位置的确定 参考系

位置的确定 参考系 哪儿有邮筒？就在那边的塔楼那儿，从这里走500米，然后向右。在物理学中，物体的位置总是相对于其他物体来给定的。如果各个物体的位置都是相对于某一物体给定的，那么我们就称这个物体为参考物体。（尽管参考物体可以随意选定，但是我们仍然习惯选择方便的物体：通常选择地球，火车上的乘客选择火车，等等。）为了使相对的位置明确，并能以数字给出，我们建立一个坐标系，并称这个坐标系为参考系。表示从原点到所观察物体所讨论的点的位置矢量一般我们可以用位置矢量的大小和方向（“向西5m”，“大小为5m，在x-y平面上，与x轴的夹角为120”）或者用它在坐标轴上的投影（或叫分量）来给出位置矢量。从原点引出的矢量分量与它终点的坐标相同。比方说，对于图9的情况，x=-2.5m，y=4.3m。（用尺量图中的数据。） 在何处位置矢量 如果我们说一个物体在运动，这只有相对于某个给定的参考系来说才有意义：我们理解的运动，就是物体相对于参考系的位置在变动。（当然，很多时候我们并不明显提到参考系，但是实际上总是想着这个参考 运动位置矢量的变动 将物体相对于参考系的位置标得愈密，也就是说测量物体位移的时间间隔愈小，我们就愈能准确地跟踪运动的经过。我们只知道一辆轿车早晨6点从吉尔出发，中午12点抵达赛格德，这时我们可以准确地知道轿车在这个时间内（6点至12点）的位移，但是我们不知道轿车是否经过了布达佩斯。如果我们看一下司机的地图，他在上面注出轿车每个钟点所在的位置，那么我们就能了解详细的情况（图11）。从这些位置可以画出一个轿车走的路线图。可以看出，轿车绕过了布达佩斯。从这个地图我们还可以搜集更多的数据，例如，轿车何时开得最快，何时开得最慢，何时沿什么方向运动。运动确定：位置-时间函数 我们以相等的时间间隔标出运动物体相对于参考物体的位置，就得到物体运动的轨迹图。标出物体位置的时间间隔愈短，这个轨迹图就愈详细地给出物体的位置-时间函数关系。用足够短的时间间隔取的轨迹图画出来的曲线就是运动的轨迹。轨迹的一段称为路程，习惯用s表示。 运动过程的记录 在上例中，我们看到了得到轨迹的最简单的方法：在参考物体上或者在它的缩小复制品（地图）上画出物体的位置。其实，天文学家也是用确定星体的位置、记录下数据的方法来给出星体运动的。（这个“轨迹”并非严格字面意义的足迹，而是与其等价的数据集合。）如果运动进行得很快，就应该寻找一种方法，使得物体在运动过程中的位置能够记录下来。例如可以对运动拍电影（图12）或者在同一底片上每隔相同的时间间隔依次拍下先后各个位置上的运动物体（图13）。（在本书中可以看到多幅这样的照片。这是用一个快门总是打开的照相机拍摄的。拍摄的方法是在一暗室内，每隔相等的时间间隔打开闪光灯。这种方法叫频闪摄影法。用这种方法拍摄的照片叫频闪照片。这比轨迹图含有更多的内容：从图中可以看出物体上多个点的运动。）如果一个物体的大小与它的位移相比可以忽略，我们就称这个物体为质点。在这个物体上标出的点也是质点。（实际上任何标记都包含有一个有限大小的范围，数学上的点已经理想化。）问题与作业1三个人在争论自行车的气门是在怎样的轨迹上运动。A说：“在圆周轨迹上运动。”B说：“在图15中画的轨迹上运动。”C说：“根本不运动。”他们三个都说得对。各人分别是以什么作为参考系来谈论的？2位移矢量是否与我们取哪一点为参考系的原点有关？3一个足球前锋在整个比赛过程中约跑12km。这个量描述的是运动员走的路程长短还是运动员位移的大小？4一个海轮领航员在早晨定位时报告，该海轮已航行至前一日晚停泊位置以东10km。该领航员报告的是船的位移还是船走的路程？5公共汽车的里程表指示的数值在每天早晨出车时记录在车库日记上。关于某一辆公共汽车的两天记录是：6月15日 273426月16日 27567该公共汽车一天内的位移是多少？它一天内走的路程是多少？6在以下的哪些情况下可将物体看成质点？a）铁饼在制造过程