质点参考系和坐标系

1、1.1 1.1 质点质点 参考系和坐标系参考系和坐标系自然界一切事物都在自然界一切事物都在如何描述物体的运动？如何描述物体的运动？一、物体和质点一、物体和质点 谁能准确描述下列物体的运动？ 如： 雄鹰在空中翱翔 足球的飞滚 树叶、纸张的飘落 骑行中的自行车难道我们真的无法描述物体的运动？ 例：刘翔110米跨栏 火车在城市之间运行 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

2、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 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。实际上不存在想化物理模型。实际上不存在理想化方法理想化方法名词解释名词解释（2 2）质点的特点：）质点的特点：无无大小、无形状、无体积、有

3、质量。大小、无形状、无体积、有质量。质点是一种质点是一种理想化的理想化的物理模型物理模型：突出问题突出问题的主要的主要方面方面（）而而忽略了次要忽略了次要因因素素( (。（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 例如：例如：平直公路上行驶的汽车，平直公路上行驶的汽车， 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

4、以把汽车当作质点。候，就可以把汽车当作质点。平动的物体平动的物体一般一般可以看作质点可以看作质点物体物体只只做转动时，不做转动时，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，是由一个物体能否看成质点，是由问题的性质问题的性质决定的，取决于它的形状和大小在所研究问题决定的，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，而跟自身中是否可以忽略不计，而跟自身体积体积的大小、的大小、质量质量的多少和运动的多少和运动速度速度的大小无关。的大小无关。总结总结 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

5、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

6、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。 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，能否将火车看成质点车的运行的时间，能否将火车看成质点? 而火车过桥时，计算火车过桥的时间，能而火车过桥时，计算火车过桥的时间，能否将火车看成质点？否将火车看成质点？同一物体在不同情况下有时可看作同一物体在不同情况下有时可看作质点，有时不可看作质点质点，有时不可看作质点。是不是很小的物体才能看成质点，很大的物体不能看是不是很小的物体才能看成质点，很大的物体不能看成质

7、点？成质点？物体本身的尺寸大小不是能否看作质点的标准物体本身的尺寸大小不是能否看作质点的标准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.A.质点就是体积很小的物体质点就是体积很小的物体B.B.只有做直线运动的物体才能看成质点只有做直线运动的物体才能看成质点C.C.任何物体在一定的条件下都可以看成质点任何物体在一定的条件下都可以看成质点D.D.不论物体的质量多大，只要物体的尺寸对所研究不论物体的质量多大，只要物体的尺寸对所研究的问题没有影响或影响可以忽略不计时，就可以看的问题没有影响或影响可以忽略不计时，就可以看成质点成质点E E质点是一个理想化模型，实际上并不存

8、在，所以，质点是一个理想化模型，实际上并不存在，所以，引入这个概念没有多大意义引入这个概念没有多大意义CDCD【例题例题】下列情形中的物体可以看作质点的是（下列情形中的物体可以看作质点的是（ ） A.A.跳水冠军郭晶晶在跳水比赛中跳水冠军郭晶晶在跳水比赛中 B.B.一枚硬币用力上抛，猜测它落地时是正面朝一枚硬币用力上抛，猜测它落地时是正面朝上还是反面朝上上还是反面朝上 C.C.奥运会冠军邢慧娜在万米长跑中奥运会冠军邢慧娜在万米长跑中 D D花样滑冰运动员在比赛中花样滑冰运动员在比赛中 答案：C【例题例题】思考：物理中的思考：物理中的“质点质点”和几何中的点有哪些异同？和几何中的点有哪些异同？相

9、同点：都是相同点：都是没有形状和大小的点没有形状和大小的点。不同点：不同点：质点质点是实际物体的抽象表示，它具有一定的是实际物体的抽象表示，它具有一定的物理内涵，不仅物理内涵，不仅具有具有物体的全部物体的全部质量质量，而且是一个相，而且是一个相对的物理概念；几何中的点没有质量，仅表示位置，对的物理概念；几何中的点没有质量，仅表示位置，而且应该绝对得小。而且应该绝对得小。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

10、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。参考系参考系是研究机械运动的是研究机械运动的标准标准。一个物体一旦被选为参考系，就认为它是静一个物体一旦被选为参考系，就认为它是静止的，假定参考系不动。止的，假定参考系不动。 名词解释名词解释1.1.定义：在描述一个物体的运动时定义：在描述一个物体的运动时, ,被选作参考的被选作参考的另外的物体另外的物体, ,叫做参考系。叫做参考系。 （标准性标准性）2. .选取：选取：参考系的选取是任意的，应以使运动的描参考系的选取是任意

11、的，应以使运动的描述尽可能简单为原则。述尽可能简单为原则。 （任意性任意性）3 3. .理解：理解：同一物体，如果选取的参考系不同，运动同一物体，如果选取的参考系不同，运动情况可能不同。情况可能不同。 （差异性差异性）4.4.比较：比较多个物体的运动或同一物体不同阶段比较：比较多个物体的运动或同一物体不同阶段的运动必须选择同一个参考系。（的运动必须选择同一个参考系。（统一性统一性）（2）参考系的特点）参考系的特点注意：以后凡是说到运动，都应该首先注意：以后凡是说到运动，都应该首先选取参考系，常常选地面或相对地面静选取参考系，常常选地面或相对地面静止的物体为参考系。止的物体为参考系。 自然界的一

12、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从匀速飞行的飞机上投出炸弹，飞机上的观察者和地从匀速飞行的飞机上投出炸弹，飞机上的观察者和地面上的人所看到的炸弹的运动情况一样吗？为什么？面上的人所看到的炸弹的运动情况一样吗？为什么？【问题思考问题思考】在公路上向左在公路上向左匀

13、速匀速运动的汽车，经过一棵果树时，恰运动的汽车，经过一棵果树时，恰有树上一个果子从上面自由落下，下图为运动的轨迹，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迹是在地面上观察到的运动轨迹是_车中人以车为参车中人以车为参考系观察到果子的运动轨迹是考系观察到果子的运动轨迹是_。ABCDAD答案：答案：ABD描述物体的运动，必须选择参考系，关于参考系，描述物体的运动，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

14、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）在不同参考系中描述物体的运动，简繁程度会不同会不同 【例题例题】为什么能够实现飞机在飞行途中进行空中加油，在航天为什么能够实现飞机在飞行途中进行空中加油，在航天飞行中，宇宙飞船发射到太空和正在绕地球运动的空间飞行中，宇宙飞船发射到太空和正在绕地球运动的空间站实行空中对接？站实行空中对接？【例题例题】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米米的高空飞行时，发现旁边有一个小东西，他以为的高空飞行

15、时，发现旁边有一个小东西，他以为是一只小飞虫，敏捷地把它抓过来，令他吃惊的是一只小飞虫，敏捷地把它抓过来，令他吃惊的是，抓到的竟是一颗子弹。飞行员能抓住子弹的是，抓到的竟是一颗子弹。飞行员能抓住子弹的原因是原因是（ ） 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B1. “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

16、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（船）、人（船）、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及及位置变化位置变化？xo5m物体沿直线运动物体沿直线运动 为

17、了定量地描述为了定量地描述物体的位置及位置的变化物体的位置及位置的变化，需要，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。（1）坐标系）坐标系名词解释名词解释（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、正方向和单位长度原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系

18、。如，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）。描述直线运动的物体的位置变化，可以建立一维描述直线运动的物体的位置变化，可以建立一维直线坐标系直线坐标系。一维坐标表示：一维坐标表示：x xx/mx/m0 01 12 23 3-1-1AB物体从物体从A到到B变化多少？变化多少？X=XX=XB B-X-XA A= 4 m= 4 m注意：注意：坐标系相对于参考系必须是静止的；坐标系相对于参考系必须是静止的；物

19、体在坐标系中的坐标值有正有负，物体在坐标系中的坐标值有正有负，正负不表示正负不表示大小，只表示方向大小，只表示方向。坐标的数值表示距坐标原点。坐标的数值表示距坐标原点的距离。的距离。 如果物体（如滑冰运动员）如果物体（如滑冰运动员）在平面上运动在平面上运动，我，我们应如何建立坐标系？如果物体在空间里运动们应如何建立坐标系？如果物体在空间里运动呢？呢？ 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描述物体在一平面内运动物体的位置变化物体的位置变化，可以可以建立二维平面直角坐标系。建立二维平面直角坐标系。需采用两个坐标确定它需采用两个坐标确定它的位置。的位置。二维坐标表示二维坐标表示

20、（x,y）AxyO22喷喷水水抛抛物物线线x1y1yox三维坐标三维坐标（立体坐标系） 描述在描述在空间内运动的物体的位置变化空间内运动的物体的位置变化，可可以建立三维立体空间坐标系。以建立三维立体空间坐标系。三维坐标表示三维坐标表示（x,y,z） xyzO 桌面离地面的高度是桌面离地面的高度是0.9 m0.9 m，坐标系的，坐标系的原点原点定在桌定在桌面上，向上方向为坐标轴的面上，向上方向为坐标轴的正方向正方向，有，有A A、B B两点离两点离地面的距离分别为地面的距离分别为1.9 m1.9 m和和0.4 m0.4 m。那么。那么A A、B B的坐标的坐标分别是分别是 ( )( ) A A1

21、 m, 0.5 m B1 m, 0.5 m B1.9 m,0.4 m 1.9 m,0.4 m C C1 m,-0.5 m D1 m,-0.5 m D0.9 m ,-0.5 m0.9 m ,-0.5 m答案：答案：D【例题例题】四、四、GPS：全球定位系统：全球定位系统 地球表面任一点的位置：地球表面任一点的位置：经度经度+纬度纬度地表上空任一点的位置：地表上空任一点的位置：经度经度+纬度纬度+海拔高度海拔高度第第1 1行的行的“西西”和第和第2 2行的行的“航向航向267267”表示的是航向；表示的是航向；“航速航速0 00km”0km”说明定位器现在相对地面静止；说明定位器现在相对地面静止；

22、第第3 3行的行的“航程航程1 10 km0 km是指从出发到现在的里程；是指从出发到现在的里程；“累计累计1313：32”32”是指从开始启动定位器到现在的时间；是指从开始启动定位器到现在的时间；第第4 4行的行的“N39N395555451”451”和和“Ell6Ell62323504”504”是指定位是指定位器所处位置在北纬器所处位置在北纬39395555451451、东经、东经1161162323504504；第第5 5行行“时间：时间：1010：2929：57”57”显示的是北京时间显示的是北京时间1010点点2929分分5757秒秒质点质点 参考参考系和坐标系系和坐标系 物体和质点

23、物体和质点 参考系参考系 坐标系坐标系 四个特点四个特点 质点概念判断的误区质点概念判断的误区定义定义 对参考系的理解对参考系的理解 运动的相对性运动的相对性 物理意义物理意义 分类及建立原则分类及建立原则 质点质点 定义定义 将物体看成质点的条件将物体看成质点的条件 标准性标准性 任意性任意性 统一性统一性 差异性差异性 小结小结:1.1.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.A.研究细胞的结构时研究细胞的结构时, ,因为细胞很小所以可以看作质点因为细胞很小所以可以看作质点B.B.研究地球的公转时，因为地球很大所以不能看作质研究地球的公转时，因为地球很大

24、所以不能看作质点点C.C.研究火车从北京到石家庄需要的时间时可以把火车研究火车从北京到石家庄需要的时间时可以把火车看作质点看作质点D.D.研究车轮的转动时可以把车轮看作质点研究车轮的转动时可以把车轮看作质点C C2.2.以下说法正确的是以下说法正确的是( )( )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，只有地球才是最理想的参考系任何情况下，只有地球才是最理想的参考系C.C.不选定参考系，就无法研究某一个物体是怎么不选定参考系，就无法研究某一个物体是怎么运动的运动的D.D.同一物体的运动，对不同的参考系可能有不同的同一物体的运动，对不同的参考系可能有不同的观察结果观察

25、结果CDCDC C3.3.研究下列物体的运动时，能被看作质点的是研究下列物体的运动时，能被看作质点的是 ( ) ( ) A.A.自由体操运动员在空中翻滚的动作自由体操运动员在空中翻滚的动作B.B.砂轮的转动情况砂轮的转动情况C.C.顺水漂流的小船，它漂流顺水漂流的小船，它漂流10 km10 km所用的时间所用的时间D.D.篮球运动员的投篮姿势篮球运动员的投篮姿势4.4.描述物体的运动，必须选择参考系，关于参考系，描述物体的运动，必须选择参考系，关于参考系，下列说法中正确的是下列说法中正确的是( )( )A.A.比较两个物体运动的快慢选取的参考系必须是一样的比较两个物体运动的快慢选取的参考系必须

26、是一样的B.B.研究物体的运动时，选择任意物体做参考系，其运动研究物体的运动时，选择任意物体做参考系，其运动的描述都是一样的的描述都是一样的C.“C.“飞流直下三千尺，疑是银河落九天飞流直下三千尺，疑是银河落九天”一定是以地面一定是以地面为参考系为参考系D.D.选择地面或者选择相对地面静止的物体为参考系研究选择地面或者选择相对地面静止的物体为参考系研究结果将不同结果将不同 A A 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，