质点参考系和坐标系

关于质点参考系和坐标系第2页,共43页，2024年2月25日，星期天第3页,共43页，2024年2月25日，星期天第一章运动的描述

第一节质点参考系和坐标系第4页,共43页，2024年2月25日，星期天一个物体相对于另一个物体位置的改变，叫做机械运动，简称运动.1.机械运动（1）机械运动的分类①按运动形式分：平动和转动

②按运动轨迹分：直线运动和曲线运动③按速度分：匀速运动和变速运动平动特点：物体上所有点的运动情况是一样的做平动的物体运动轨迹不一定是直线转动特点：做转动的物体上的各点都绕轴做圆周运动．第5页,共43页，2024年2月25日，星期天问题1：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？第6页,共43页，2024年2月25日，星期天一.质点北京时间8月29日，2015年田径世锦赛男子4X100米大战，中国选手发挥出色，创造历史取得银牌。用时34秒01。运动员身上各部分(头、手臂、腿、脚等)运动情况相同吗？在研究运动员决赛所用时间时，能否忽略他们的大小和形状，把他看成一个“点”呢？不相同能看成一个“点”答案他的头、手臂、腿、脚等运动的差异对研究运动时间，属于无关因素，可忽略第7页,共43页，2024年2月25日，星期天1．质点的特点(1)质点是用来代替物体的

，它忽略了物体的

和

等次要因素，而突出了物体具有

这个主要因素．它与几何中的“点”有本质区别．(2)质点是一种科学抽象，是一种理想化的物理模型，实际上

(填“存在”或“不存在”)．2．物体可以看成质点的条件：

有质量的物质点大小形状不存在物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略不计时质量第8页,共43页，2024年2月25日，星期天是不是很大的物体一定不能看做质点，而很小的物体一定可以看做质点？请举例说明.【延伸思考】不是．举例：研究地球绕太阳的公转时可以把地球看做质点，而研究乒乓球的发球(如旋转问题)时不能把乒乓球看做质点．答案第9页,共43页，2024年2月25日，星期天研究地球运动时，可以将地球看成“点”吗？第10页,共43页，2024年2月25日，星期天运动的火车可以看成一个“点”吗？第11页,共43页，2024年2月25日，星期天思考与讨论：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。第12页,共43页，2024年2月25日，星期天

2．物体能否看做质点的几种情况

(1)平动的物体因各部分运动情况相同，一般可以看做质点．

(2)物体有转动，但物体的转动不是我们所要研究的主要问题，物体本身的形状和大小已变成了次要因素时可以看做质点．如研究地球绕太阳的公转规律时，地球的大小就变成次要因素，可以不考虑，此时地球就可以看做质点．转动的物体在研究其转动的规律时不能看成质点．如研究地球自转时，地球的大小和形状就是影响研究问题的重要因素了，因此就不能再把地球看做质点了．

(3)物体本身的大小对所研究问题的影响不能忽略时，不能把物体看做质点，如研究火车过桥的时间时就不能把火车看做质点．第13页,共43页，2024年2月25日，星期天其形状、大小可以忽略不计，可以看成质点．例1：分析研究下列物体运动时，研究对象能看作质点的是 (

)A．研究“嫦娥三号”“奔月”的过程B．研究奥运冠军邓琳琳在平衡木上的动作C．研究从斜面上滑下的木块的滑行时间D．研究运动员发出的弧旋乒乓球的旋转情况AC对动作进行技术分析，不能看作质点．木块各部分的运动情况都相同，故可把木块看作质点．弧旋的乒乓球，各点的运动情况不同，不能把它看作质点．解析第14页,共43页，2024年2月25日，星期天1.(对质点的理解)在以下情况中可将所研究的物体看成质点的是(

)A．研究撬棒撬东西时，用力大小与支点位置关系B．研究“玉兔”号从“嫦娥”的怀抱中“走”出来，即两器分离过程中“玉兔”一连串技术含量极高的“慢动作”C．研究“玉兔”号巡视器巡视月球时的运动轨迹D．研究旋转的电扇扇叶所受阻力大小的影响因素解析C支点位置影响撬棒用力大小，撬棒不可以看作质点；研究其技术动作时，不能把“玉兔”看成质点；研究其运动轨迹，大小和形状能忽略，可看成质点；扇叶所受阻力与扇叶形状大小有关，不能看作质点.第15页,共43页，2024年2月25日，星期天练习：研究火车从温州开到上海的时间研究王励勤发球的旋转情况研究王励勤拉弧圈球的轨迹研究郭晶晶在空中做翻滚动作只能是很小的物体才可以看成质点同一物体在同一过程中，由于研究的问题不一样，物体不一定能看成质点研究火车通过一大桥的运动时，用的时间××××第16页,共43页，2024年2月25日，星期天3．在研究体育比赛中运动员的运动特点时，下列运动员可以当做质点处理的是(

)

A．研究姚明在扣篮的动作时

B．研究李小鹏在双杆上比赛的动作时

C．研究菲尔普斯100米自由游触壁的瞬间

D．记录某马拉松运动员在比赛过程中各时刻的位置时

答案

D

第17页,共43页，2024年2月25日，星期天你和你的同伴正在坐一辆火车，铁路边的人看到火车中的乘客是什么情况，而同伴认为你是怎么样的？第18页,共43页，2024年2月25日，星期天思维体操：

同样的物体，运动会不同？

如何解释小孩的静止？第19页,共43页，2024年2月25日，星期天二.参考系天宫一号空间站绕地球飞行时：以地球为参考系，坐在其中的宇航员如何运动？以空间站为参考系呢？以地球为参考系，宇航员在绕地球做近似圆周运动．答案以空间站为参考系：宇航员处于静止状态．宇航员和空间站保持相对静止第20页,共43页，2024年2月25日，星期天【要点提炼】方便地面相对静止任意第21页,共43页，2024年2月25日，星期天例2：下列关于运动的描述中，参考系的选取符合描述的是(

)A.诗句“飞流直下三千尺”，是以飞流作为参考系的B.钱塘观潮时，观众觉得潮水扑面而来，以潮水作为参考系的C.“两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山”,以万重山作为参考系的D.升国旗时，观察到国旗冉冉升起，观察者是以国旗作为参考系的研究对象是“水”，故是以地面为参考系研究对象是“潮水”，是以观察者为参考系研究对象是“轻舟”，是以万重山为参考系研究对象是“国旗”，是以地面或旗杆为参考系的解析C第22页,共43页，2024年2月25日，星期天2.(参考系与相对运动)如图是体育摄影中“追拍法”的成功之作，摄影师眼中清晰的滑板运动员是静止的，而模糊的背景是运动的，摄影师用自己的方法表达了运动的美．请问摄影师选择的参考系是(

)A．大地B．太阳C．滑板运动员D．步行的人摄影师以自己作为参考系(即以运动员为参考系)拍摄，这样背景上其他物体看起来就是“运动”的，因而模糊不清.C解析摄影师与运动员以相同的速度运动，保持相对静止第23页,共43页，2024年2月25日，星期天例3：观察图中的烟和小旗，关于甲、乙两车相对于房子的运动情况，下列说法正确的是 (

)A．甲、乙两车一定向左运动B．甲、乙两车一定向右运动C．甲车可能运动，乙车向右运动D．甲车可能静止，乙车向左运动解析以地面为参考系，房子相对于地面是静止的，所以，此时风向向左甲有三种可能的情况：甲车不动，风把小旗向左吹；甲车向右运动；甲车向左运动但速度小于风速,因此风仍能把小旗向左吹.乙车：只有向左运动并且速度大于风速时，风才能把小旗向右吹D第24页,共43页，2024年2月25日，星期天

二、参考系与相对运动问题

例2

甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看见高楼在向下运动；乙中乘客看见甲在向下运动；丙中乘客看见甲、乙都在向上运动．这三架电梯相对地面的运动情况可能是(

)

A．甲向上，乙向下，丙不动

B．甲向上，乙向上，丙不动

C．甲向上，乙向上，丙向下

D．甲向上，乙向上，丙也向上，但比甲、乙都慢

解析

电梯中的乘客观看其他物体的运动情况时，是以自己所乘的电梯为参考系．甲中乘客看见高楼向下运动，说明甲相对于地面一定在向上运动．同理，乙相对甲在向上运动，说明乙相对地面也是向上运动，且运动得比甲更快．丙电梯无论是静止，还是在向下运动，或以比甲、乙都慢的速度在向上运动，丙中乘客看甲、乙两电梯都会感到它们是在向上运动．第25页,共43页，2024年2月25日，星期天

2．关于参考系，下列说法不符合实际的是(

)

A．一个物体相对于其他物体的位置变化，叫机械运动

B．不选定参考系，就无法研究某一物体怎样运动

C．参考系是不动的物体

D．参考系是人们假设不动的物体

答案

C

第26页,共43页，2024年2月25日，星期天

5．某校高一的新同学分别乘两辆汽车去市公园玩．两辆汽车在平直公路上运动，甲车内一同学看见乙车没有运动，而乙车内一同学看见路旁的树木向西移动．如果以地面为参考系，那么，上述观察说明(

)

A．甲车不动，乙车向东运动

B．乙车不动，甲车向东运动

C．甲车向西运动，乙车向东运动

D．甲、乙两车以相同的速度都向东运动

解析

甲看到乙车不动，说明甲和乙运动情况相同，乙车内同学看到树木向西运动，说明车在向东运动，选项D正确，A、B、C错误．

答案

D第27页,共43页，2024年2月25日，星期天

文字描述方便吗？能精确吗？

有没有简便又准确的方法？笛卡儿发明坐标系

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第28页,共43页，2024年2月25日，星期天四、坐标系1、全球卫星定位系统（GPS）2、坐标系：x/m0123-1一维二维（直角坐标系）x/my/m102-2-1-1-221第29页,共43页，2024年2月25日，星期天1．要准确地描述物体的位置及位置变化需要建立坐标系，这个坐标系上包括

、

和

．2．研究质点的直线运动时，一般建立一维

，坐标轴上的一个坐标点对应质点的一个

．3．直线坐标系中坐标值的含义(1)坐标值的正负表示物体所在位置在原点的正方向还是负方向上．(2)坐标值的绝对值表示物体所在位置到

．【要点提炼】原点正方向单位长度直线坐标系位置坐标原点的距离第30页,共43页，2024年2月25日，星期天描述下列三种运动需要建立怎样的坐标系呢？(1)描述百米运动员在运动中的位置．(2)描述滑冰场上花样滑冰运动员的位置．(3)描述翱翔在蓝天上的飞机的位置．三.坐标系(1)以起点为坐标原点，建立一维直线坐标系；答案(2)以滑冰场中心为坐标原点，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向，建立二维平面直角坐标系；(3)确定一点(如机场所在位置)为坐标原点，建立三维空间直角坐标系．同一直线上的运动平面内的运动空间立体的运动第31页,共43页，2024年2月25日，星期天例1.以广场上旗杆所在的位置做为坐标原点，向东的方向为正方向，则X=5m，X=-10m，表示的是什么意思？第32页,共43页，2024年2月25日，星期天例4：在60周年国庆盛典上，游行的队伍和彩车依次从天安门前经过，以北京长安街为坐标轴，向西为正方向，以长安街中心为坐标原点O，建立一维直线坐标系．一辆彩车最初在原点以东3km处，一段时间后行驶到原点以西2km处．这辆彩车的最初位置和最终位置坐标分别是(

)A．3km；2km

B．-3km；2kmC．3km；-2kmD．-3km；-2kmB向西为正0长安街x/km-3-2-1321解析根据题意建立坐标系:由图可知：第33页,共43页，2024年2月25日，星期天解析3.(坐标系的建立及应用)一个小球从距地面4m高处落下，被地面弹回，在距地面1m高处被接住．坐标原点定在抛出点正下方2m处，向下为坐标轴的正方向．则小球的抛出点、落地点、被接住点的位置坐标分别是 (

)A．2m，-2m，-1mB．-2m,2m,1mC．4m,0,1mD．-4m,0，-1m根据题意建立坐标系:BA为抛出点，坐标为-2m，B点为坐标原点，D点为落地点，坐标为2m，C点为接住小球的点，坐标为1m由图可知：第34页,共43页，2024年2月25日，星期天

10．为了确定平面上物体的位置，我们建立平面直角坐标系，如图所示．以O点为坐标原点，沿东西方向为x轴，向东为正；沿南北方向为y轴，向北为正．图中A点的坐标如何表示？其含义是什么？第35页,共43页，2024年2月25日，星期天解析

A点的横坐标x＝2m，A点的纵坐标y＝3m，坐标值的含义表示A点在坐标原点偏东2m，偏北3m处．

答案

(2m,3m)

A点在坐标原点偏东2m，偏北3m处

11．一物体从O点出发，沿东偏北30°的方向运动10m至A点，然后又向正南方向运动5m至B点．

(1)建立适当坐标系，描述出该物体的运动轨迹．

(2)依据建立的坐标系，分别求出A、B两点的坐标．

解析

(1)坐标系如图所示，线OAB为运动轨迹．

(2)xA=5m，yA=5m；xB=5m，yB=0.A点的坐标：(5,5)，B点的坐标：(5,0)．

第36页,共43页，2024年2月25日，星期天

变式训练2从高出地面3m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5m后落回地面，如图1－2所示，分别以地面和抛出点为原点建立坐标系，方向均以向上为正，填写下面的表格．第37页,共43页，2024年2月25日，星期天解析

在物体运动的直线上建立直线坐标系，定量描述物体的位置，若以地面为原点，则出发点、最高点、落地点的坐标分别为x1＝3m，x2＝8m，x3＝0；若以抛出点为原点，则x1′＝0.2，x2′＝5m，x3′＝－3m.第38页,共43页，2024年2月25日，星期天小结:一、机械运动1、定义：物体的空间位置随时间的变化。2、注：①运动和静止是相对的；②自然界中一切物体都在不停地运