高中物理必修一《质点-参考系和坐标系》（课堂PPT）

1、质点质点 参考系和坐标系参考系和坐标系姓名 于和平学号 41306155人教版 物理 必修一地球在转动地球在转动请同学们看下面这些例子请同学们看下面这些例子: :地球在转动地球在转动树叶在飘落树叶在飘落请同学们看下面这些例子请同学们看下面这些例子: :地球在转动地球在转动树叶在飘落树叶在飘落车辆在行驶车辆在行驶请同学们看下面这些例子请同学们看下面这些例子: :鸟儿在展翅飞翔鸟儿在展翅飞翔请同学们看下面这些例子请同学们看下面这些例子: :鸟儿在展翅飞翔鸟儿在展翅飞翔火箭飞向苍穹的太空火箭飞向苍穹的太空请同学们看下面这些例子请同学们看下面这些例子: :鸟儿在展翅飞翔鸟儿在展翅飞翔火箭飞向苍穹的太空

2、火箭飞向苍穹的太空小朋友在奔跑小朋友在奔跑请同学们看下面这些例子请同学们看下面这些例子: :上述六个例子给你共同的感觉是什么上述六个例子给你共同的感觉是什么? ?他们都在他们都在动动!上述六个例子给你共同的感觉是什么上述六个例子给你共同的感觉是什么? ?亚里士多德说过：亚里士多德说过：“不了解运动，不了解运动，就不了解自然。就不了解自然。” 物体的空间位置随时间的变化，是物体的空间位置随时间的变化，是自然界中最简单、最基本的运动形态，自然界中最简单、最基本的运动形态，称为称为机械运动机械运动。 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。 霍尔顿说：霍

3、尔顿说：“无论从逻辑上还是从无论从逻辑上还是从历史上讲，力学都是物理学的基础，历史上讲，力学都是物理学的基础，也是物理学及其他科学研究的典也是物理学及其他科学研究的典范范力学之于物理学如同骨骼之于人力学之于物理学如同骨骼之于人体。体。”问题：如何描述物体的运动呢？问题：如何描述物体的运动呢？诗人用诗人用气势磅礴来描述大河中的水流，用气势磅礴来描述大河中的水流，用矫捷如燕描述运动员轻盈的舞姿，画家用汽车矫捷如燕描述运动员轻盈的舞姿，画家用汽车后面的几个线条表示风，来描述车辆的飞驰。后面的几个线条表示风，来描述车辆的飞驰。科学家怎样科学家怎样描述呢？描述呢？问题：如何描述物体的运动呢？问题：如何描

4、述物体的运动呢？诗人用诗人用气势磅礴来描述大河中的水流，用气势磅礴来描述大河中的水流，用矫捷如燕描述运动员轻盈的舞姿，画家用汽车矫捷如燕描述运动员轻盈的舞姿，画家用汽车后面的几个线条表示风，来描述车辆的飞驰。后面的几个线条表示风，来描述车辆的飞驰。物体的运动物体的运动如何描述物体如何描述物体的运动呢？的运动呢？l你能准确描述物体上各部位的位置你能准确描述物体上各部位的位置 随时间的变化吗？随时间的变化吗？l如果我们研究物体的整体运动呢？如果我们研究物体的整体运动呢？l如何才能比较准确地描述物体的运如何才能比较准确地描述物体的运 动呢？动呢？ 想一想想一想谁能准确描述下列物体各点的位置及其谁能准

5、确描述下列物体各点的位置及其随时间的变化呢？随时间的变化呢？如：雄鹰在空中翱翔如：雄鹰在空中翱翔 鱼儿在大海里游泳鱼儿在大海里游泳 足球在绿茵场上飞滚足球在绿茵场上飞滚 火车在铁轨上行驶火车在铁轨上行驶 举个例子举个例子精确描述精确描述之难之难谁能准确描述下列物体各点位置及其随谁能准确描述下列物体各点位置及其随时间变化呢？时间变化呢？如：雄鹰在空中翱翔如：雄鹰在空中翱翔 鱼儿在大海里游泳鱼儿在大海里游泳 足球在绿茵场上飞滚足球在绿茵场上飞滚 火车在铁轨上行驶火车在铁轨上行驶举个例子举个例子 我们怎样来准确地描述物体的运动？我们怎样来准确地描述物体的运动？例例: 地球的转动地球的转动, 火车在轨

6、道上行驶火车在轨道上行驶我们是否要考虑我们是否要考虑火车自身的运动？火车自身的运动？ 我们怎样来准确地描述物体的运动？我们怎样来准确地描述物体的运动？例例: 地球的转动地球的转动, 火车在轨道上行驶火车在轨道上行驶地球地球的大小与地球的大小与形状需要考虑形状需要考虑吗？吗？我们是否要考虑我们是否要考虑火车自身的运动？火车自身的运动？ 我们怎样来准确地描述物体的运动？我们怎样来准确地描述物体的运动？例例: 地球的转动地球的转动, 火车在轨道上行驶火车在轨道上行驶地球地球的大小与地球的大小与形状需要考虑形状需要考虑吗？吗？小结：小结：在某些情况下，我们可以把物在某些情况下，我们可以把物体简化为一个

7、有质量的体简化为一个有质量的点点一一. . 物体和质点物体和质点(1) 质点的概念：在某些情况下，我们可以忽略物体的质点的概念：在某些情况下，我们可以忽略物体的大小和形状，而突出大小和形状，而突出“物体具有质量物体具有质量”这个要素，把它这个要素，把它简化为一个有质量的物质点，这样的点成为质点。简化为一个有质量的物质点，这样的点成为质点。(2) 你是如何理解质点模型的你是如何理解质点模型的? (3) 实际物体哪些情况下可简化为质点实际物体哪些情况下可简化为质点?想一想想一想: :在研究地球自传和公转时，地在研究地球自传和公转时，地球可不可以看成质点？球可不可以看成质点？想一想想一想: :在研究

8、地球自传和公转时，地在研究地球自传和公转时，地球可不可以看成质点？球可不可以看成质点？研究地球自转时，研究地球自转时，地球本身的大小和地球本身的大小和形状不可忽略形状不可忽略. . 不不能看成质点能看成质点. .想一想想一想: :在研究地球自传和公转时，地在研究地球自传和公转时，地球可不可以看成质点？球可不可以看成质点？研究地球自转时，研究地球自转时，地球本身的大小和地球本身的大小和形状不可忽略形状不可忽略. . 不不能看成质点能看成质点. .研究地球公转时可以忽略地球的大小和形状而把它视为质点 一个物体能否看成质点一个物体能否看成质点是有问题的性质决定的是有问题的性质决定的结论：结论： 1.

9、 研究地球自转时，能否把它视为质研究地球自转时，能否把它视为质点呢？点呢？ 2.研究地球绕太阳的公转能否把地球研究地球绕太阳的公转能否把地球视为一个点？视为一个点？ 3.一列沿京沪铁路运动的火车，若研一列沿京沪铁路运动的火车，若研究它从上海到究它从上海到 北京的运动能否把它简化为北京的运动能否把它简化为一个点？一个点？ 4.研究火车通过南京长江大桥的运动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？时，能否把它简化为一个质点？练习练习1. 物体是否在所有的情况下都能看做质点？物体是否在所有的情况下都能看做质点？2. 物体看作质点的条件是什么？物体看作质点的条件是什么？3. 大的物体

10、一定不能看成质点？大的物体一定不能看成质点？ 小的物体随时都看成质点吗？小的物体随时都看成质点吗？讨论讨论1. 物体是否在所有的情况下都能看做质点？物体是否在所有的情况下都能看做质点？2. 物体看作质点的条件是什么？物体看作质点的条件是什么？3. 大的物体一定不能看成质点？大的物体一定不能看成质点？ 小的物体随时都看成质点吗？小的物体随时都看成质点吗？讨论讨论1.同一物体能否看作质点，要依据问题的具体同一物体能否看作质点，要依据问题的具体情况决定。情况决定。2.物体看作质点的条件是：物体的形状和大小物体看作质点的条件是：物体的形状和大小对所研究的问题影响很小，可以忽略不计时。对所研究的问题影响

11、很小，可以忽略不计时。3. 物体能否看成质点，与物体本身的大小无关。物体能否看成质点，与物体本身的大小无关。解答解答 (1)物体的各部分的运动情况都相同物体的各部分的运动情况都相同, 此物体一般可当作质点此物体一般可当作质点.(2)物体的形状大小远远小于所研究物体的形状大小远远小于所研究的距离的距离, 此物可当作质点此物可当作质点.(3)物体的自身大小在所研究的问题物体的自身大小在所研究的问题中不起主要作用中不起主要作用.结论：结论：实际物体在下列三种情况下实际物体在下列三种情况下都可简化为质点都可简化为质点: : 物理方法物理方法根据所研究问题的性质和根据所研究问题的性质和要求要求，抓住问题

12、中的主要因素抓住问题中的主要因素，忽略其次要忽略其次要因素因素，建立一种建立一种理想化的模型理想化的模型，使复杂问题使复杂问题得到简化得到简化，这是一种重要的科学研究方法。这是一种重要的科学研究方法。质点就是这样一个理想化模型。质点就是这样一个理想化模型。 物理方法物理方法根据所研究问题的性质和根据所研究问题的性质和要求要求，抓住问题中的主要因素抓住问题中的主要因素，忽略其次要忽略其次要因素因素，建立一种建立一种理想化的模型理想化的模型，使复杂问题使复杂问题得到简化得到简化，这是一种重要的科学研究方法。这是一种重要的科学研究方法。质点就是这样一个理想化模型。质点就是这样一个理想化模型。 这是一

13、种科学抽象。那以前接触过这样这是一种科学抽象。那以前接触过这样的物理模型吗？的物理模型吗？ 物理方法物理方法根据所研究问题的性质和根据所研究问题的性质和要求要求，抓住问题中的主要因素抓住问题中的主要因素，忽略其次要忽略其次要因素因素，建立一种建立一种理想化的模型理想化的模型，使复杂问题使复杂问题得到简化得到简化，这是一种重要的科学研究方法。这是一种重要的科学研究方法。质点就是这样一个理想化模型。质点就是这样一个理想化模型。 这是一种科学抽象。那以前接触过这样这是一种科学抽象。那以前接触过这样的物理模型吗？的物理模型吗？ 光滑的水平面、轻质弹簧。光滑的水平面、轻质弹簧。二二. . 参考系参考系1

14、. 什么叫参考系？什么叫参考系？2. 你是如何理解你是如何理解“参考系参考系”的？的？3. 同一个运动，选择的参考系不同？对同一个运动，选择的参考系不同？对 这个运动的描述是否相同？这个运动的描述是否相同？4. 参考系可以任意选择吗？比较两个物参考系可以任意选择吗？比较两个物 体的运动是否要选择同一参考系？体的运动是否要选择同一参考系？看图：看图：看图：看图：如何解释如何解释静止静止和运动？和运动？同一个物体，运同一个物体，运动会不同？动会不同？l 物体的运动与静止是相对的。物体的运动与静止是相对的。l 为描述物体的运动，需要另外选为描述物体的运动，需要另外选 取一个物体作为标准，这个作为标取

15、一个物体作为标准，这个作为标准的物体叫做参考系准的物体叫做参考系结论：结论： 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二二. . 参考系参考系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)二二. . 参考系参考系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) 选择的任意性选择的任意性(一般选择地球和相一般选择地球和相对于地球静止的物体对于地球静止的物体)(2) 对不同参考系，运动可能不

16、同对不同参考系，运动可能不同二二. . 参考系参考系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) 选择的任意性选择的任意性(一般选择地球和相一般选择地球和相对于地球静止的物体对于地球静止的物体)(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。须选择同一个参考系才有意义。二二. . 参考系参考系 1.1.小小竹排江中流，巍巍青山两岸走。小小竹排江中流，巍巍青山两岸走。2.2.月亮在莲花般的云朵里穿行。月

17、亮在莲花般的云朵里穿行。3.3.两岸青山相对出，孤帆一片日边来。两岸青山相对出，孤帆一片日边来。练习练习体会诗境中的相对运动体会诗境中的相对运动体会诗境中的相对运动体会诗境中的相对运动飞花两岸照船红，飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。百里榆堤半日风。卧看满天云不动，卧看满天云不动，不知云与我俱东。不知云与我俱东。 ？提问：提问： 选择不同的参考系观察结果如何？选择不同的参考系观察结果如何？ 你有什么发现？你有什么发现？ 参考系的选择是任意的，以对运动的描参考系的选择是任意的，以对运动的描 述简单、方便为原则。述简单、方便为原则。 若无特别说明，通常是以地面或相对地若无特别说明，通常是以地面或相对

18、地面静止的物体为参照系。面静止的物体为参照系。 ？提问：提问： 选择不同的参考系观察结果如何？选择不同的参考系观察结果如何？ 你有什么发现？你有什么发现？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？位置变化？若在某平面（操场）上呢？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？位置变化？若在某平面（操场）上呢？ 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

19、方法？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？位置变化？若在某平面（操场）上呢？ 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？笛卡儿发明笛卡儿发明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？位置变化？若在某平面（操场）上呢？ 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？区分：

20、区分：定性定性与与定量定量平面直角坐标系平面直角坐标系立体坐标系立体坐标系1. 坐标系坐标系(coordinate system)建立的作用建立的作用三三. . 坐标系坐标系1. 坐标系坐标系(coordinate system)建立的作用建立的作用 为了定量地描述物体位置变化为了定量地描述物体位置变化三三. . 坐标系坐标系1. 坐标系坐标系(coordinate system)建立的作用建立的作用 为了定量地描述物体位置变化为了定量地描述物体位置变化2. 坐标系的构成要素：坐标系的构成要素：三三. . 坐标系坐标系1. 坐标系坐标系(coordinate system)建立的作用建立的作用 为了定量地描述物体位置变化为了定量地描述物体位置变化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. . 坐标系坐标系