质点、坐标系、参考系

(共43张PPT)
我们生活的世界因为运动而多姿多彩。运动是一切物体的固有属性，是物体的存在形式，宇宙中的一切，大到天体，小到分子、原子都处在永恒的运动中.
机械运动
-------物体的空间位置随时间的变化
力学
-------物理学中研究物体做机械运动
规律的分支
不了解运动，就不了解自然。
——亚里士多德
亚里士多德（公元前384—前322）
提出问题：怎样研究物体的运动呢？
“为了理解现象，首要条件是引入适当的概
念，我们才能真正知道观察到了什么。”
——海森保
新课标人教版必修一
第一章 运动的描述
谁运动？（研究对象）
··· ···
研究运动的几个层次：
由浅入深
由表及里
怎样运动？（描述：文字、物理量、图像）
为何会运动？（因果分析）
人类的认知规律：
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
问题1：该如何描述物体的运动呢？
运动的不同描述方法
气势磅礴
矫健如燕
车辆的飞驰
树欲静而风不止
科学家呢？
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了某些次要因素（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？
（4）什么时候能把物体看作质点？
当物体的大小和形状在所研究的问题中处于次要因素可以忽略不计时。
一、质点
1、质点定义：用来代替有质量的运动物体的点；
2、为什么要引入质点的概念：实际物体的运动情况很复杂，要一次性仔细详尽同时研究物体的所有运动情况，很困难，某些情况下，根据问题的性质，将物体简化为一个有质量的点；
3、研究物理的一种科学方法：建立“理想化物理模型”的方法。
突出主要因素：具有质量（本质属性）
忽略次要因素：形状、大小等
抓住矛盾的主次方面
理想化的定义
理想化方法是一种科学抽象，是研究物理学的重要方法，它根据所研究问题（一般都是十分复杂，涉及诸多因素）的需要和具体情况，确定研究对象的主要因素和次要因素，保留主要因素，忽略次要因素，排除无关干扰，从而简明扼要地揭示事物的本质。
建立这种理想模型的目的是为了暂时忽略与当前考察不相关的因素，以及某些影响很小的次要因素，突出主要因素，借以化繁为简，以利于问题的分析、讨论，从而较方便地找出当前所研究的最基本的规律，这是一种重要的科学方法，也是物理学中常用的科学分析方法。
理想化模型的优点
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.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
ACFG
物体能否看做质点的判断方法
（1）看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响，如果无影响或影响不大，该物体可以视为质点，否则不能视为质点．
（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．
（4）若研究物体的形状、结构、姿态、动作、造型和体积问题时，不能看做质点．
特别提醒：
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．
对于同一物体，能否将其看做质点要视研究的问题定．
思考与讨论：
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。
例
下列关于质点的说法中正确的是(　　)
A．质点就是体积很小的物体
B．只有做直线运动的物体才能看成质点
C．转动着的物体不可以看成质点
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
【解析】　质点是理想化模型，并不是指很小的物体，A错误；物体能否看做质点，与物体运动路径无关，B错误；转动的物体能否看做质点，要看所研究问题的性质，例如研究地球公转时，地球能看做质点，研究地球自转时，则不能看做质点，C错误、D正确．故选D.
【答案】　D
跟踪训练
(2013·绍兴高一检测)在研究物体的运动时，下列物体可看做质点的是(　　)
A．研究校运动会上跳高运动员的过杆动作
B．研究火车全部通过长江大桥所需的时间
C．研究“嫦娥二号”卫星的运动轨迹
D．研究跳水运动员的入水动作
解析：选C.研究运动员的过杆动作，主要看运动员的肢体动作、过杆技巧，故不能看做质点；火车过桥时间需要考虑火车的长度，故火车不能看做质点；研究“嫦娥二号”卫星的运动轨迹时，卫星的大小、形状可以忽略，故卫星可看做质点；研究入水运动主要看运动员身体姿态，故不能看做质点．故选C.
课堂练习
1、下列关于质点的说法正确的是（ ）
A、质点是一个理想化模型，实际并不存在
B、因为质点没有大小，所以与几何中的点没有 区别
C、凡轻小的物体，都可看作质点
D、如果物体的大小和形状对所研究的问题属于无关或次要因素，就可以把物体看作质点。
AD
BCD
2、研究下列运动时，可以把物体看作质点的是 （ ）
A、做精彩表演的花样滑冰运动员
B、参加马拉松比赛的运动员
C、研究飞出枪口的子弹运动轨迹时的子弹
D、研究绕地球运动一周所用时间的航天飞机
3.某同学从家中走1km到学校，能不能看作质点？该同学作课间操，能不能看作质点？
课堂练习
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
二、参考系
1 概念:用来做参考的物体
2总结：
（1）运动和静止都是相对参考系的
（2）参考系的选择是任意的
（3）选择不同的参考系观察的结果可能不 一样； 也可能一样
（4）选择参考系时应使物体运动的描叙
尽可能简单
（5）比较两个物体的运动情况，必须选择
同一参考系才有意义
运动的相对性:描述运动要寻找参考物体
运动是绝对的
静止是相对的
飞花两岸照船红，
百里榆堤半日风。
卧看满天云不动，
不知云与我俱东。
诗境中的相对运动
体会
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？
自然界中物体的运动是绝对的,但运动的描述是相对的.
A、B两辆汽车在一条东西方向的直路上向东行驶，A速度为6 m/s，B速度为10 m/s.
(1)若以A为参考系，B的速度多大？方向如何？
(2)若以B为参考系，A的速度多大？方向如何？
(3)以A或B为参考系，地面的运动情况如何？
例
【解析】　
(1)以A为参考系，B的速度大小为4 m/s，方向向东．
(2)以B为参考系，A的速度大小也为4 m/s，方向向西．(也可以说成A的速度为－4 m/s，方向向西．)
(3)以A为参考系，地面的运动速度方向向西，大小为6 m/s；以B为参考系，地面的运动速度也是方向向西，大小为10 m/s.
【答案】　见解析
跟踪训练
1.下列关于运动的描述中，参考系的选取符合描述的是(　　)
A．诗句“飞流直下三千尺”是以“飞流”作为参考系的
B．“钱塘观潮时，观众只觉得潮水扑面而来”，是以“潮水”为参考系的
C．“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”是以万重山为参考系的
D．升国旗时，观察到国旗冉冉升起，观察者是以国旗为参考系的
解析：选C.选项A中的研究对象是“水”，流下三千尺，故应以地面为参考系，该选项错误；选项B中的研究对象是“潮水”，扑面而来，应以观察者为参考系，该选项错误；选项C中的研究对象是“轻舟”，已过万重山，是以万重山为参考系，该选项正确；选项D中的研究对象是“国旗”，是以地面或旗杆为参考系的，该选项错误．故选C.、
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
一道提升题
两辆汽车在平直的公路上行驶，甲车内一个人看乙车没有动，而乙车内的一个人看见路旁的树木向西移动，如果以大地为参考系，上述观察说明…………………………（　　）
　A．甲车不动，乙车向东运动
　B．乙车不动，甲车向东运动
　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
D
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
如何确定物体位置？
三、坐标系
2、坐标系的种类及应用
（1）一维空间（一条直线）
建立直线坐标系
（2）二维空间（一平面上）
建立平面直角坐标系
（3）三维空间（立体空间上）
建立空间直角坐标系
1、引入目的：为了定量描述物体的位置和位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。
3、坐标系的构成要素：
原点、正方向、标度、物理量、单位
从A到B位置变化了多少？你是如何得到的？
一辆汽车在平直公路上行驶
O
x/m
.
100
.
-100
直线坐标系
5m
0
x
一辆汽车在平直公路上行驶
直线坐标系
　
喷水抛物线
平面直角坐标系
X1
y1
y
0
x
若在空中呢？（如对火箭的导航）
0
x
y
z
立体直角坐标系
手持式GPS
科学漫步：全球卫星定位系统（GPS）
GPS显示屏信息
车载GPS
放大图