1.1质点、参考系和坐标系 精品课件 物理 必修一

1、 他们的相对位置发他们的相对位置发 生了怎样的变化？怎样生了怎样的变化？怎样 描述物体的运动？描述物体的运动？ 导入新课导入新课 1.1 质点质点 参考系和坐标系参考系和坐标系 第一章第一章 运动的描述运动的描述 本节导航本节导航 1、物体和质点、物体和质点 一、物体的空间位置随时间的变化一、物体的空间位置随时间的变化, , 叫做叫做机械运动机械运动. . 怎样描述宇宙中的行星的运动？怎样描述宇宙中的行星的运动？ 在在任何情况任何情况下，描述物体的运动都下，描述物体的运动都 必须要考虑物体的大小和形状吗？必须要考虑物体的大小和形状吗？ 由于物体有大小和形状，各部分运动情由于物体有大小和形状，各

2、部分运动情 况一般不同，要描述物体各部分空间位置随况一般不同，要描述物体各部分空间位置随 时间的变化，是很困难的。时间的变化，是很困难的。 研究一列北京到广州的列车的位置随时间的变化研究一列北京到广州的列车的位置随时间的变化 关系，可以关系，可以忽略忽略物体的大小和形状，物体的大小和形状， 将它看作是有质量的点将它看作是有质量的点 研究地球绕太阳公转，研究地球绕太阳公转， 可以可以忽略忽略地球的大小和形状地球的大小和形状 监测火箭发射时，用荧光屏上的监测火箭发射时，用荧光屏上的小光点小光点代替这代替这 个个“庞大庞大”的物体的物体 我们在处理这些问题时，常常不考虑我们在处理这些问题时，常常不考

3、虑 物体各部分的差异，把物体简化成没有物体各部分的差异，把物体简化成没有大大 小小、形状形状的点，或者说用一个有的点，或者说用一个有质量质量的点的点 来代替物体。来代替物体。 （1）质点的定义）质点的定义 用来用来代替代替 物体的有物体的有质量质量的点叫做质点。的点叫做质点。 实际物体运动的描述实际物体运动的描述 质点运动的描述质点运动的描述 名词解释名词解释 “具有质量具有质量”和和“占有位置占有位置” ，但，但没有大小没有大小、没有形没有形 状状。 质点质点没有体积没有体积，因而质点是不可能转动的。任何转动，因而质点是不可能转动的。任何转动 的物体在研究其自转时都不能简化为质点。的物体在研

4、究其自转时都不能简化为质点。 质点不一定是很小的物体，很大的物体也可简化为质质点不一定是很小的物体，很大的物体也可简化为质 点。同一个物体有时可以看作质点，有时又不能看作质点。同一个物体有时可以看作质点，有时又不能看作质 点，具体问题具体分析。点，具体问题具体分析。 质点是一种科学抽象，质点是一种科学抽象，是对实际物体的近似，是一种是对实际物体的近似，是一种 理想化的理想化的物理模型物理模型，这也是物理学中常用的一种重要的，这也是物理学中常用的一种重要的 研究方法。研究方法。 （2）质点的特点）质点的特点 突出主要因素，忽略次要因素，将实际问突出主要因素，忽略次要因素，将实际问 题简化为物理模

5、型，是研究物理学问题的基本题简化为物理模型，是研究物理学问题的基本 思维方法之一，这种思维方法叫理想化方法。思维方法之一，这种思维方法叫理想化方法。 质点就是利用这种思维方法建立的一个理质点就是利用这种思维方法建立的一个理 想化物理模型。想化物理模型。 理想化方法理想化方法 名词解释名词解释 （3）质点的条件）质点的条件 物体的形状、大小可忽略时，一般可以看作质点物体的形状、大小可忽略时，一般可以看作质点 例如：例如：研究地球的公转研究地球的公转 抛出去的手榴弹在空中的运动抛出去的手榴弹在空中的运动 平动的物体一般可以看作质点平动的物体一般可以看作质点 例如：例如：平直公路上行驶的汽车，平直公

6、路上行驶的汽车， 分析：分析：车身上各部分的运动情况相同，当车身上各部分的运动情况相同，当 我们把汽车作为一个整体来研究它的运动的时我们把汽车作为一个整体来研究它的运动的时 候，就可以把汽车当作质点。候，就可以把汽车当作质点。 物体只做转动时，不物体只做转动时，不 能看做质点能看做质点 例如：例如：乒乓球在空中只乒乓球在空中只 做旋转运动时做旋转运动时 一个物体能否看成质点，是一个物体能否看成质点，是由问题的性质由问题的性质 决定决定的，取决于它的形状和大小在所研究问题的，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、中是否可以忽略不计，而跟自身体积的大小、 质量的

7、多少和运动速度的大小无关。质量的多少和运动速度的大小无关。 总结总结 同一物体在不同情况下有时可看作质点，同一物体在不同情况下有时可看作质点， 有时不可看作质点有时不可看作质点。 例如：例如：一列火车从北京开到上海，研究火一列火车从北京开到上海，研究火 车的运行的时间，可以将火车看成质点车的运行的时间，可以将火车看成质点; 而火车过桥时，计算火车过桥的时间，不而火车过桥时，计算火车过桥的时间，不 可以将火车看成质点可以将火车看成质点 一般来说，可以把撑杆跳高运动分为如下一般来说，可以把撑杆跳高运动分为如下 几个阶段：几个阶段：助跑、撑杆起跳、越过横杆助跑、撑杆起跳、越过横杆。在下。在下 列几种

8、情况下运动员能否看作质点，从中体会列几种情况下运动员能否看作质点，从中体会 质点模型的建立过程。质点模型的建立过程。 （1）教练员针对训练录像纠正运动员的错误时，）教练员针对训练录像纠正运动员的错误时， 能否将运动员看成质点？能否将运动员看成质点？ （2）分析运动员的助跑速度时，能否将其看成）分析运动员的助跑速度时，能否将其看成 质点？质点？ （3）测量其所跳高度（判断其是否打破记录）测量其所跳高度（判断其是否打破记录） 时，能否将其看成质点？时，能否将其看成质点？ 不能。不能。 纠正错误动作时不能忽略运动员的形状和大小。纠正错误动作时不能忽略运动员的形状和大小。 能。能。 分析助跑速度时，可

9、以忽略运动员的姿势及动作。分析助跑速度时，可以忽略运动员的姿势及动作。 能。能。 2、参考系、参考系 如何判断一个物体是运动的？如何判断一个物体是运动的？ （1）参考系的定义）参考系的定义 要描述一个物体的运动，首先要选定某个要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他其他 物体物体做参考，观察物体相对于这个做参考，观察物体相对于这个“其他物体其他物体”的的 位置是否随时间变化，以及怎样变化。这种用来做位置是否随时间变化，以及怎样变化。这种用来做 参考的物体称为参考的物体称为参考系（参考系（reference frame）。参考参考 系系是研究机械运动的标准是研究机械运动的标准。 名词解释名词解释

10、 （2）参考系的选择）参考系的选择 参考系的选择是任意的，应以观测方便和使物体的参考系的选择是任意的，应以观测方便和使物体的 运动尽可能简单为原则。一般选择地球和相对于地球运动尽可能简单为原则。一般选择地球和相对于地球 静止的物体。描述地面上物体运动时，通常选静止的物体。描述地面上物体运动时，通常选地面地面或或 相对于地面静止不动的其他物体作为参考系。相对于地面静止不动的其他物体作为参考系。 一个物体一旦被选为参考系，就认为一个物体一旦被选为参考系，就认为 它是它是静止的静止的，假定参考系不动。，假定参考系不动。 比较两个物体的运动应选同一参考系。比较两个物体的运动应选同一参考系。 选择不同的

11、参考系来观察同一个物体选择不同的参考系来观察同一个物体 的运动，观察的结果可能会不同的运动，观察的结果可能会不同。 运动的相对性运动的相对性 自然界的一切物体都处于自然界的一切物体都处于永恒的运动永恒的运动中，绝对中，绝对 静止的物体是不存在的。就此意义而言，我们说运静止的物体是不存在的。就此意义而言，我们说运 动是绝对的。但是，描述某一个物体的位置及其随动是绝对的。但是，描述某一个物体的位置及其随 时间的变化，却又总是相对于其他物体而言的。时间的变化，却又总是相对于其他物体而言的。 名词解释名词解释 运动的相对性运动的相对性 想一想想一想 我们说下列物体是我们说下列物体是 运动的，是拿什么作

12、为运动的，是拿什么作为 参考系？参考系？ 地面、观众、路旁的树地面、观众、路旁的树 1. “小小竹排江中游，巍巍青山两岸走小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”分别描分别描 述了两种运动情景，分别是以什么为参考系？述了两种运动情景，分别是以什么为参考系？ 2. “月亮在莲花般的云朵里穿行月亮在莲花般的云朵里穿行” 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”，我们感，我们感 觉是静止不动的。这与诗句里的描述是否矛盾？觉是静止不动的。这与诗句里的描述是否矛盾？ 4. “满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山 山不动，是船行山不动，是船

13、行”其中其中“看山恰似走来迎看山恰似走来迎”和和 “是船行是船行”所选的参考系分别是什么？所选的参考系分别是什么？ 河岸、竹排河岸、竹排 云朵云朵 不矛盾不矛盾 人、人、山（地面）山（地面） 3、坐标系、坐标系 如何确定物体的位置？如何确定物体的位置？ 若物体只在一条直线上运动，如何描述位置及若物体只在一条直线上运动，如何描述位置及 位置变化？若在某平面（操场）上呢？文字描述方位置变化？若在某平面（操场）上呢？文字描述方 便吗？能精确吗？有没有简便又准确的方法？便吗？能精确吗？有没有简便又准确的方法？ 这是不是很方便？这是不是很方便？ xo 5m物体沿直线运动物体沿直线运动 为了定量地描述物体

14、的位置及位置的变化，需要为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要 在在参考系参考系上建立适当的上建立适当的坐标系坐标系（coordinate system）。）。 （1）坐标系）坐标系 名词解释名词解释 坐标系坐标系是在参考系的基础上抽象出是在参考系的基础上抽象出 来的概念，是来的概念，是抽象化抽象化的的参考系参考系。 （2）坐标系的构成要素）坐标系的构成要素 直线坐标系直线坐标系 数字数字 原点原点单位长度单位长度正方向正方向 物理量的物理量的 符号符号 单位单位 （3）坐标系的种类）坐标系的种类 一维坐标一维坐标（直线坐标系） 描述物体在一条直线上运动，即物体做一维描述物体在一条直线上运

15、动，即物体做一维 运动时，可以以这条直线为运动时，可以以这条直线为 x 轴，在直线上规定轴，在直线上规定 原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。如原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。如 图所示，若某一物体运动到图所示，若某一物体运动到A点，此时它的位置点，此时它的位置 坐标坐标 xA3m，若它运动到，若它运动到B点，则此时它的坐标点，则此时它的坐标 xB2m（“”表示沿表示沿 x 轴负方向）轴负方向）。 二维坐标二维坐标（平面直角坐标系） 描述物体在一平面内运动，即二维运动时，描述物体在一平面内运动，即二维运动时， 需采用两个坐标确定它的位置。需采用两个坐标确定它的位置。 A x y O

16、 2 2 喷喷 水水 抛抛 物物 线线 x1 y1 y o x 三维坐标三维坐标（立体坐标系） 描述物体在空间的运动。描述物体在空间的运动。 x y z O 用坐标系用坐标系 你能说出他们的位置吗你能说出他们的位置吗? ? 手持式手持式GPS定位器定位器 此刻处于我国哪个城市此刻处于我国哪个城市 的什么部位？的什么部位？ 科学漫步科学漫步生活中的物理生活中的物理 全球卫星定位系统（全球卫星定位系统（GPS） 卫星测时测距导航卫星测时测距导航 / 全球定位系统全球定位系统 Navigation Satellite Time and Ranging/Global Positioning Syste

17、m 确定地球物体的具体方位，提供准确时间。确定地球物体的具体方位，提供准确时间。 在地图上看到的经纬线，实际在地图上看到的经纬线，实际 上就是在地球表面建立的坐标系上就是在地球表面建立的坐标系 人造卫星人造卫星 地面接收器地面接收器 信信 号号 车载车载GPS定位系统定位系统 科学探索的必备物科学探索的必备物 GPS定位仪定位仪 定位仪中所示位置定位仪中所示位置 1. 机械运动：机械运动： 物体相对于其他物体的位置变化叫物体相对于其他物体的位置变化叫机械运动，机械运动， 简称运动。简称运动。 2. 参考系：参考系： 描述物体运动时，用来作参考的（假定为描述物体运动时，用来作参考的（假定为静静

18、止止） 另外的物体。另外的物体。 课堂小结课堂小结 3. 质点：质点： 用来代替物体的有质量的点。质点是一用来代替物体的有质量的点。质点是一 种理想化的物理模型种理想化的物理模型（关键是要搞清什么时（关键是要搞清什么时 候可以看作质点）候可以看作质点）。 4. 坐标系坐标系: 为了定量地描述物体的位置及位置的变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。化，需要在参考系上建立适当的坐标系。 高考链接高考链接 （09广东理基）做下列运动的物体，能当做广东理基）做下列运动的物体，能当做 质点处理的是（质点处理的是（ ） A. 自转中的地球自转中的地球 B. 旋转中的风力

19、发电机叶片旋转中的风力发电机叶片 C. 在冰面上旋转的花样滑冰运动员在冰面上旋转的花样滑冰运动员 D. 匀速直线运动的火车匀速直线运动的火车 D 1. 下列物体能看做质点的是（下列物体能看做质点的是（ ） A. 沿着斜面下滑的木块沿着斜面下滑的木块 B. 研究斜面上的木块是下滑还是翻滚研究斜面上的木块是下滑还是翻滚 C. 电扇的叶片电扇的叶片 D. 自转中的地球自转中的地球 课堂练习课堂练习 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. 地球很大，一定不能看做质点地球很大，一定不能看做质点 B. 原子核很小，一定能看做质点原子核很小，一定能看做质点 C. 同

20、一物体在不同的情况中，有时可看做质同一物体在不同的情况中，有时可看做质 点，有时则不可看做质点点，有时则不可看做质点 D. 质点是一种理想化模型，无实际意义质点是一种理想化模型，无实际意义 A C 3. 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. 体积很小的物体都可看成质点体积很小的物体都可看成质点 B. 质量很小的物体都可看成质点质量很小的物体都可看成质点 C. 物体的大小和形状在所研究的问题中起的作用物体的大小和形状在所研究的问题中起的作用 很小，可以忽略不计时，我们就可以把物体看很小，可以忽略不计时，我们就可以把物体看 成质点成质点 D. 只有低速运动的物

21、体才可看成质点，高速运动只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动 的物体不可看成质点的物体不可看成质点 C 4. 下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（ ） A. 研究物体的运动，首先必须选定参考系研究物体的运动，首先必须选定参考系 B. 参考系必须选择地面参考系必须选择地面 C. 研究同一物体的运动时，选取地面或相对地研究同一物体的运动时，选取地面或相对地 面静止的物体为参考系，所得出的关于物体面静止的物体为参考系，所得出的关于物体 运动的结论是相同的运动的结论是相同的 D. 选取不同的参考系，所得出的关于物体运动选取不同的参考系，所得出的关于物体运动 的结论可能是不同的的结论可能是不同的

22、 AD 5. 诗句诗句“满眼风波多闪灼，看山恰似走来迎，满眼风波多闪灼，看山恰似走来迎， 仔细看山山不动，是船行仔细看山山不动，是船行”中，中，“看山恰似走来看山恰似走来 迎迎”和和“是船行是船行”所选的参考系分别为（所选的参考系分别为（ ） A. 船和山船和山 B. 山和船山和船 C. 地面和山地面和山 D. 河岸和流水河岸和流水 A 6. 下列情况不能看成质点的是（下列情况不能看成质点的是（ ） A. 研究绕地球飞行时航天飞机的轨道研究绕地球飞行时航天飞机的轨道 B. 研究飞行中的直升机上的螺旋桨的转动情况研究飞行中的直升机上的螺旋桨的转动情况 C. 计算从北京开往汕头的一列火车的运行时间

23、计算从北京开往汕头的一列火车的运行时间 D. 计算火车通过路口所用的时间计算火车通过路口所用的时间 BD 7. 关于参考系的选取，下列说法正确的是（关于参考系的选取，下列说法正确的是（ ） A. 参考系必须选取静止不动的物体参考系必须选取静止不动的物体 B. 参考系必须是和地面联系在一起的参考系必须是和地面联系在一起的 C. 在空中运动的物体不能作为参考系在空中运动的物体不能作为参考系 D. 任何物体都可以作为参考系任何物体都可以作为参考系 D 8. 第一次世界大战期间，一名法国飞行员在第一次世界大战期间，一名法国飞行员在 2000米的高空飞行时，发现旁边有一个小东西，米的高空飞行时，发现旁边

24、有一个小东西， 他以为是一只小飞虫，敏捷地把它抓过来，令他他以为是一只小飞虫，敏捷地把它抓过来，令他 吃惊的是，抓到的竟是一颗子弹。飞行员能抓住吃惊的是，抓到的竟是一颗子弹。飞行员能抓住 子弹的原因是子弹的原因是（ ） A. 飞行员反应快飞行员反应快 B. 子弹相对飞行员是静止的子弹相对飞行员是静止的 C. 子弹已经飞行的没劲了子弹已经飞行的没劲了 D. 飞行员有手劲飞行员有手劲 B 9. 在公路上向左匀速运动的汽车，经过一棵果树在公路上向左匀速运动的汽车，经过一棵果树 时，恰有树上一个果子从上面自由落下，下图为运动时，恰有树上一个果子从上面自由落下，下图为运动 的轨迹，在地面上观察到的运动轨

25、迹是的轨迹，在地面上观察到的运动轨迹是_车中人车中人 以车为参考系观察到果子的运动轨迹是以车为参考系观察到果子的运动轨迹是_。 ABCD A D 10. 太阳从东边升起，西边落下，是地球上的自太阳从东边升起，西边落下，是地球上的自 然现象，但在某些条件下，在纬度较高地区上空飞行然现象，但在某些条件下，在纬度较高地区上空飞行 的飞机上，旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象。的飞机上，旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象。 这些条件是（这些条件是（ ） A. 时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行，时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行， 飞机的速度必须较大飞机的速度必须较大 B. 时间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，时间必须是在