质点参考系和坐标系教学课件.ppt

运动的描述,江西基础教育资源中心,高一物理必修1,1.1质点、参考系和坐标系,物体的空间位置随时间的变化，叫机械运动(mechanicalmotion)，它是自然界最简单最基本的运动形式。,物理学中，研究物体做机械运动规律的分支叫力学(mechanics),江西基础教育资源中心,问题1：自然界的一切物体都在运动，我们如何描述运动？,画家的描述方式：,诗人的描述方式：气势磅礴矫健如燕快步如飞“凌云戏月游银汉，转瞬翔天过太空。”,如果你是物理学家，你如何描述物体的机械运动呢？,江西基础教育资源中心,不了解运动就不了解自然亚里士多德,物体的空间位置随时间的变化，叫机械运动，它是自然界最简单最基本的运动形式。,谁运动？（研究对象）,运动,由浅入深由表及里,怎样运动？（描述：文字、物理量、图像）,为何会运动？（因果分析）,运动的描述一,鸟在飞翔,火箭飞向太空,乌龟在跑,地球在转动,任何物体都有一定的大小和形状，物体各部分的运动情况一般并不一样，要准确地描述的运动，并不是一件容易的事,我们将本着从简单到复杂的思路来研究和学习，这也是高中物理的一个重要的研究方法,江西基础教育资源中心,飞船升空后，显示在指挥部荧光屏上的仅是一个小小的光点。科学家研究它在空中的位置、离开地面的高度、飞行的速度、运动轨道等问题时，需要考虑它本身的大小和形状吗?,运动的描述一,用点来代替物体可以使复杂问题得到简化,江西基础教育资源中心,运动的描述一,思考2:研究地球绕太阳公转的规律时能否把地球看成是一个点在运动吗?,思考1：体操运动员在进行体操比赛时能否把运动员看成是一个点在运动吗？,研究地面上各处季节变化时，能不能把它成是一个点在运动?,江西基础教育资源中心,运动的描述一,思考3：什么情况下火车可以看成是一个点在运动？,1、研究火车从南昌到北京,2、研究整体过桥的时间,3、研究火车的传动装置及车轮的运转情况,江西基础教育资源中心,运动的描述一：质点,一、质点：,用来代替物体的有质量的物质点。,1、特点：,A、它没有大小和形状。,B、它具有物体的全部的质量。,C、它是一种理想化的模型。,思考4：物理中的“质点”跟几何中的点有什么相同和不同之处?,江西基础教育资源中心,运动的描述一：质点,一、质点：,用来代替物体的有质量的物质点。,1、特点：,A、它没有大小和形状。,B、它具有物体的全部的质量。,C、它是一种理想化的模型。,江西基础教育资源中心,说明：质点是一种科学抽象，是一种理想化的模型、是对实际物体的近似，这也是物理学中常用的一种重要的研究方法。一个物体能否看成质点，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。一个物体能否被看作质点,取决于所研究问题的性质。即使是同一个物体，在研究的问题不同时，有的情况下可以看作质点，而有的情况可能不可以看作质点。,运动的描述一：质点,江西基础教育资源中心,运动的描述一：质点,一、质点：,用来代替物体的有质量的点。,1、特点：,A、它没有大小和形状。,B、它具有物体的全部的质量。,C、它是一种理想化的模型。,江西基础教育资源中心,(课堂探究)做一做、试一试，书本在下列情景中能否被看成质点。1.沿一个方向推动桌面上的书本，如果测量书本移动的距离，是否可以将书本视为质点，为什么?2.如果测定书本经过桌面上方某一定点所需要的时间，是否可以将书本视为质点，为什么?3.还有什么情况下书本可以被视为质点?什么情况下书本不能被视为质点?,运动的描述一：质点,江西基础教育资源中心,运动的描述一：质点,一、质点：,用来代替物体的有质量的点。,1、特点：,A、它没有大小和形状。,B、它具有物体的全部的质量。,C、它是一种理想化的模型。,2、物体被看作质点的条件：,当物体的大小和形状对我们研究问题的影响不大可以忽略时，可以把物体看作质点。,江西基础教育资源中心,（2）质点是一个理想化的“物理模型”,矛盾的主次方面,（1）某些情况下，将物体简化为一个有质量的点质点,忽略次要因素：形状、大小等突出主要因素：具有质量（本质属性),可不可以这样说：大物体不能当作质点，小物体才能当作质点？,（3）物体能否看作质点是有条件的物体的大小和形状在研究问题时可以忽略不计,运动的描述一：质点,练习1.在以下的哪些情况中可将物体看成质点?(1)研究某学生骑车回校的速度。(2)对这位学生骑车姿势进行生理学分析。(3)研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹。(4)研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面。,答案：(1)(3),江西基础教育资源中心,运动的描述一：质点,练习2、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.巴塞罗那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,江西基础教育资源中心,问题2,情景1：假设你和一位同伴正坐在火车中去旅行，铁路边的人看到火车中的乘客在飞快地离去，而乘客自己却认为自己是静止的。,正方：既然火车是运动的，那么人应该也是运动的,反方：人虽然在车上，但却可以坐着不动，还可以睡觉，人是静止的,结论：物体的运动具有绝对性和相对性,辩论,矛盾？,江西基础教育资源中心,问题2,情景2：假设你正坐在一辆停靠在站台火车上，车站上还有另外一辆火车和你坐的火车并排停靠着，突然你看到那辆火车向后驶去，但你的同伴又说是你坐的火车正在开动向前驶去。那么你能用什么方法确定是哪一辆车在运动？,需要借助站台或车站等物体作为参考,江西基础教育资源中心,运动的描述二：参考系,二、参考系：任何运动都是相对于某个参照物而言的，这个选来作标准的参照物称为参考系。,思考5：在情景1中，要确定乘客究竟是静止还是运动应该选择什么物体作为参考系？,根据研究问题的需要,若要知道乘客在车上的情况，是坐着的、躺着的还是在走动，是走动快，还是走动慢就要以火车作为参考系,若要知道乘客走到哪里去了，是停在途中还是快要到站了就要以地面作为参考系,江西基础教育资源中心,运动的描述二：参考系,二、参考系：任何运动都是相对于某个参照物而言的，这个选来作标准的参照物称为参考系。,讨论与交流下列描述中隐含的参考系：,江西基础教育资源中心,运动的描述二：参考系,1.电影闪闪的红星中有两句歌词：“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”这其中分别描述了两种运动情景，那么它们分别是以什么为参考系的?2.“月亮在莲花般的云朵里穿行。”,江面；小船,云朵,江西基础教育资源中心,运动的描述二：参考系,3.坐在美丽的校园内学习毛泽东的诗句“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”时，我们感觉是静止不动的。这与诗句里的描述是否矛盾?说明理由。4.敦煌曲子词中有这样的诗句：“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?,前者太阳，后者地球,船；地面或山,江西基础教育资源中心,运动的描述二：参考系,二、参考系：任何运动都是相对于某个参照物而言的，这个选来作标准的参照物称为参考系。,下述物理过程中选择什么为参考系较恰当?,1.2004年，所有的目光都集中在火星。继美国宇航局的两台火星探险漫游者“勇气”号和“机遇”号之后，欧洲的火星快车飞船已顺利地将“猎兔犬”2号火星登陆车投放至火星表面。从地球表面向火星发射火星探测器的过程中，若要研究探测器的运动情况，各应选择什么为参考系?,课堂交流,江西基础教育资源中心,运动的描述二：参考系,2.在四川地震救灾中，从水平匀速航行的飞机上向受灾的地区空投救灾物资。在不考虑空气阻力的情况下，飞机上的人以飞机作参考系，他看到投下的物体是沿什么路线下落的?地面上的人以地面作参考系，观察被投下的物体又是沿着什么路线下落的?,课堂交流,江西基础教育资源中心,运动的描述二：参考系,3.第一次世界大战期间的一次空战中，一个法国飞行员正在2000米高的空中飞行，忽然，他发现脸旁好像有一个小东西在飞舞，他以为是一只小昆虫，于是就伸手轻松地把它抓了过来，仔细一看，把他吓出一身冷汗来。他抓住的不是别的，是德国飞机射向他的一颗子弹。请根据上述信息讨论回答以下问题，并注意体会参考系的选取与运动的相对性。,课堂交流,江西基础教育资源中心,运动的描述二：参考系,(1)子弹飞得那么快(一般为几百米每秒)，为什么没有把他的手打穿?体会一下，同一物体相对于不同的参考系运动状态相同吗?(2)受类似现象的启发，人们实现了飞机在飞行途中进行空加油，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。实现“空中加油”和“空中对接”应满足的基本条件是什么?,课堂交流,江西基础教育资源中心,运动的描述二：参考系,二、参考系：任何运动都是相对于某个参照物而言的，这个选来作标准的参照物称为参考系。,下述物理过程中选择什么为参考系较恰当?,4.1997年6月10日，在我国西昌卫星发射中心用“长征一号”运载火箭成功发射的“风云二号A”气象卫星，是我国研制成功的第一颗静止气象卫星，设计工作历时三年。2000年6月25日，“长征三号”运载火箭又将我国自行研制的第二颗“风云二号B”气象卫星成功发射上天，在太空中顺利完成与A星的“新老交替”，最终定点在东经105赤道上空，向地面传回中国及周边地区的高质量的气象资料。,课堂交流,江西基础教育资源中心,(1)上述材料中的“静止气象卫星”最终定点在东经105赤道上空，是以谁为参考系来描述卫星的运动的?(2)具有上述特点的卫星称为“同步卫星”。除了“气象卫星”外，“同步卫星”还有什么用途?,江西基础教育资源中心,运动的描述二：参考系,二、参考系：任何运动都是相对于某个参照物而言的，这个选来作标准的参照物称为参考系。,课堂探究,一跳伞运动员在下落过程中，看到身旁的直升机在向上运动，则直升机相对于地面的运动情况是怎样的?,江西基础教育资源中心,飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。卧看满天云不动，不知云与我俱东。,诗境中的相对运动,飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。卧看满天云不动，不知云与我俱东。,诗境中的相对运动,诗中描述了什么物体的运动？它是以什么物体为参考系的？你对诗人关于“榆堤”、“云”、“我”的运动与静止的说法有没有不同的认识？,运动的描述二：参考系,二、参考系：任何运动都是相对于某个参照物而言的，这个选来作标准的参照物称为参考系。,1、运动和静止都是相对于参考系的。2、参考系的选取是任意的。3、选择不同的参考系，观察的结果可能不一样，也可能一样。4、选择参考系时，应使物体运动的描述尽可能简单、方便。5、比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系才有意义。,江西基础教育资源中心,运动的描述三：坐标系,在把物体简化成“质点”并确定参考系之后，我们就可较好的分析物体空间位置的变化情况（即运动情况），但这种分析还只是定性的，不能确定物体运动到哪里去了，通过了多少路程。,因此，为了定量地描述做直线运动物体的位置及位置变化情况，需要在参考系上建立适当的坐标系。,问题：某辆车在高速公路上行驶，怎样定量（准确）地描述该车所在的位置,江西基础教育资源中心,运动的描述三：坐标系,需要标明：原点、正方向、标度、单位,讨论：如果物体在平面上运动（例如滑冰运动员），我们应如何建立坐标系？,结论：可以建立一个二维直角坐标系，此时可以用（x，y）表示物体的位置。,若要描述飞机在空中的位置变化情况呢？,三维坐标,江西基础教育资源中心,3坐标系（coordinatesystem）,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、坐标系建立的作用,2、坐标系的构成要素：原点、正方向、标度、物理量、单位,课堂小结,一、质点：用来代替物体的有质量的点。,(1)质点是一种科学抽象，是一种理想化的模型。(2)质点是对实际物体的近似，这也是物理学中常用的一种重要的研究方法。(3)一个物体能否看成质点，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。,江西基础教育资源中心,课堂小结,二、参考系：任何运动都是相对于某个参照物而言的，这个选来作标准的参照物称为参考系。,(1)运动和静止都是相对于参考系的。(2