《质点参考系和坐标系》参考课件1__ 邵振龙

1、新课标人教版必修一 在我们周围可以看到各种各样的运动：汽车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。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，叫机械运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。动，它是自然界最简单最基本的运动形式。 在物理学中，研究物体做机械运动的分支在物理学中，研究物体做机械运动的分支叫力学叫力学 问题问题1 1：该如何描述物体的运动呢？：该如何描述物体的运动呢？ 诗人用气势磅礴来描述大河中的水流，用矫捷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，画家用汽车后如

2、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。面的线条来表示风，来描述车辆的飞驰。科学家呢科学家呢？一一 、物体的运动物体的运动1、运动是绝对、运动是绝对 的的 一切物体都在不停的运动一切物体都在不停的运动 谁能准确描述下列物体的运动？谁能准确描述下列物体的运动？ 如：雄鹰在空中翱翔如：雄鹰在空中翱翔 足球的飞滚足球的飞滚 树叶、纸张的飘落树叶、纸张的飘落 海浪的汹涌澎湃海浪的汹涌澎湃一一 、物体的运动物体的运动1、 难道我们真的无法描述物体的运动？难道我们真的无法描述物体的运动？ 例：飞机以某速度从南京飞向北京例：飞机以某速度从南京飞向北京, 研究火车在城市之间运

3、行研究火车在城市之间运行物理方法物理方法1、质点（、质点（mass point） （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 有质量的点有质量的点 （2）理想化的）理想化的“物理模型物理模型” 忽略次要因素：形状、大小等忽略次要因素：形状、大小等 突出主要因素：具有质量（本质属性）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？2、质点（、质点（mass point） （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 有质量的有质量的点点 （2）理想化的）理想化的“物理模型物理模型” 忽略次要因素：形状、大小等忽略次要因素：形

4、状、大小等 突出主要方面：具有质量（本质属性）突出主要方面：具有质量（本质属性） （3）物体能否看作质点是有条件的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物体的大小和形状在研究问题时可以忽略不计忽略不计几点说明几点说明: :1 1、物理各点的运动情况相同（平动）时，可以看作质点，、物理各点的运动情况相同（平动）时，可以看作质点，一般研究物体的转动时不能把物体看作质点。一般研究物体的转动时不能把物体看作质点。2 2、物体有转动，但物体的转动不是我们所研究的主要问、物体有转动，但物体的转动不是我们所研究的主要问题时，物体的本身大小和形状已变成了次要因素，物题时，物体的本身大小和

5、形状已变成了次要因素，物体可以看作质点。体可以看作质点。3 3、物体本身的大小对所研究的问题不能忽略时，不能把、物体本身的大小对所研究的问题不能忽略时，不能把物体看作质点。物体看作质点。4 4、物体能否看作质点，取决于它的形状和大小在所研究、物体能否看作质点，取决于它的形状和大小在所研究的问题中是否可以忽略不计，而跟物体自身体积的大的问题中是否可以忽略不计，而跟物体自身体积的大小，质量的多少和运动速度的大小无关。小，质量的多少和运动速度的大小无关。5 5、一个物体能否看作质点取决于所研究问题的性质，即、一个物体能否看作质点取决于所研究问题的性质，即使同一个物体在研究问题不同时，有的情况下可以看

6、使同一个物体在研究问题不同时，有的情况下可以看作质点，而有的情况下不可以看作质点。作质点，而有的情况下不可以看作质点。例例1 1 ：20042004年年8 8月月2727日雅典奥运会上，飞人刘翔以日雅典奥运会上，飞人刘翔以1212秒秒9191勇夺勇夺110110米栏世界冠军，中国人第一次站在了这米栏世界冠军，中国人第一次站在了这个项目的冠军领奖台上，伴随着雄壮的国歌，世界各地个项目的冠军领奖台上，伴随着雄壮的国歌，世界各地的华人流下了激动的泪水，下列说法正确的是的华人流下了激动的泪水，下列说法正确的是A A刘翔在终点刘翔在终点冲刺过程中冲刺过程中，可以看做质点，可以看做质点B B教练为了分析其

7、动作要领，可以将其看做质点教练为了分析其动作要领，可以将其看做质点 C C无论研究什么问题，均不能把刘翔看做质点无论研究什么问题，均不能把刘翔看做质点D D是否能将刘翔看做质点，决定于我们所研究的问题是否能将刘翔看做质点，决定于我们所研究的问题 （D D）例例2下列关于质点的说法中，正确的是下列关于质点的说法中，正确的是()A质点是一个理想化的模型，实际并不存在质点是一个理想化的模型，实际并不存在B因为质点没有大小，所以与几何中心的点没有区别因为质点没有大小，所以与几何中心的点没有区别C凡是轻小的物体，都可看成质点凡是轻小的物体，都可看成质点D如果物体的形状和大小在所研究的问题中属于无关如果物

8、体的形状和大小在所研究的问题中属于无关或次要因素，就可以把物体看成质点或次要因素，就可以把物体看成质点解析解析 质点是一个理想化的物理模型，实际上不存在，物质点是一个理想化的物理模型，实际上不存在，物体能否看成质点要满足体能否看成质点要满足D项的条件，选项项的条件，选项A、D正确；质点是正确；质点是人们为了研究问题的方便而抽象出来的点，与几何中心、物人们为了研究问题的方便而抽象出来的点，与几何中心、物体大小没有直接关系，选项体大小没有直接关系，选项B、C错误错误答案答案 AD思考与讨论：思考与讨论： 质点和几何中的点是一回事吗？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。、

9、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、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，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。量，仅表示位置，而且应该绝对的小。思维体操：思维体操： 如何解释小孩的如何解释小孩的静止？静止？ 同样的物体，运动会不同？同样的物体，运动会不同？图图1.1-4 选择不同的参考系来观察同选择不同的参考系来观察同一物体的运动，看到的现象会不一样。一物体的运动，看到的现象会不一样。他在沿直他在沿直线

10、下落呀！线下落呀！他明明在沿他明明在沿曲线下落嘛！曲线下落嘛！图图1.1-3 1.1-3 人车中的小孩人车中的小孩是静止的还是运动？是静止的还是运动？二、参考系二、参考系 1、运动的相对性：、运动的相对性： 描述运动要寻找参考物体描述运动要寻找参考物体 2、参考系（、参考系（reference frame） （1）选择的任意性（一般选择地球和相对于）选择的任意性（一般选择地球和相对于地球静止的物体）地球静止的物体） （2）对不同参考系，运动可能不同）对不同参考系，运动可能不同注意：比较两个物体的运动情况，必须选注意：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。择同一个参考系才有意义。

11、诗境诗境中的相对运动中的相对运动体会体会例例3“坐地日行八万里，巡天遥看一千河。坐地日行八万里，巡天遥看一千河。”这一诗这一诗句表明句表明()A“坐地日行八万里坐地日行八万里”选的参考系是地心选的参考系是地心B“巡天遥看一千河巡天遥看一千河”选的参考系是地球以外的星体选的参考系是地球以外的星体C人在地球上的静止是相对的，运动是绝对的人在地球上的静止是相对的，运动是绝对的D坐在地面上的人是绝对静止坐在地面上的人是绝对静止解析解析 研究物体的运动时要选定参考系研究物体的运动时要选定参考系“坐地日行八万坐地日行八万里里”人坐在地上人坐在地上(赤道附近赤道附近)一日一日(24 h)绕地心运动一周，绕地

12、心运动一周，根据地球半径可知周长约根据地球半径可知周长约4万千米，万千米，“巡天遥看一千河巡天遥看一千河”坐在地面上的人相对地球以外的其他天体坐在地面上的人相对地球以外的其他天体(星星星星)是运动的，是运动的，故选项故选项A、B正确运动是绝对的，静止是相对的，故选项正确运动是绝对的，静止是相对的，故选项C正确、正确、D错误错误答案答案 ABC 文字描述方便吗？能精确吗？文字描述方便吗？能精确吗？ 有没有简便又准确的方法？有没有简便又准确的方法？ 若物体只在一条直线上运动，如何描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？述位置变化？若在某平面（操场）上呢？ 如如 何何

13、确确 定定 物物 体体 的的 位位 置置1、坐标系（、坐标系（coordinate system）建）建立的作用立的作用2、坐标系的构成要素：、坐标系的构成要素： 原点、正方向、标度、原点、正方向、标度、 物理量、单位物理量、单位三三. . 参参 考考 系系 从从A到到B位置变化了多少？位置变化了多少？ 你是如何得到的？你是如何得到的？写出写出A、B两点坐标两点坐标例例3 为了确定一辆行驶在北京长安街上的汽车的位置，为了确定一辆行驶在北京长安街上的汽车的位置，我们可以取我们可以取x轴表示长安街的东西方向，轴表示长安街的东西方向，x轴的正方向指向东，轴的正方向指向东，并且取天安门前的旗杆作为坐标

14、轴的原点，那么汽车的位置就并且取天安门前的旗杆作为坐标轴的原点，那么汽车的位置就由它的坐标完全确定了若汽车的坐标是由它的坐标完全确定了若汽车的坐标是1 km，则表示汽车，则表示汽车处于什么位置？汽车的坐标是处于什么位置？汽车的坐标是2 km呢？呢？解析解析 若汽车的坐标是若汽车的坐标是1 km，则表示汽车旗杆以东，则表示汽车旗杆以东1 km；汽车在的坐标是汽车在的坐标是2 km，则表示汽车在旗杆以西，则表示汽车在旗杆以西2 km.答案答案 旗杆以东旗杆以东1 km，旗杆以西，旗杆以西2 km点评点评 用坐标确定了物体的位置，我们就能定量地描述物用坐标确定了物体的位置，我们就能定量地描述物体的运

15、动，特别要注意坐标正负号的含义，坐标的绝对值表体的运动，特别要注意坐标正负号的含义，坐标的绝对值表示汽车离开坐标原点的距离，正负号表示方向示汽车离开坐标原点的距离，正负号表示方向基础梳理基础梳理寻找有用信息：经度与纬度（大地坐标系）寻找有用信息：经度与纬度（大地坐标系）如何在地面定物体位置？如何在地面定物体位置？生活中的物理生活中的物理生活中的物理生活中的物理 GPS：全球定位系统：全球定位系统 ( 授时与测距导航系统授时与测距导航系统-全球定位系统全球定位系统navigation system timing and rangingglobal positioning system ) 全球定

16、位系统是美国从全球定位系统是美国从2020世纪世纪7070年代开始年代开始研制，历时研制，历时2020年，耗资年，耗资200200亿美元，于亿美元，于19941994年全年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三面建成，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维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。统。 在美国在美国,GPS,GPS全球卫星定位技术与全球卫星定位技术与“阿波罗阿波罗”飞船登月、航天飞机升空，同列为飞船登月、航天飞机升空，同列为2020世纪世纪“三三大航天工程大航天工程”。生活中的物理生活中的物理 GPS：全球定位系统：全球定位系统 ( 授时

17、与测距导航系统授时与测距导航系统-全球定位系统全球定位系统navigation system timing and rangingglobal positioning system ) GPS GPS系统包括三大部分：系统包括三大部分： （1 1）GPSGPS卫星（空间部分）卫星（空间部分） （2 2）地面支撑系统（地面监控部分）地面支撑系统（地面监控部分） （3 3）GPSGPS接收机（用户部分）接收机（用户部分）定定位位仪仪所所示示位位置置例例2 2：下列情形中，物体可以简化为质点的是：下列情形中，物体可以简化为质点的是A A欣赏杨丽萍优美的舞姿欣赏杨丽萍优美的舞姿 B B测量旋转的铁饼飞

18、出的距离测量旋转的铁饼飞出的距离 C C测量飞驰汽车的行驶距离测量飞驰汽车的行驶距离 D D教练员分析速滑运动员的动作技术教练员分析速滑运动员的动作技术E E研究奥运会乒乓球单打冠军张怡宁打出的乒乓研究奥运会乒乓球单打冠军张怡宁打出的乒乓球的旋转情况球的旋转情况（B B、C C） 典型例题典型例题 1 1、在下列物体的运动中，可视作质点的物体有、在下列物体的运动中，可视作质点的物体有 ( )( ) A.A.从北京开往广州的一列火车从北京开往广州的一列火车 B.B.研究转动的汽车轮胎研究转动的汽车轮胎 C.C.研究绕地球运动时的航天飞机研究绕地球运动时的航天飞机 D.D.表演精彩芭蕾舞演员表演精

19、彩芭蕾舞演员 E.E.参加一百米跑竞赛的运动员在冲刺过程中参加一百米跑竞赛的运动员在冲刺过程中 F.F.在斜下推力的作用下，沿水平面滑动的箱子在斜下推力的作用下，沿水平面滑动的箱子 G.G.计算子弹从枪口到靶心的飞行时间计算子弹从枪口到靶心的飞行时间 H.H.测量子弹船过一张薄纸的时间。测量子弹船过一张薄纸的时间。 2 2、描述物体地运动，必须选择参考系，关于参考系，、描述物体地运动，必须选择参考系，关于参考系，下列说法中正确地是（下列说法中正确地是（ ） （A A）早晨太阳从东方升起，参考系是地面）早晨太阳从东方升起，参考系是地面 （B B）地球绕太阳近似做圆周运动，参考系是太阳）地球绕太阳近似做圆周运动，参考系是太阳 （C C）研究地面上物体的运动只能取地面为参考系）研究地面上物体的运动只能取地面为参考系 （D D）在不同参考系中描述物体的运动，简繁程度会不）在不同参考系中描述物体的运动，简繁程度会不同同 ABD【巩固练习】：【巩固练习】： 3 3下列说法正确的是下列说法正确的是 A A参考系就是不动的物体参考系就是不动的物体 B B任何情况下，只有地球是最理想的参考系任何情况下，只有地球是最理想的参考系 C C不选定参考系，就无法研究物体的运动不选定参考系，就无法研究