1-1质点 坐标系 参考系

第,*,页,新课标同步,物理,必修,1,单击此处编辑母版文本样式,第一章运动的描述,本章概览,机械运动的基本特征是物体的空间位置随时间发生变化，所以，我们研究机械运动，从空间和时间两个方面进行研究本章作为研究机械运动规律的第一章，主要是从四个角度介绍了描述机械运动的相关基本概念一是从运动的研究方法入手，介绍了质点、参考系和坐标系；二是从运动的空间延伸，即从物体的位置变化出发，介绍了位移和路程；三是从运动的过程持续着眼，介绍了时刻和时间间隔；四是从运动的状态及状态变化角度，介绍了速度和加速度以上所介绍的四个方面是研究机械运动的不同角度，如何进行研究呢？相关的物理量如何测得呢？本章还学习了研究运动用到的一切实验仪器使用方法和数据处理方法，本章没有涉及具体的运动规律的研究，旨在让同学们掌握研究运动的一些相关概念和相关的研究方法,本章的重点是：质点、位移、速度、加速度的概念，以及打点计时器的使用，图象描述物体运动的方法；本章的难点是物体看做质点的条件、运动描述的相对性、位移、平均速度等概念及其应用、图象的应用、加速度的意义等内容学习中特别要注意联系生活实际，确实理解概念,物理与人们的生产生活有着密切的联系，它源于生产生活，服务于生产生活学习物理，要抓住两个关键，一个是从物理学的角度明确相关概念引入的必要性；二是从数学角度理解对物理规律的描述在物理的学习中有很多理想化模型，就是忽略一些次要因素抓住处理问题的主要原因，从而使问题简化，这种方法称为理想化模型本章质点的概念就是理想化模型这种方法是一种科学的方法，在以后的学习中慢慢体会,在学习中一定要注意联系实际，采用一些直观、形象的方法来加深对知识的理解，从而把难度降到最低限度这样会使我们的学习事半功倍在物理的学习中要勤于思考，并注重把所学知识运用到解决问题中去，做到举一反三、触类旁通,第一节质点参考系和坐标系,(,学生用书,P,1,),1.,理解质点的概念，知道物体可看成质点的条件,2,理解参考系的概念，知道运动具有相对性,3,理解坐标系的概念，会建立坐标系定量描述物体位置的变化,.,(,学生用书,P,1,),一、机械运动,1,定义：物体的,空间位置,随时间变化，它是自然界最简单、最基本的运动形式,2,力学：在物理学中研究物体做机械运动规律的分支,二、物体和质点,1,实际物体：有一定的,大小,和形状、并且物体上各部分运动情况一般说来并不相同,2,质点,(1),定义：用来代替物体的有,质量,的点,(2),物体看做质点的条件：如果忽略物体的,大小,和,形状,等因素，不影响问题的研究时，就可以把物体看做质点,(3),质点是一种理想化模型，它是真实的物体，实际中并不存在,三、参考系,1,运动与静止,自然界中的一切物体都处于永恒的运动中，即运动是,绝对,的，静止是,相对,的，但在研究物体的运动时，也可以说运动是相对的,2,参考系,(1),定义：在描述物体的运动时，被选定为参考，假定为,不动,的物体,(2),参考系的意义：观察被研究的物体，相对于参考系的位置是否随,时间,变化以及如何变化,(3),参考系的选取与物体的运动,同一物体的运动，选取不同的参考系，所得出的结果可能是,不同,的,四、坐标系,1,建立坐标系的目的：定量地描述物体的,位置,及位置的,变化,2,建立方法：当物体做直线运动时，可以选取某一点为坐标原点建立坐标轴，坐标轴的方向表示规定的,正方向,，坐标轴上的数值表示物体的位置,(,学生用书,P,2,),一、质点,体操运动员完成体操动作；冰壶比赛时，冰壶在冰面上滑行，要描述他们各自的运动情况时，我们发现描述体操运动员的运动时比较困难，因为运动员在完成动作时运动是非常复杂的，时而旋转时而跳跃，身体的各个部位运动情况是不同的相对而言，冰壶在冰面上滑行时运动要简单的多，从而描述冰壶的运动较容易我们研究问题时，为了减小问题的复杂程度，而对结论又没有什么大的影响，我们可以采用忽略那些不重要的因素，而只考虑问题的主要方面，这样的研究方法，在物理学中经常用到，即建立理想化模型,综上所述，在物理学中，为了研究问题方便，根据所研究问题的特点，忽略某些物体的大小和形状，用一个,“,点,”,来代替整个物体，这个,“,点,”,被称为质点我们只要清楚这个点的一些运动情况，整个物体的运动情况我们就都清楚了,“,质点,”,是一种理想化模型，这种建立理想化模型的方法是一种科学的方法,1,质点,(1),定义：用来代替物体的有质量的点,(2),特点：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；质点是实际物体的一种高度抽象，实际上并不存在，是一种理想化模型,2,可将物体看成质点的条件,如果在所研究的问题中，物体的大小或形状可以忽略或者起次要作用，便可以把物体看成质点,3,可将物体视为质点的几种情况,(1),运动物体上各个点的运动情况相同，可以选择物体上任一点的运动代替整个物体的运动所以在研究这样的物体的运动性质时，可将其视为质点，如冰壶比赛中的冰壶,(2),物体的各部分运动情况不同，但我们研究的是整个物体的运动情况，也可以把整个物体看做质点如汽车在公路上行驶时，虽然车轮有转动，与汽车的其他部分运动情况不同，但我们关心整辆汽车的运动，故可以把汽车看做质点,(3),物体的大小、形状对所研究问题的影响可忽略不计时，可视物体为质点如我们在研究地球绕太阳公转时，地球的大小变成了次要因素，我们完全可以把地球看做质点当然，我们在研究地球的自转时，就不能把地球看做质点，这时地球的大小和形状对所研究的问题不再是次要因素，而变为主要因素了,注意：,1.,并不是只有很小的物体才能看成质点，也不是很大的物体就一定不能被看成质点，关键要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，能否将其看成质点要视研究问题而定例如研究火车从武汉到北京的时间时，可将火车视为质点，而研究火车经过一座桥梁的时间时，火车就不能看成质点,典例,1,：,在下列各运动的物体中，可视为质点的有,(,),A,做高低杠表演的体操运动员,B,沿斜槽下滑的木块，研究它沿斜槽下滑的速度,C,人造卫星，研究它绕地球的转动,D,列车通过南京长江大桥，研究它通过大桥的时间,解析：,A,选项中运动员做体操表演时，人们要欣赏运动员力和美的统一，研究运动员的各种花样动作，若视为质点，又欣赏什么？研究什么呢？故,A,选项错误；沿斜槽下滑的木块上各点的运动情况是相同的，研究它下滑的速度与木块的形状和大小无关，故,B,选项正确；研究人造卫星绕地球转动时，由于卫星的大小比卫星距地心的距离小得多，所以卫星的形状和大小可以不考虑，即可视为质点，故,C,选项正确；研究列车通过南京长江大桥的时间，由于大桥的长度和列车的长度差不多，列车的长度不能忽略不计，故不能把列车看成质点，故,D,选项错误,答案：,BC,名师点拨：,物体能否被看成质点模型，关键是看物体的形状和大小在研究的问题中所起的作用，是不是达到可以忽略的程度通过质点模型的建立，要注意学习和体会理想化方法的应用，这是一种科学的方法，在物理学的研究中经常采用理想化模型的方法,巩固练习,1,：,下列关于质点的说法中正确的是,(,),A,质点就是质量很小的物体,B,质点就是体积很小的物体,C,质点是一种理想化模型，实际上并不存在,D,当物体的形状和大小对所研究的问题是无关紧要的因素时，即可把物体视为质点,解析：,能否被看成质点是由所研究问题的性质决定的，与物体质量和体积无关，故,A,、,B,选项错误；质点是代替物体的有质量的点，是对实际物体的近似，是一种科学的抽象，实际上并不存在，是理想化模型，故,C,、,D,选项正确,答案：,CD,二、参考系,1,定义：为描述物体的运动，用来做参考，假定不动的其他物体，叫做参考系,2,选择参考系的意义,要描述一个物体的运动，必须首先选好参考系，对于同一个运动，如果选取不同的物体作参考系，观察到的运动情况可能是不同的,例如：静坐在汽车里的乘客，司机说他静止没动，而路旁的小孩惊叹这位乘客前进的真快，这就是由参考系选取的不同而观察到的运动情况不同,3,选择参考系的原则,(1),选取参考系一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定,(2),参考系的选取可以是任意的，在实际问题中，参考系的选取应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则,(3),在选择参考系研究物体的运动情况时，要注意不论是静止还是运动的物体，一旦被选为参考系，就认为其是静止的,注意：,运动是绝对的，无论是星球、高山等大的物体，还是分子、电子等小的物体，也不论是有生命的物体，还是没生命的物体，都在不停地运动即运动是绝对的,静止是相对的相对于地面而言，楼房、树木的位置没有变化，认为是静止的，但同时它们又随地球自转，也在随地球一起绕太阳公转所以静止是相对的,典例,2,：,甲、乙两人坐在同一辆沿水平直公路行驶的汽车上，以下有关的叙述中正确的是,(,),A,以乙为参考系，甲是静止的,B,以地面为参考系，甲是运动的,C,以汽车为参考系，路边的树是运动的,D,以汽车为参考系，路边的树是静止的,解析：,因为甲、乙两人具有相同的运动状态，所以甲以乙为参考系时，他们之间的位置没有变动，故甲相对乙是静止的，故,A,选项正确；汽车本身相对地面在运动，甲选地面为参考系时，自己本身是运动的，所以,B,选项正确；当选运动的汽车为参考系时，即假定汽车不动，则汽车周边的树木都向汽车运动的反方向运动，故,C,选项正确，,D,选项错误,答案：,ABC,名师点拨：,描述物体的运动，一定要明确参考系，参考系的选择原则上是任意的，但选不同的参考系，对同一运动的描述可能有很大的差异，在对运动的研究上也有简繁之分,巩固练习,2,：,在电视剧,西游记,里常常有孙悟空,“,腾云驾雾,”,的镜头，这通常是采用,“,背景拍摄法,”,拍摄的让,“,孙悟空,”,站在平台上，做着飞行的动作，在他后面的背景中展现蓝天和急速飘动的白云，同时加上烟雾效果，摄影师把人物动作和飘动的白云以及下面的烟雾等一起摄入镜头放映时，观众就感觉,“,孙悟空,”,在,“,腾云驾雾,”,观众所选的参考系是,(,),A,“,孙悟空,”,B,平台,C,飘动的白云,D,烟雾,解析：,放映时观众看成,“,孙悟空,”,在,“,腾云驾雾,”,是以飘动的云为参考系，认为云静止不动，,“,孙悟空,”,则在,“,腾云驾雾,”,故,C,选项正确参考系可以是运动的物体，也可以是静止的物体,答案：,C,三、坐标系,1,建立坐标系的意义,为了定量地描述物体的位置及位置变化，需要在参考系上建立适当的坐标系,2,坐标系的种类和特点,(1),直线坐标系,(,一维坐标系,),：在直线上以某一点为原点，规定单位长度,(,有时是长度，有时是时间，也可能是其他物理量,),、规定正方向，建立直线坐标系如定量研究沿直线运动的物体位置及位置变化，就可以建立直线坐标如下图甲所示，某一物体运动到,A,点时，此时它的位置坐标,x,A,5 m,，若运动到,B,点，则其位置坐标,x,B,2 m.,(2),平面直角坐标系,(,二维坐标系,),：在平面上以某一点为坐标原点，以两个相互垂直的直线为坐标轴，规定正方向、单位长度，建立的坐标系为平面直角坐标系，如图乙所示,平面坐标系能定量描述在平面上运动的物体的位置及位置变化如图乙中物体在,A,位置时，其坐标为,(3,2),，即,x,A,3 m,，,y,A,2 m,，在位置,B,时，其坐标为,B,(2,，,2),，即,x,B,2 m,，,y,B,2 m.,(3),空间直角坐标系,(,三维立体坐标系,),：物体的运动不在同一平面内运动时，可以建立空间直角坐标系，如图丙所示,现在使用的全球卫星定位系统,(GPS,系统,),就是三维坐标系,典例,3,：,质点由西向东运动，从,A,点出发到达,C,点再返回,B,点静止如下图，若,AC,100 m,，,BC,30 m,，以,B,点为原点，向东为正方向建立直线坐标，则出发点,A,点位置为,_,，,B,点的位置为,_,，,C