1.1质点 参考系和坐标系 刘倩.doc

第一章 运动的描述 1.1 质点、参考系和坐标系 刘倩1.1 质点、参考系和坐标系【三维目标】（一）知识技能：1、理解质点的概念，知道它是一种科学的抽象，知道科学抽象是一种普遍的研究方法。2、理解参考系的选取在物理中的作用，会根据实际情况选定参考系。3、会用坐标系描述物体的位置和位置的变化。（二）过程方法：1、体会物理模型在探索自然规律中的作用，初步掌握科学抽象理想化模型的方法。2、通过参考系的学习，知道从不同角度研究问题的方法。3、体会用坐标方法描述物体位置的优越性。（三）情感态度价值观：1、认识运动是宇宙中的普遍现象，运动和静止的相对性，培养学生热爱自然、勇于探索的精神。2、渗透抓住主要因素，忽略次要因素的哲学思想。3、渗透具体问题具体分析的辩证唯物主义思想。【教学重点】1、理解质点的概念2、从参考系中明确地抽象出了坐标系的概念【教学难点】1、理解质点的概念。2、在什么情况下可以把物体看作质点，即将一个实际的物体抽象为质点的条件。【教学方法】联系日常生活中的实例，老师引导学生得出有关物理概念。【教学设计】（一）新课导入在我们周围，到处可以看到物体在运动：汽车在公路上飞驰，江水在咆哮着奔向远方，鸟儿在飞翔，树叶在摇动 就连我们脚下的地球，也在不停地自转、公转。我们把物体的空间位置随时间的变化，叫机械运动，它是自然界中最简单、最基本的运动形态。（二）新课教学一、机械运动1、定义：物体的空间位置随时间发生变化叫机械运动，简称运动。2、运动的绝对性和静止的相对性：宇宙中的一切物体都在不停地运动，无论是巨大的天体，还是微小的原子、分子，都处在永恒的运动之中。运动是绝对的，静止是相对的。二、物体和质点1、定义：在某些情况下，我们可以忽略物体的形状和大小，把它简化为一个有质量的点。（用来代替物体的有质量的点）质点是用来代替物体的具有质量的点，因而其突出特点是“具有质量”和“占有位置”，但没有大小，它的质量就是它所代替的物体的质量。质点没有大小、没有体积，因而质点是不可能转动的。任何转动的物体在研究其自转时都不可简化为质点。质点不一定是很小的物体，很大的物体也可简化为质点。同一个物体有时可以看作质点，有时又不能看作质点，要具体问题具体分析。【例】（1）地球在绕太阳公转，同时在自转，什么情况下能看成质点呢？研究地球公转时，由于日地间距离远大于地球大小，由地球大小引起的各部分运动差异可以忽略不计，可忽略地球的大小和形状，可把地球看成质点。研究地球自转时，就不能忽略各部分运动差异，也就不能忽略地球的大小和形状，就不能把地球看成质点。（2）火车在铁轨上行驶，他的发动机、传动机构及车轮的运动很复杂，能否看成质点呢？研究火车整体的运动时可认为列车上各点的运动情况完全相同，可以用一个点来表示列车这个庞然大物的运动，可把列车看成质点。如研究列车的运行速度时，可将列车视为质点。再有，研究火车从北京到上海的运行时间时可将列车看成质点。研究车轮的转动时就不能把列车看成质点。再有，研究火车过桥时间时也不可将列车看成质点。2、把物体看成质点的条件如果在研究的问题中，物体的形状、大小及物体上各部分运动的差异是次要或不起作用的因素，就可以把物体看做一个质点。另一种情况是：虽然物体的大小和形状不能忽略，但其上任一点的运动可代替整个物体的运动，可把物体看成质点。【练习】1、下列情况中的物体，哪些可以看成质点研究在水平推力作用下沿水平地面运动的木箱 粗糙地面上放一只木箱，在上面的箱角处用力推它，使木箱翻转时 研究手榴弹被抛出后的运动轨迹 研究人造地球卫星绕地球做圆周运动 跳水运动员在跳水比赛中 花样滑冰运动员在比赛中 奥运冠军邢慧娜在万米长跑中 2、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（研究原子核的构造时）B、转动着的物体不可以看成质点（地球公转）C、任何物体在一定条件下都可以看成质点D、只有做直线运动的物体才能看成质点答案：C3、下列各种情况中，可以所研究对象（加点者）看作质点的是（ ）A、研究小木块的翻倒过程。B、研究从桥上通过的一列队伍。C、研究在水平推力作用下沿水平面运动的木箱。D汽车后轮，在研究牵引力的来源时。质点和几何中的点是一回事吗？1、相同点：都是没有形状和大小的点。2、不同点：质点是实际物体的抽象，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，而且应该绝对的小。答案：C3、“物理模型” 在物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的“物理模型”，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法。质点就是这种物理模型之一。三、参考系【例】：人坐在运动的火车中，以窗外树木为参考系，人是运动的。以车厢为参考系，人是静止的。【例】：第一次世界大战期间，一飞行员驾机飞行时，发现座舱外有一黑色小物体，他伸手抓过来一看，竟是颗子弹头！飞行员为何没被子弹击伤？如果飞行员站在地面上，他还敢抓飞行中的子弹吗？1、定义：任何运动都是相对于某个参照物而言的，这个选来作标准（假定为不动）的参照物称为参考系。2、物体一旦被选做参照系，则认为此物体是静止的。3、参考系的选取是任意的，选取得当，会使问题的研究变得简洁、方便。一般选取地面或相对地面静止的物体为参考系。4、同一运动，如果选择的参考系不同，运动情况一般不同。5、比较两个物体的运动情况，必须选择同一个参考系才有意义。【练习】1、对于参考系，下列说法正确的是（ ）A参考系必须选择地面。B研究物体的运动，参考系选择任意物体其运动情况是一样的。C选择不同的参考系，物体的运动情况可能不同。D研究物体的运动，必须选定参考系。 答案：CD2关于机械运动和参照物，以下说法正确的有（ ） A. 研究和描述一个物体的运动时，必须选定参照物。 B. 由于运动是绝对的，描述运动时，无需选定参照物。 C. 一定要选固定不动的物体为参照物。 D. 研究地面上物体的运动时，必须选地球为参照物。 答案：A 四、坐标系有时需要准确地描述某个物体所在的位置，如地理上用纬度和经度来确定某个地点在军事、大地测量等领域常采用全球卫星定位系统(GPS)来确定方位1、定义：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。2、坐标系的种类 一维坐标：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。 二维坐标：平面直角坐标，描述物体在一平面内运动，即二维运动时，需采用两个坐标确定它的位置。 三维坐标：立体坐标系，描述物体在空间的运动。【例】一质点在x轴上运动，各个时刻的位置坐标如下表：（1）请在下面的z轴上标出质点在各时刻的位置（2）哪个时刻离坐标原点最远?有多远? 答案：在第4 s末的位置坐标是7m，说明这一时刻质点离开坐标原点的距离为7 m，在x轴的负向上，为最远，而其他几个都不是最远的资料袋300多年前，堂吉诃德的作者塞万提斯在描写骑士和他的侍从骑着木马旅行时，有这样一段故事：人们对堂吉诃德说：“请骑在马背上，只要你把马脖子上的套管一扭动，木马就会腾空而起，平平稳稳地把你送到玛朗布鲁诺等待你的地方。不过，为了不使你因高速奔驰而头晕，一定要蒙上你的眼睛才乘坐。”堂吉诃德和他的侍从上了马，他们的眼睛也蒙了起来。堂吉诃德摸到了那个套管，用力一扭。堂吉诃德对侍从说：“我们的旅行开始了！我诅咒，我一生从来没有骑过这样快、这样平稳的马。”侍从说：“是的，我觉得迎面而来的大风，就好像有许多风箱朝我们鼓风一样。”事实上，真的是人们正在用几个巨大的风箱朝着他们鼓风，木马却还呆在原地，一步也没动。塞万提斯是根据运动的相对性原理来编写这段故事的。由运动的相对性原理可知：一个人相对于周围的物体向前运动，和他自己静止不动，周围的物体向后运动，其感觉完全一样。运动的相对性原理，在现代科学技术上有着广泛的应用，研制飞机时，使用的风洞就是根据这个原