质点、参考系和坐标系(2015修改)

1、 一个物体相对于另一物体的空间一个物体相对于另一物体的空间位置随时间的变化，叫位置随时间的变化，叫机械运动机械运动，它，它是自然界最简单最基本的运动形式。是自然界最简单最基本的运动形式。 在物理学中，研究物体做机械运在物理学中，研究物体做机械运动的分支叫动的分支叫力学力学不了解运动，不了解运动，就不了解自然。就不了解自然。亚里士多德亚里士多德由浅入深由浅入深由表及里由表及里人类的认知规律：江苏省扬中高级中学高一物理备课组问题问题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

2、驰。科学家呢科学家呢？研究火车通过大桥的时间时，研究火车通过大桥的时间时，桥长2000米，火车长200米，其速度为80m/s一辆汽车速度为25m/s。求火车和汽车通过桥的时间多长？谁能准确描述下列物体的运动？ 如：鸽子在空中翱翔 足球的飞滚 海浪的汹涌澎湃思考思考1：要描述鸽子身上各点的位置要描述鸽子身上各点的位置随时间变化的规律是件不容易的事，随时间变化的规律是件不容易的事，困难在哪里？困难在哪里？思考思考2：如果只研究鸽子从家里到目如果只研究鸽子从家里到目的地飞行的快慢，能够描述吗？的地飞行的快慢，能够描述吗？结论：如果仅仅研究鸽子整个飞行过程结论：如果仅仅研究鸽子整个飞行过程的运动情况，

3、我们可以忽略鸽子的形状的运动情况，我们可以忽略鸽子的形状和大小而把鸽子看成只有质量而没有形和大小而把鸽子看成只有质量而没有形状和大小的状和大小的“点点”。 （1）某些情况下，将物体简化为）某些情况下，将物体简化为一个有质量的点，其特点是无大小、一个有质量的点，其特点是无大小、无形状、无体积、有质量。无形状、无体积、有质量。 （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（本质突出主要因素：具有质量（本质属性）属性）质点（质点（mass point）研究飞机在空中的位置、离地面的高度、飞行的速研究飞机在空中的位置、离地面

4、的高度、飞行的速度等问题时，能否把飞机看成有质量的点？度等问题时，能否把飞机看成有质量的点？【问题思考】【问题思考】研究地球公转时，可以把地球视为有质量研究地球公转时，可以把地球视为有质量的点吗？的点吗？研究地球自转时，能不考虑地球的形状和大小吗？研究地球自转时，能不考虑地球的形状和大小吗？物体本身的尺寸大小不能决定物物体本身的尺寸大小不能决定物体是否能看作质点，而是由所研体是否能看作质点，而是由所研究的问题决定的。当物体的大小、究的问题决定的。当物体的大小、形状对所研究问题的影响可以忽形状对所研究问题的影响可以忽略不计时，就可以将物体作为质略不计时，就可以将物体作为质点处理。点处理。物体可以

5、看作质点的条件：物体可以看作质点的条件： 说明: 1、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小，质量的多少和运动速度的大小无关。 2、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，有的情况下可以看作质点，而有的情况下不可以看作质点。【问题思考】【问题思考】从匀速飞行的飞机上投出炸弹，飞机上的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？情况一样吗？为什么？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,被选作参考被选

6、作参考的另外的物体的另外的物体,叫做参考系。叫做参考系。 2.选取：参考系的选取是任意的，应以使运动选取：参考系的选取是任意的，应以使运动的描述尽可能简单为原则。的描述尽可能简单为原则。3.理解：同一物体，如果选取的参考系不同，理解：同一物体，如果选取的参考系不同，运动情况可能不同。运动情况可能不同。注意注意1：比较两个物体的运动情况，必须选择：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同一个参考系才有意义。注意注意2：以后凡是说到运动，都应该首先选取：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止的物体为参考系，常常选地面或相对地面静止的物体为参考系。参考系。诗境

7、诗境中的相对运动中的相对运动思考： 我们曾说过运动是绝对的，现在又说运动是相对的，矛盾么？汽车沿直线运动，怎样汽车沿直线运动，怎样定量定量地描述地描述它的位置变化呢？它的位置变化呢？描述直线运动的物体的位置变化，可以建立一维直线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。坐标系。一维坐标表示：一维坐标表示：xx/mx/m0 0 1 1 2 2 3 3- -1 1描述平面上运动的物体的描述平面上运动的物体的位置变化，可以建立二维平面直位置变化，可以建立二维平面直角坐标系。角坐标系。二维坐标表示二维坐标表示（x,y）y/my/m1 10 02 2-2-2-1-1-1-1-2-22 21

8、1x/mx/m描述立体空间内运动的物体的位描述立体空间内运动的物体的位置变化，可以建立三维立体空间置变化，可以建立三维立体空间坐标系。坐标系。三维坐标表示三维坐标表示（x,y,z）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 典型例题 1、在下列物体的运动中，可视作质点的物体有 ( ) A.从北京开往广州的一列火车 B.研究转动的汽车轮胎 C.研究绕地球运动时的航天飞机 D.表演精彩芭蕾舞演员 E.参加一百米跑竞赛的运动员在冲刺过程中 F.

9、在斜下推力的作用下，沿水平面滑动的箱子 G.计算子弹从枪口到靶心的飞行时间 H.测量子弹船过一张薄纸的时间。 拓展练习拓展练习1在下列各种物体的运动中，可以看作质点的是（ ）A.平直公路上匀速行驶的汽车B.做花样滑冰的运动员C.绕太阳公转的地球D.研究直升飞机从北京飞到上海E.研究地球的自转研究地球的自转F.研究原子的内部结构研究原子的内部结构ACD在下列各种物体的运动中，可以看作质点的是（ ）A.参加马拉松的运动员B.火车过桥火车过桥C.C.火车从北京开到上海火车从北京开到上海D.D.研究某学生骑车由学校回家的速度研究某学生骑车由学校回家的速度E.E.对学生骑车姿势进行生理学分析对学生骑车姿

10、势进行生理学分析F.F.研究火星探测器从地球到火星的飞研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹行轨迹G.G.研究火星探测器降落火星后如何探研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面测火星的表面ACDF拓展练习拓展练习2 2、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（ ） （A）早晨太阳从东方升起，参考系是地面 （B）地球绕太阳近似做圆周运动，参考系是太阳 （C）研究地面上物体的运动只能取地面为参考系 （D）在不同参考系中描述物体的运动，简繁程度会不同 ABD 3、一根长、一根长0.8米的一杆竖直放置，今米的一杆竖直放置，今有一内径略大于杆直径的环，从杆的有一内径略大于杆直径的

11、环，从杆的顶点顶点A向下滑动，取杆的下端向下滑动，取杆的下端O为坐为坐标原点，取向下为正方向，图中标原点，取向下为正方向，图中A、B两点的坐标各是多少？环从两点的坐标各是多少？环从A到到B的过程中，位置变化了多少？的过程中，位置变化了多少？ 4、质点由西向东，从、质点由西向东，从A点出发到点出发到达达C点再返回到点再返回到B点并保持静止点并保持静止(如图如图)，若若AC=100m,BC=30m，以，以B点为原点，点为原点，向东为正方向建立直线坐标，则出发向东为正方向建立直线坐标，则出发点的位置为点的位置为 m，B点位置是点位置是 m，C点位置为点位置为 m，A到到B的位置的位置变化为变化为 m，方向，方向 ;C到到B的的位置变化为位置变化为 方向方向 .ABC7003070东东30m西西5、某运动物体在平面内，由点某运动物体在平面内，由点（3，1）出发，）出发，沿直线运动到点（沿直线运动到点（1，4）然后又由点（）然后又由点（1，4）沿直线运动到点（沿直线运动到点（5，5）。试在图中完成坐标）。试在图中完成坐标系的建系的建立并