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文档简介

1.1 质点 参考系和坐标系,自然界一切事物都在,如何描述物体的运动?,一、物体和质点,谁能准确描述下列物体的运动? 如: 雄鹰在空中翱翔 足球的飞滚 树叶、纸张的飘落 骑行中的自行车,精确描述之难,难道我们真的无法描述物体的运动? 例:刘翔110米跨栏 火车在城市之间运行,车箱的颤动我们考虑吗?,刘翔胳膊的摆动重要么?,我们已经很自然的忽略某些次要因素(如形状、大小),只关心主要的方面-有质量。,我们在处理这些问题时,常常不考虑物体各部分的差异,把物体简化成没有大小、形状的点,或者说用一个有质量的点来代替物体。,(1)质点的定义,用来代替 物体的有质量的点叫做质点。,实际物体运动的描述,质点运动的描述,突出主要因素,忽略次要因素,将实际问题简化为物理模型,是研究物理学问题的基本思维方法之一,这种思维方法叫理想化方法。 质点就是利用这种思维方法建立的一个理想化物理模型。实际上不存在,理想化方法,(2)质点的特点: 无大小、无形状、无体积、有质量。,质点是一种理想化的物理模型:突出问题的主要方面(具有质量)而忽略了次要因素(形状、大小等)。,(3)质点的条件,物体的形状、大小可忽略时,一般可以看作质点 例如:研究地球的公转 抛出去的手榴弹在空中的运动,例如:平直公路上行驶的汽车, 分析:车身上各部分的运动情况相同,当我们把汽车作为一个整体来研究它的运动的时候,就可以把汽车当作质点。,平动的物体一般可以看作质点,物体只做转动时,不能看做质点,例如:乒乓球在空中只做旋转运动时,一个物体能否看成质点,是由问题的性质决定的,取决于它的形状和大小在所研究问题中是否可以忽略不计,而跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关。,一般来说,可以把撑杆跳高运动分为如下几个阶段:助跑、撑杆起跳、越过横杆。在下列几种情况下运动员能否看作质点,从中体会质点模型的建立过程。,练一练,(1)教练员针对训练录像纠正运动员的错误时,能否将运动员看成质点? (2)分析运动员的助跑速度时,能否将其看成质点? (3)测量其所跳高度(判断其是否打破记录)时,能否将其看成质点?,不能。,纠正错误动作时不能忽略运动员的形状和大小。,能。,分析助跑速度时,可以忽略运动员的姿势及动作。,能。,例如:一列火车从北京开到上海,研究火车的运行的时间,能否将火车看成质点? 而火车过桥时,计算火车过桥的时间,能否将火车看成质点?,注意,同一物体在不同情况下有时可看作质点,有时不可看作质点。,是不是很小的物体才能看成质点,很大的物体不能看成质点?,物体本身的尺寸大小不是能否看作质点的标准,下列关于质点的说法中,正确的是( ) A.质点就是体积很小的物体 B.只有做直线运动的物体才能看成质点 C.任何物体在一定的条件下都可以看成质点 D.不论物体的质量多大,只要物体的尺寸对所研究的问题没有影响或影响可以忽略不计时,就可以看成质点 E质点是一个理想化模型,实际上并不存在,所以,引入这个概念没有多大意义,CD,【例题】,下列情形中的物体可以看作质点的是( ) A.跳水冠军郭晶晶在跳水比赛中 B.一枚硬币用力上抛,猜测它落地时是正面朝 上还是反面朝上 C.奥运会冠军邢慧娜在万米长跑中 D花样滑冰运动员在比赛中,答案:C,【例题】,思考:物理中的“质点”和几何中的点有哪些异同? 相同点:都是没有形状和大小的点。 不同点:质点是实际物体的抽象表示,它具有一定的物理内涵,不仅具有物体的全部质量,而且是一个相对的物理概念;几何中的点没有质量,仅表示位置,而且应该绝对得小。,2、参考系,如何判断一个物体是运动的?,(1)参考系的定义,要描述一个物体的运动,首先要选定某个其他物体做参考,观察物体相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化,以及怎样变化。这种用来做参考的物体称为参考系。参考系是研究机械运动的标准。一个物体一旦被选为参考系,就认为它是静止的,假定参考系不动。,1.定义:在描述一个物体的运动时,被选作参考的另外的物体,叫做参考系。 (标准性) 2.选取:参考系的选取是任意的,应以使运动的描述尽可能简单为原则。 (任意性) 3.理解:同一物体,如果选取的参考系不同,运动情况可能不同。 (差异性) 4.比较:比较多个物体的运动或同一物体不同阶段的运动必须选择同一个参考系。(统一性),(2)参考系的特点,注意:以后凡是说到运动,都应该首先选取参考系,常常选地面或相对地面静止的物体为参考系。,自然界的一切物体都处于永恒的运动中,绝对静止的物体是不存在的。就此意义而言,我们说运动是绝对的。但是,描述某一个物体的位置及其随时间的变化,却又总是相对于其他物体而言的。,运动的相对性,从匀速飞行的飞机上投出炸弹,飞机上的观察者和地面上的人所看到的炸弹的运动情况一样吗?为什么?,【问题思考】,在公路上向左匀速运动的汽车,经过一棵果树时,恰有树上一个果子从上面自由落下,下图为运动的轨迹,在地面上观察到的运动轨迹是_车中人以车为参考系观察到果子的运动轨迹是_。,A,B,C,D,A,D,答案:ABD,描述物体的运动,必须选择参考系,关于参考系,下列说法中正确地是( ) (A)早晨太阳从东方升起,参考系是地面 (B)地球绕太阳近似做圆周运动,参考系是太阳 (C)研究地面上物体的运动只能取地面为参考系 (D)在不同参考系中描述物体的运动,简繁程度会不同,【例题】,2019/11/16,27,可编辑,为什么能够实现飞机在飞行途中进行空中加油,在航天飞行中,宇宙飞船发射到太空和正在绕地球运动的空间站实行空中对接?,【例题】,第一次世界大战期间,一名法国飞行员在2000米的高空飞行时,发现旁边有一个小东西,他以为是一只小飞虫,敏捷地把它抓过来,令他吃惊的是,抓到的竟是一颗子弹。飞行员能抓住子弹的原因是( ) A. 飞行员反应快 B. 子弹相对飞行员是静止的 C. 子弹已经飞行的没劲了 D. 飞行员有手劲,B,1. “小小竹排江中游,巍巍青山两岸走”分别描述了两种运动情景,分别是以什么为参考系?,2. “月亮在莲花般的云朵里穿行”,3. “坐地日行八万里,巡天遥看一千河”,我们感觉是静止不动的。这与诗句里的描述是否矛盾?,4. “满眼风波多闪烁,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是什么?,练一练,河岸、竹排,云朵,不矛盾,人(船)、,山(地面),3、坐标系,如何确定物体的位置及 位置变化?,x,o,为了定量地描述物体的位置及位置的变化,需要在参考系上建立适当的坐标系。,(1)坐标系,(2)坐标系的构成要素,直线坐标系,数字,原点,单位长度,正方向,物理量的符号,单位,(3)坐标系的种类 一维坐标(直线坐标系) 描述物体在一条直线上运动,即物体做一维运动时,可以以这条直线为 x 轴,在直线上规定原点、正方向和单位长度,建立直线坐标系。如图所示,若某一物体运动到A点,此时它的位置坐标 xA3m,若它运动到B点,则此时它的坐标 xB2m(“”表示沿 x 轴负方向)。,描述直线运动的物体的位置变化,可以建立一维直线坐标系。 一维坐标表示:x,A,B,物体从A到B变化多少?,X=XB-XA= 4 m,注意: 坐标系相对于参考系必须是静止的; 物体在坐标系中的坐标值有正有负,正负不表示大小,只表示方向。坐标的数值表示距坐标原点的距离。,如果物体(如滑冰运动员)在平面上运动,我们应如何建立坐标系?如果物体在空间里运动呢?,二维坐标(平面直角坐标系) 描述物体在一平面内运动物体的位置变化,可以建立二维平面直角坐标系。需采用两个坐标确定它的位置。二维坐标表示(x,y),喷水抛物线,三维坐标(立体坐标系) 描述在空间内运动的物体的位置变化,可以建立三维立体空间坐标系。三维坐标表示(x,y,z),桌面离地面的高度是0.9 m,坐标系的原点定在桌面上,向上方向为坐标轴的正方向,有A、B两点离地面的距离分别为1.9 m和0.4 m。那么A、B的坐标分别是 ( ) A1 m, 0.5 m B1.9 m,0.4 m C1 m,-0.5 m D0.9 m ,-0.5 m,答案:D,【例题】,四、GPS:全球定位系统,地球表面任一点的位置: 经度+纬度 地表上空任一点的位置: 经度+纬度+海拔高度,第1行的“西”和第2行的“航向267”表示的是航向; “航速00km”说明定位器现在相对地面静止; 第3行的“航程10 km是指从出发到现在的里程; “累计13:32”是指从开始启动定位器到现在的时间; 第4行的“N3955451”和“Ell623504”是指定位器所处位置在北纬3955451、东经11623504; 第5行“时间:10:29:57”显示的是北京时间10点29分57秒,小结:,1.下列关于质点的说法中,正确的是( ) A.研究细胞的结构时,因为细胞很小所以可以看作质点 B.研究地球的公转时,因为地球很大所以不能看作质点 C.研究火车从北京到石家庄需要的时间时可以把火车看作质点 D.研究车轮的转动时可以把车轮看作质点,C,2.以下说法正确的是( ) A.参考系就是不动的物体 B.任何情况下,只有地球才是最理想的参考系 C.不选定参考系,就无法研究某一个物体是怎么 运动的 D.同一物体的运动,对不同的参考系可能有不同的 观察结果,CD,C,3.研究下列物体的运动时,能被看作质点的是 ( ) A.自由体操运动员在空中翻滚的动作 B.砂轮的转动情况 C.顺水漂流的小船,它漂流10 km所用的时间 D.篮球运动员的投篮姿势,4.描述物体的运动,必须选择参考系,关于参考系, 下列说法中正确的是( ) A.比较两个物体运动的快慢选取的参考系必须是一样的 B.研究物体的运动时,选择任意物体做参考系,其运动 的描述都是一样的 C.“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”一定是以地面 为参考系 D.选择地面或者选择相对地面静止的物体为参考系研究 结果将不同,A,1. 下列物体能看做质点的是( ) A. 沿着斜面下滑的木块 B. 研究斜面上的木块是下滑还是翻滚 C. 电扇的叶片 D. 自转中的地球,课堂练习,2. 下列关于质点的说法中,正确的是( ) A. 地球很大,一定不能看做质点 B. 原子核很小,一定能看做质点 C. 同一物体在不同的情况中,有时可看做质 点,有时则不可看做质点 D. 质点是一种理想化模型,无实际意义,A,C,3. 下列关于质点的说法中,正确的是( ) A. 体积很小的物体都可看成质点 B. 质量很小的物体都可看成质点 C. 物体的大小和形状在所研究的问题中起的作用 很小,可以忽略不计时,我们就可以把物体看 成质点 D. 只有低速运动的物体才可看成质点,高速运动 的物体不可看成质点,C,4. 下列说法中正确的是( ) A. 研究物体的运动,首先必须选定参考系 B. 参考系必须选择地面 C. 研究同一物体的运动时,选取地面或相对地 面静止的物体为参考系,所得出的关于物体 运动的结论是相同的 D. 选取不同的参考系,所得出的关

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