標系平面直角坐標系圖1.1-4選擇不同的參考系來觀察同一物體的運動，看到的現(xiàn)象會不一樣。他在沿直線下落呀！他明明在沿曲線下落嘛！

噴水拋物線平面直角坐標系x1y1yOx如圖1－1－1所示為三種不同的坐標系，其中：甲中M點位置坐標為x＝2m；乙中N點位置坐標為x＝3m，y＝4m；丙中P點位置坐標為x＝2m，y＝3m，z＝0m.圖1－1－1即時應(yīng)用

1.以燈塔為坐標原點，向東為x軸正方向，向北為y軸正方向建立平面直角坐標系，某時刻一艘海輪的坐標為x＝6km，y＝8km，求該海輪距燈塔的直線距離為多少？2.如圖所示，一輛自行車從青海新村出發(fā)沿青海路駛向海中附校和海門中學(xué)方向，我們怎樣描述自行車的位置隨時間的變化？青海新村７：00青海路獅山路7：09海門中學(xué)7：12海中附校7：07青海橋7：03x（西）0(西)y(南)科學(xué)漫步“看山恰似走來迎”：以船為參考系“仔細看山山不動”：以山上的樹木為參考系放大圖定位儀中

所示位置：【開心練習(xí)】ACDACD

CD

3.下列關(guān)于質(zhì)點的一些說法，其中正確的有(

)A．研究和觀察日食時，可以把太陽看成質(zhì)點B．研究地球的公轉(zhuǎn)時，可以把地球看成質(zhì)點C．研究地球的自轉(zhuǎn)時，可以把地球看成質(zhì)點D．原子核很小，一定可把它看做質(zhì)點B4.

(2011年運城高一檢測)下列有關(guān)質(zhì)點的說法中，正確的是(

)A．研究哈雷彗星的公轉(zhuǎn)時，哈雷彗星可看做質(zhì)點B．花樣滑冰運動員正在表演冰上舞蹈動作，此時該運動員看做質(zhì)點C．用GPS定位系統(tǒng)確定正在南極冰蓋考察的某科考隊員的位置時，該隊員可看做質(zhì)點D．因為子彈的質(zhì)量、體積都很小，所以在研究子彈穿過一張薄紙所需的時間時，可以把子彈看做質(zhì)點AC

5.

兩列火車平行地停在一站臺上，過了一會兒，甲車內(nèi)的乘客發(fā)現(xiàn)窗外樹木在向西移動，乙車內(nèi)的乘客發(fā)現(xiàn)甲車仍沒有動，若以地面為參考系，上述事實說明(

)A．甲車向東運動，乙車不動B．乙車向東運動，甲車不動C．甲車向西運動，乙車向東運動D．甲、乙兩車以相同的速度向東運動D6.敦煌曲子詞中有這樣的詩句：“滿眼風光多閃爍，看山恰似走來迎，仔細看山山不動，是船行．”其中“看山恰似走來迎”和“是船行”所選的參考系分別是(

)A．流水和河岸

B．船和山C．山和船 D．河岸和山B

7.

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?。鴺嗽c定在拋出點正下方2m處，向下方向為坐標軸的正方向．則小球的拋出點、落地點、接住點的位置坐標分別是(

)A．2m，－2m，－1mB．－2m,2m,1mC．4m,0,1mD．－4m,0，－1mB【思路點撥】解答本題的關(guān)鍵是正確地建立坐標系，并在坐標系中標出各個時刻對應(yīng)的位置．【自主解答】根據(jù)題意建立如圖所示的坐標系，A點為拋出點，坐標為－2m，B點為坐標原點，D點為落地點，坐標為2m，C點為接住點，坐標為1m，所以選項B正確．【題后反思】要確定物體的位置及變化，需建立適當?shù)淖鴺讼担芯恐本€運動，要建立直線坐標系，這樣對描述質(zhì)點的位置以及位置的變化就比較清晰、簡潔．9.平常說的：“一江春水向東流”、“地球的公轉(zhuǎn)”、“鐘表的時針在轉(zhuǎn)動”、“太陽東升西落”等等，分別是說什么物體相對什么參考系在運動？

10.下列關(guān)于質(zhì)點的說法中，正確的是········（）A、體積很小的物體都可看成質(zhì)點B、質(zhì)量很小的物體都可看成質(zhì)點C、不論物體的質(zhì)量多大，只要物體的尺寸跟物體間距相比甚小時，就可以看成質(zhì)點D、只有低速運動的物體才可看成質(zhì)點，高速運動的物體不可看作質(zhì)點

11.下列情形中的物體可以看作質(zhì)點的是·········（）A、跳水冠軍郭晶晶在跳水比賽中B、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C、奧運會冠軍邢慧娜在萬米長跑中D、花樣滑冰運動員在比賽中12.2004年8月27日雅典奧運會上，飛人劉翔以12秒91勇奪110米欄世界冠軍，中國人第一次站在了這個項目的冠軍領(lǐng)獎臺上，伴隨著雄壯的國歌，世界各地的華人流下了激動的淚水，下列說法正確的是A．劉翔在終點沖刺過程中，可以看做質(zhì)點B．教練為了分析其動作要領(lǐng)，可以將其看做質(zhì)點C．無論研究什么問題，均不能把劉翔看做質(zhì)點D．是否能將劉翔看做質(zhì)點，決定于我們所研究的問題（D）13.下列情形中，物體可以簡化為質(zhì)點的是A．欣賞楊麗萍優(yōu)美的舞姿B．測量旋轉(zhuǎn)的鐵餅飛出的距離C．測量飛馳汽車的行駛距離D．教練員分析速滑運動員的動作技術(shù)E．研究奧運會乒乓球單打冠軍張怡寧打出的乒乓球的旋轉(zhuǎn)情況（B、C）14.太陽