高一物理11《质点-参考系和坐标系-》

1、新沂市物理教研组 高中物理必修高中物理必修1 第一章第一章 运动的描述运动的描述 1、质点、质点 参考系和坐标系参考系和坐标系 定义：定义： n在我们周围可以看到各种各样的运动：汽车行驶、 江水咆哮、鸟儿飞翔、飞船运行等。 物体的空间位置随时间的变化，叫物体的空间位置随时间的变化，叫 机械运动机械运动，它是自然界最简单最基，它是自然界最简单最基 本的运动形式。本的运动形式。 在物理学中，研究物体做机械运动在物理学中，研究物体做机械运动 的分支叫的分支叫力学力学 人类的认知规律： n运动及 其描述： 由浅入深由浅入深 由表及里由表及里 n问题问题1 1：该如何描述物体的运动呢？：该如何描述物体的

2、运动呢？ n诗人用气势磅礴来描述大河中的水流，用矫捷如 燕来描述运动员轻盈的舞姿，画家用汽车后面的 线条来表示风，来描述车辆的飞驰。 科学家呢科学家呢？ n如：雄鹰在空中翱翔 n 足球的飞滚 n 树叶、纸张的飘落 n 海浪的汹涌澎湃 物理学家怎样描述下列物体的运动呢？物理学家怎样描述下列物体的运动呢？ 对于复杂的运动应该如何描述呢？对于复杂的运动应该如何描述呢？ n 1、飞机以某速度从南京飞向北京所用时间。 n 2、 研究火车在城市之间运行快慢情况。 n它们的大小形状不同，能否简化呢？ 因为飞机、火车的大小与形状在上述研究的因为飞机、火车的大小与形状在上述研究的 问题中影响很小问题中影响很小,

3、可忽略不计可忽略不计 在物理学中为了研究的方便在物理学中为了研究的方便,可以用一个小可以用一个小 点代替物体点代替物体 这个有质量的点称为质点这个有质量的点称为质点 定义：定义： 物理方法 n1、质点（mass point） n （1）某些情况下，将物体简化为一个某些情况下，将物体简化为一个 有质量的点的点 n （2）理想化的的“物理模型物理模型” n 忽略次要因素：形状、大小等 n 突出主要因素：具有质量（本质属性） 物体都可以看物体都可以看 作质点么？作质点么？ 思考思考 （1） 研究地球绕太阳的公转能否把地球视为一个研究地球绕太阳的公转能否把地球视为一个 质点呢？质点呢？ （2） 研究地

4、球上各处的季节变化时，能否把它视研究地球上各处的季节变化时，能否把它视 为质点呢？为质点呢？ （3） 一列沿京沪铁路运动的火车，若研究它从上一列沿京沪铁路运动的火车，若研究它从上 海到北京的运动能否把它简化为一个质点？海到北京的运动能否把它简化为一个质点？ （4） 研究火车通过南京长江大桥的运动时，能否研究火车通过南京长江大桥的运动时，能否 把它简化为一个质点呢？把它简化为一个质点呢？ （5）我们在欣赏跳水运动时我们看的是什么）我们在欣赏跳水运动时我们看的是什么? 质点小结：质点小结： 质点是一种科学抽象，是一种理想化的模型。质点是一种科学抽象，是一种理想化的模型。 质点是对实际物体的近似，这

5、也是物理学中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。常用的一种重要的研究方法。 一个物体能否看成质点，取决于一个物体能否看成质点，取决于它的形状它的形状 和大小在所研究问题中是否可以忽略不计，或和大小在所研究问题中是否可以忽略不计，或 者者各点的运动情况是否完全相同。而跟自身各点的运动情况是否完全相同。而跟自身 体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无 关。关。 脑筋急转弯：脑筋急转弯： n1、自然界存在很多质点。 n2、小的物体一定可以看作质点。 n3、大的物体不能当作质点。 n4、原子核一定可以当作质点。 n5、研究运动员的

6、长跑时，可以看作质点。 n6、研究跳水运动员的运动时不能简化为质点。 思维体操： n 如何解释小孩的如何解释小孩的静止？ n 同一个物体，运动会不同？ 定义：定义： 新沂市物理研究会新沂市物理研究会 参考系小结 n运动和静止是相对于参考系的。运动和静止是相对于参考系的。 n参考系的选取是任意的。参考系的选取是任意的。 n选择不同的参考系，观察的结果可能不一样，选择不同的参考系，观察的结果可能不一样， 也可能一样。也可能一样。 n选择参考系时，应使物体运动的描述尽可选择参考系时，应使物体运动的描述尽可 能简单、方便。能简单、方便。 n比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系比较两个物体的运动情

7、况，必须选择同一参考系 才有意义。才有意义。 “云不动”是以 - 为参考系。 “云与我俱东”是以- 为参考系 诗境诗境中的相对运动中的相对运动 体会 n 文字描述方便吗？能精确吗？ n 有没有简便又准确的方法？ n 若物体只在一条直线上运动，如何描述 位置变化？若在某平面（操场）上呢？ 如 何 确 定 物 体 的 位 置 5m n1、坐标系（coordinate system）建立 的作用 n2、坐标系的构成要素： n 原点、正方向、标度、 n 物理量、单位 三三. . 坐坐 标标 系系 说一说 3. 3.如图所示，一辆自行车从青海新村出发沿青海路驶向如图所示，一辆自行车从青海新村出发沿青海路

8、驶向 海中附校和海门中学方向，我们怎样描述自行车的位置海中附校和海门中学方向，我们怎样描述自行车的位置 随时间的变化？随时间的变化？ 青海新村青海新村：00 青海路青海路 狮山路狮山路 7：09 海门中学海门中学7：12 海中附校海中附校7：07青海青海桥桥7：03 x（西）（西） 0 (西西) y y( (南南) ) 生活中的物理 车载车载GPS定位系统定位系统1 GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息 的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成，一是地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站及通 讯辅助系统组成。二是空间部分，由24颗卫星

9、组成，分布在6个轨道平面。三是用户装置部分，由GPS接 收机和卫星天线组成。民用的定位精度可达10米内。 生活中的物理 nGPS：全球定位系统 n ( 授时与测距导航系统-全球定位系统 nnavigation system timing and rangingglobal positioning system ) n 全球定位系统是美国从20世纪70年代开始研 制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建 成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航 与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。 n 在美国,GPS全球卫星定位技术与“阿波罗” 飞船登月、航天飞机升空，同列为20世纪“三大 航天

10、工程”。 生活中的物理 nGPS：全球定位系统 n ( 授时与测距导航系统-全球定位系统 nnavigation system timing and rangingglobal positioning system ) n GPS系统包括三大部分： n （1）GPS卫星（空间部分） n （2）地面支撑系统（地面监控部分） n （3）GPS接收机（用户部分） 定 位 仪 中 所 示 位 置 全球卫星导航定位系统 n1、美国全球定位系统（GPS）。有24颗卫星组成，分布在6条交 点互隔60度的轨道面上，精度约为10米，军民两用，目前正在试 验第二代卫星系统； 2、俄罗斯“格洛纳斯”系统。有24颗卫

11、星组成，精度在10米 左右，军民两用，设计2009年底服务范围拓展到全球； 3、欧洲“伽利略”系统。有30颗卫星组成，定位误差不超过 1米，主要为民用。2005年首颗试验卫星已成功发射。预计2008 年前开通定位服务； 4、中国“北斗”系统。由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨 道卫星组成。定位精度10米。计划2008年左右覆盖中国及周边地 区，然后逐步扩展为全球卫星导航系统。 中国中国“北斗北斗”系统系统 n北斗卫星导航系统BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System是中国正在实施 n北斗卫星导航系统介绍 n的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,缩写为

12、BDS1-2,与美 国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全 球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。北斗卫星导航系 统2012年12月27日起提供连续导航定位与授时服务 n北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间 端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控 站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以 及与美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”（GLONASS）、欧盟“伽 利略”（GALILEO）等其他卫星导航系统兼容的终端组成。 n中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星和十六颗北斗导航卫 星（其中，北斗-1A已经结束任务），将在系统组网和试验基础上， 逐步扩展为全球卫星导航系统。 n典型例题 n1、在下列物体的运动中，可视作质点的物体有 ( ) nA.从北京开往广州的一列火车 nB.研究转动的汽车轮胎 nC.研究绕地球运动时的航天飞机 nD.表演精彩芭蕾舞演员 nE.参加一百米跑竞赛的运动员在冲刺过程中 nF.