《质点 参考系和坐标系》

第一节质点参考系和坐标系胡哥制作在我们周围可以看到各种各样的运动：汽车行驶、江水咆哮、鸟儿飞翔、飞船运行等。机械运动物体的空间位置随时间的变化，叫机械运动，它是自然界最简单最基本的运动形式。在物理学中，研究物体做机械运动规律的分支叫力学诗人用“气势磅礴”来描述大河中的水流，用“矫捷如燕”来描述滑冰运动员轻盈的舞姿，画家可以用汽车后面的几个线条来表示“风”，来描述车辆的飞驰。科学家呢？物体的运动

运动是______的一切物体都在不停________

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、纸张的飘落海浪的汹涌澎湃精确描述之难

难道我们真的无法描述物体的运动？例：飞机以某速度从南京飞向北京,

研究火车在城市之间运行我们是否要考虑飞机本身大小？车箱的颤动我们考虑吗？我们已经很自然的忽略某些次要因素（如形状、大小），只关心主要的方面。研究飞机在空中的位置、离开地面的高度、飞行的速度、运动轨道等问题时，需要考虑它本身的大小和形状吗？

研究飞机在空中的位置、离开地面的高度、飞行的速度、运动轨道等问题时，可以用一个小点代替这个“庞大”的飞机因为飞机的大小和形状在研究的问题中影响很小,可忽略不计在物理学中为了研究的方便,可以用一个小点代替物体这个有质量的点称为质点物理方法1、质点（masspoint）（1）某些情况下，将物体简化为一个

有质量的点（2）理想化的“物理模型”忽略次要因素：形状、大小等突出主要因素：具有质量（本质属性）矛盾的主次方面物体都可以看作质点么？一、物体和质点1、神舟五号2、地球绕太阳转研究地球公转时，可以忽略地球的大小，把它视为一个点。用荧光屏上的小光点代替这个“庞大”的飞船质点(masspoint）：用来代替物体的有质量的点。1．质点：在某些情况下，不考虑物体的____、____，把它简化为一个有____的物质点．2．把物体看成质点的条件①物体的____和____等因素不影响问题的研究时，就可以把物体看成质点；②平动的物体可以视为质点.3．说明：质点是一个____的物理模型，实际生活中并不存在．大小形状质量大小形状理想（1）研究地球绕太阳的公转能否把地球视为一个质点呢？（2）研究地球上各处的季节变化时，能否把它视为质点呢？（3）一列沿京沪铁路运动的火车，若研究它从上海到北京的运动能否把它简化为一个质点？（4）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呢？（5）我们在欣赏跳水运动时我们看的是什么?思考质点小结：质点是一种科学抽象，是一种理想化的模型。质点是对实际物体的近似，这也是物理学中常用的一种重要的研究方法。一个物体能否看成质点，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、质量的多少和运动速度的大小无关。核心要点突破一、对质点的进一步理解1．对质点的认识(1)质点是用来代替物体的有质量的点，其突出的特点是“具有质量”和“占有位置”，但是质点没有大小、体积、形状，但它与几何中的“点”有本质的区别．(2)质点是实际物体的一种高度抽象，实际中并不存在．是一种“理想化模型”，这是物理学中经常采用的一种研究方法．2．物体能否看做质点的几种情况(1)物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略不计．例如研究地球的公转问题时，地球可视为质点，而研究月食问题时，地球的大小就不能忽略，不能视为质点．(2)做平动的物体，由于物体上各点的运动情况完全相同，通常可以用一点来代替整个物体的运动，但并不是任何情况下都能看做质点．例如研究火车通过桥梁的时间时，火车的长度不能忽略，故不能看做质点．(3)物体虽然有转动，但是因转动而引起的物体各部分的运动差异对所研究的问题不起主要作用时，物体可视为质点．研究物体的转动或由转动产生的现象时，物体不能视为质点．例如研究昼夜交替现象时，地球不能视为质点．特别提醒：(1)并不是只有很小的物体才能被看做质点，也不是很大的物体就一定不能被看做质点，关键是看物体的大小和形状在研究物体的运动时是否为次要因素．(2)对于同一物体，能否将其看做质点要视研究的问题而定，例如研究地球的自转时，不可以视地球为质点，研究地球的公转时，就可以视地球为质点．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。即时应用1．下列关于质点的说法中正确的是(

)A．只要是体积很小的物体都可看做质点B．只要是质量很小的物体都可看做质点C．质量很大或体积很大的物体都一定不能看做质点D．由于所研究的问题不同，同一物体有时可以看做质点，有时不能看做质点2.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.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。

ACFG思维体操：如何解释小孩的静止？同样的物体，运动会不同？参考系的研究参考系的研究参考系的研究二、参考系（referenceframe）1、任何运动都是相对于某个参照物而言的，这个选来作标准的参照物称为参考系2、运动和静止都是相对的3、参考系的选择是任意的，一般选择地面或相对地面静止的物体（参照物的科学名称，是假定不动的物体）（选择不同参考系，观察的结果可能不一样，也可能一样）（选择参考系时，应使物体运动的描述尽可能简单、方便）二、参考系1．定义：在描述物体的运动时，要选定某个其他物体做参考，选来作为_____的物体．2．说明(1)同一个物体的运动，选择不同的参考系，得出的运动结果会有所不同．也就是说，物体的运动具有_______．(2)参考系的选取是_____的，但应以观测方便和描述运动简单为原则，研究地面上物体的运动时，常选_____为参考系．参考相对性任意地面二、对参考系的进一步理解1．选取参考系的意义(1)有了参考系，才能确定物体的位置．(2)选定了参考系后，才能知道要研究物体的运动．试设想，在茫茫的大海里，水天一色，如果没有太阳或星辰作参考，水手根本无法确定自己船舰的位置和航向．(3)参考系选得不同，则对同一个物体的运动得出的结论也不同．通常在研究地面上物体的运动时，如果不声明参考系，则默认以地面为参考系．2．参考系的四性(1)标准性，选作参考系的物体都假定不动，被研究的物体都以参考系为标准．(2)任意性．(3)统一性，比较不同物体的运动应选择同一参考系．(4)差异性，对于同一物体选择不同的参考系结果一般不同．特别提醒：(1)由于运动描述的相对性，凡是提到物体的运动，都应该明确它是相对哪个参考系而言．(2)在同一个问题当中，若要研究多个物体的运动或同一个物体在不同阶段的运动时，必须选取同一个参考系．(3)无论物体原来运动情况如何，一旦把它选为参考系，就认为它是静止的．即时应用1.下列说法正确的是(

)A．参考系是为了研究物体运动而选取的B．宇宙中的物体有的静止，有的运动C．只能选取不动的物体作为参考系D．同一个运动对不同的参考系，其观察结果一定相同2、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（）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，繁简程度会不同ABD

文字描述方便吗？能精确吗？

有没有简便又准确的方法？区分：定性与定量笛卡儿发明坐标系

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参考系在参考系上建立坐标系如图坐标系中，确定A、O、B三物体的坐标值XA＝3m

XB＝－

2m

XO＝0思考：物体在坐标系中的坐标值有正值，有负值，这里的正、负表示什么？表示大小吗？结论：这里的正、负不表示大小，而是表示方向。正号表示与所定的正方向相同，负号表示与正方向相反。三、坐标系定义:

为了定量地描述物体的位置及位置的变化，而需要在参考系上建立适当的坐标系5m0x三、坐标系1．为了定量地描述物体的____及___________，需要在参考系上建立适当的______．2．建立坐标系时，必须标上______、_______和____________．3．分类：一维_____________，二维___________和三维空间坐标系．位置位置的变化坐标系原点正方向单位长度直线坐标系平面坐标系

建立坐标系的意义及方法1．意义(1)物体做机械运动时，其位置会随时间发生变化，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．(2)物体的位置可认为是质点在某时刻所在的空间的一点．2．方法(1)直线坐标系：如果物体沿直线运动，即做一维运动时，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和标度，建立直线坐标系．(2)二维坐标系：当物体在某一平面内做曲线运动，即做二维运动时，需用两个相互垂直的坐标轴确定它的位置，即二维坐标(平面坐标)．(3)三维坐标系：当物体在空间内运动时，需采用三个互相垂直的坐标轴确定它的位置，即三维坐标(空间坐标)．坐标系直线坐标系（一维）平面直角坐标系（二维）空间三维坐标系平面直角坐标系图1.1-4选择不同的参考系来观察同一物体的运动，看到的现象会不一样。他在沿直线下落呀！他明明在沿曲线下落嘛！

喷水抛物线平面直角坐标系x1y1yOx如图1－1－1所示为三种不同的坐标系，其中：甲中M点位置坐标为x＝2m；乙中N点位置坐标为x＝3m，y＝4m；丙中P点位置坐标为x＝2m，y＝3m，z＝0m.图1－1－1即时应用

1.以灯塔为坐标原点，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向建立平面直角坐标系，某时刻一艘海轮的坐标为x＝6km，y＝8km，求该海轮距灯塔的直线距离为多少？2.如图所示，一辆自行车从青海新村出发沿青海路驶向海中附校和海门中学方向，我们怎样描述自行车的位置随时间的变化？青海新村７：00青海路狮山路7：09海门中学7：12海中附校7：07青海桥7：03x（西）0(西)y(南)科学漫步“看山恰似走来迎”：以船为参考系“仔细看山山不动”：以山上的树木为参考系放大图定位仪中

所示位置：【开心练习】ACDACD

CD

3.下列关于质点的一些说法，其中正确的有(

)A．研究和观察日食时，可以把太阳看成质点B．研究地球的公转时，可以把地球看成质点C．研究地球的自转时，可以把地球看成质点D．原子核很小，一定可把它看做质点B4.

(2011年运城高一检测)下列有关质点的说法中，正确的是(

)A．研究哈雷彗星的公转时，哈雷彗星可看做质点B．花样滑冰运动员正在表演冰上舞蹈动作，此时该运动员看做质点C．用GPS定位系统确定正在南极冰盖考察的某科考队员的位置时，该队员可看做质点D．因为子弹的质量、体积都很小，所以在研究子弹穿过一张薄纸所需的时间时，可以把子弹看做质点AC

5.

两列火车平行地停在一站台上，过了一会儿，甲车内的乘客发现窗外树木在向西移动，乙车内的乘客发现甲车仍没有动，若以地面为参考系，上述事实说明(

)A．甲车向东运动，乙车不动B．乙车向东运动，甲车不动C．甲车向西运动，乙车向东运动D．甲、乙两车以相同的速度向东运动D6.敦煌曲子词中有这样的诗句：“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行．”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是(

)A．流水和河岸

B．船和山C．山和船 D．河岸和山B

7.

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，向下方向为坐标轴的正方向．则小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是(

)A．2m，－2m，－1mB．－2m,2m,1mC．4m,0,1mD．－4m,0，－1mB【思路点拨】解答本题的关键是正确地建立坐标系，并在坐标系中标出各个时刻对应的位置．【自主解答】根据题意建立如图所示的坐标系，A点为抛出点，坐标为－2m，B点为坐标原点，D点为落地点，坐标为2m，C点为接住点，坐标为1m，所以选项B正确．【题后反思】要确定物体的位置及变化，需建立适当的坐标系．研究直线运动，要建立直线坐标系，这样对描述质点的位置以及位置的变化就比较清晰、简洁．9.平常说的：“一江春水向东流”、“地球的公转”、“钟表的时针在转动”、“太阳东升西落”等等，分别是说什么物体相对什么参考系在运动？

10.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B、质量很小的物体都可看成质点C、不论物体的质量多大，只要物体的尺寸跟物体间距相比甚小时，就可以看成质点D、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作质点

11.下列情形中的物体可以看作质点的是·········（）A、跳水冠军郭晶晶在跳水比赛中B、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C、奥运会冠军邢慧娜在万米长跑中D、花样滑冰运动员在比赛中12.2004年8月27日雅典奥运会上，飞人刘翔以12秒91勇夺110米栏世界冠军，中国人第一次站在了这个项目的冠军领奖台上，伴随着雄壮的国歌，世界各地的华人流下了激动的泪水，下列说法正确的是A．刘翔在终点冲刺过程中，可以看做质点B．教练为了分析其动作要领，可以将其看做质点C．无论研究什么问题，均不能把刘翔看做质点D．是否能将刘翔看做质点，决定于我们所研究的问题（D）13.下列情形中，物体可以简化为质点的是A．欣赏杨丽萍优美的舞姿B．测量旋转的铁饼飞出的距离C．测量飞驰汽车的行驶距离D．教练员分析速滑运动员的动作技术E．研究奥运会乒乓球单打冠军张怡宁打出的乒乓球的旋转情况（B、C）14.太阳