高一物理质点_参考系_空间_时间的讲解习题

第一章运动的描述机械运动各种形态的运动热运动组成微观世界的粒子的活动。政治运动人类社会中，某些利益群体为实现某种利益诉求而进行的政治斗争。如：辛亥革命五四运动机械运动物体的空间位置随时间变化的过程。机械运动是最基本最简单的运动形态。力学是研究物体机械运动规律的物理学分支。它所研究的核心问题是：物体在何时运动到何位置。机械运动（１）机械运动：一个物体相对于另一个物体位置的改变叫做机械运动.车辆的行驶、机器的运转是机械运动；树叶摇摆、雄鹰振翅也是机械运动；河水流动、风（空气的流动）等等，只要物体间的相对位置发生变化，都是机械运动.宇宙中的一切物体都处在永恒的运动之中，没有不运动的物体，运动的这种特性叫做运动的普遍性和运动的绝对性。太阳在银河系中不停地运动，地球上通常认为不动的物体实际上是在随着地球一起运动，桌面上不动的课本，物体内部的分子、原子也在不停地运动。⑵运动的普遍性和绝对性描述运动的困难每个物体有大小和形状。通常情况，物体上的每个点的运动情况都是不同的。如果物体都可以看作一个点问题将得以简化。思考在现实中，研究物体的运动问题时，可以将物体视为“点”？请举几个例子，并说明其中的道理。总结研究的问题无需关注物体大小、形状或将物体上的某个点的运动代替整个物体的运动后，对于研究的结果没有重大影响，就可以将一个具有质量的点代替这个物体。物体和质点物理学是一门研究模型的学科，物理学发展的过程是不断构建、完善和应用物理模型的过程。“模型”的特征与“理想化”的思维本质模型是“假”的模型很象“真”的抓住“主要因素”忽略“次要因素”“理想化”的条件能否进行“理想化”的简化取决于研究问题的性质。模型的分类对象模型：质点刚体过程模型：匀速运动质点具有一定质量但没有大小、形状的物体“质点”模型（1）质点的两个基本属性①只占有位置不占有空间。②具有所代替的物体的全部质量。（2）质点物理意义的理解质点不是实际存在的物体,是一个理想的物理模型。质点（3）物体可简化为质点的三种情况①物体的大小、形状对所研究的问题的影响可以忽略不计时，可视物体为质点。如地球比较大，但在研究地球绕太阳公转时，地球的大小就变成次要因素，我们完全可以把地球当做质点来看待。然而，在研究地球自转时，就不能把地球看成质点了。研究火车从北京到上海的运动时间可以把火车视为质点，但研究火车过桥的时间就不能把火车看成质点了。②平动的物体可以视为质点。平动的物体是指物体上各个点的运动情况都完全相同。这样，物体上任一点的运动情况与整个物体的运动情况相同，可用一个质点代替整个物体。但转动的物体不能视为质点，因为转动物体上各个点的运动情况并不相同。③转动的物体一般不能视为质点，但当转动相对平动而言可以忽略时，也可以将物体视为质点。如汽车在平直的公路上行驶时，虽然车轮在转动，但我们关心的是汽车整体的运动情况，此时汽车就可以视为质点。（4）大的物体可以视为质点，小的物体有时也可以不视为质点，这是由物体的大小、形状对所研究问题的影响是否可以忽略不计所决定的。如地球是足够大的，但地球绕太阳公转时，地球的大小就变成次要因素，我们完全可以把地球当作质点看待。当然，在研究地球自转时，就不能把地球看成质点了。原子是足够小，但如果研究原子的核外电子绕核运动的情况时，就不能把原子看成质点。（5）在物理的研究中，“理想模型”的建立具有十分重要的意义。引入“理想模型”，可以使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差。在现实世界中，有许多实际的事物与这种“理想模型”十分接近，在一定条件下作为一种近似，可以把实际事物当作“理想模型”来处理，即可以将研究“理想模型”的结果直接地应用于实际事物。例如在研究地球绕太阳公转的运动时，由于地球的直径（约1.3×104km）比地球和太阳之间的距离（约1.5×108km）小得多，地球上各点相对于太阳的运动可以看作是相同的，即地球的形状、大小可以忽略不计，在这种情况下，就可以直接把地球视为一个“质点”来处理。我们只研究能够简化为质点的物体的运动，因此，如果没有特别说明都可以把物体视为质点来处理。【解析】做花样滑冰的运动员，有旋转动作，身体各部分运动情况不尽相同，不能把其视为质点；在火车的速度相同、火车的大小（长度）不同时，火车通过站口的时间是不同的，不能把火车视为质点。远航的巨轮、运动中的人造卫星本身大小和形状与其轨道相比很小，可视为质点。【例1】在下列运动中，研究对象能当作质点的有（）A.描出远洋航行巨轮轨迹时的巨轮B.裁判眼中花样滑冰的运动员C.研究人造地球卫星的绕行周期D.火车从车站开出通过站口的时间Ａ、Ｃ一个物体能否视为质点，不是由物体自身的大小决定的，而是一个相对概念，即物体自身的形状和大小与所研究的问题相比较可以忽略时，可以抓住主要因素，忽略次要因素的一种科学抽象方法，所以要具体问题具体分析，比如例题中若研究花样滑冰运动员在冰上运动的径迹，计算火车从甲站开往乙站的时间，运动员和火车都可视为质点。名师伴你行以下几种关于质点的说法，你认为正确的是()A.只有体积很小或质量很小的物体才可以视为质点B.只要物体运动得不是很快，物体就可以视为质点C.质点是一种特殊的实际物体D.物体的大小和形状在所研究的问题中起的作用很小，可以忽略不计时，我们就可以把物体视为质点D参考系与坐标系参考系一切物体都是运动的，即运动具有绝对性。判断物体位置随时间的变化，需要选择一个假定静止的物体作为参考标准，这个物体称为参考系（参照物）。参考系的选择不同，物体的运动情况可能不同。即运动的相对性。一般在研究地面物体时选择地面为参考系。坐标系为标定物体位置，在参考系上建立坐标系。坐标系是参考系的数学表达，包括：原点坐标轴标度正方向。参考系（1）参考系：要确定一个物体的位置并描述它的运动情况，就要选定某个其他物体做参考，这个被选作参考的物体叫做参考系.（2）四个角度理解参考系①标准性：用来选作参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动还是静止，都是相对于参考系而言的.②任意性：参考系的选取具有任意性，但应以观察方便和使运动的描述尽可能简单为原则.研究地面上物体的运动时，常选地面为参考系.③统一性：比较物体的运动时，应该选择同一参考系.④差异性：同一运动选择不同的参考系，观察结果一般不同，例如，坐在行驶的车中的乘客，以地面为参考系，乘客是运动的，但如果以车为参考系，则乘客是静止的.位置思考今天上学时你忘记带教材，家人需要将其送到学校。他最需要了解的信息是什么？位置物体在参考系中的坐标称为物体的位置。oxzyA(x0,y0,z0)物体在三维空间中的位置空间位置的标定二维空间坐标系一维空间坐标系－2－10123456x/mvx/my/mox0y0A（x0，y0）汽车位置：5.2mSTICKER操作惯例：以参考系为原点，以运动方向为正方向建立坐标系。科学漫步全球卫星定位系统（教材P11）1.GPS此刻位于我国哪个城市？2.从显示屏上你还能获得哪些信息？3.GPS系统的基本原理是什么？【例2】唐代有一首词，其下阙为：“满眼风波多闪灼，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”中，“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是（）A.船和山B.山和船C.地面和山D.河岸和流水【解析】“看山恰似走来迎”，山相对地面是不动的，因此所选的参考系为船；“是船行”，船相对地面或山是运动的，因此所选参考系为地面或山。A【答案】诗中描写船的运动；前两句写景，诗人在船上，卧看云不动是以船为参考系，云与我俱东是以两岸为参考系，云和船均向东运动。将近1000年前，宋代诗人陈与义乘着小船在风和日丽的春日出游时曾经写了一首诗（图1-1-1）。在这首诗中，诗人艺术性地表达了他对运动相对性的理解。诗中描述了什么物体的运动？它是以什么物体为参考系的？你对诗人关于“榆堤”“云”“我”的运动与静止的说法有没有不同的认识？2图1-1-1原则上讲参考系的选取是任意的，但由于人的观察习惯，常选地面或观察者自身做参考系。空间时间时刻⑴时刻与时间间隔的区别①在时间轴上时刻为一点，时间间隔为一段。②第1s内，第2s内…第ns内指的是时间，在数值上都为1s；最初2s，前2s，最后2s内等说法对应的也为时间间隔；第1s末、第2s末、第3s初等指时刻，且第2s末和第3s初指同一时刻。（图1-1-2）图1-1-2时间的单位有秒、分钟、小时，符号分别是s、min、h。还有飞秒和阿秒，符号是：fs、as且１fs=10-15s,1as=10-18s。生活中用各种表来计时，实验室里和运动场上常用停表来测量时间，若要比较精确地研究物体的运动情况，有时需要测量和记录很短的时间，学校的实验室中常用电磁打点计时器或电火花计时器来完成。③平常所说的“时间”，有时指时刻，有时指时间间隔，如火车到站的时间是１２时４５分，开出的时间是１２时５０分，在本站停留时间是５分钟，前两个“时间”都是指时刻，第三个“时间”指时间间隔。如果用一维坐标系来表示时间轴，时间轴上的点表示时刻，某一段线段则表示时间间隔。⑵时间的测量时刻与时间（间隔）练习请在时间轴上标注内容：第1秒末第3秒末第3秒初第1秒第2秒前1秒前3秒012345t/s第1s末第3s末第3s初第1s第2s前1s前3s时刻时间轴上的点表示时刻。时间（间隔）时间轴上的线段表示时间。提示：生活中我们经常混淆“时刻”与“时间”，如：“今天早自习你又迟到，一点没有时间观念！”在物理学中它们的含义有明确的区别。【例３】以下说法中正确的是（）Ａ.学校作息时间表上的“学生上第一节课的时间为8:00”是指时间间隔Ｂ.火车站公布的旅客列车运行表是时刻表Ｃ.体育老师用秒表记录某同学完成百米短跑的记录值是时间间隔Ｄ.“神舟”七号绕地球飞行三天多，耗时80时30分钟是时刻【评析】时间和时刻的区别：时刻是对应于物体所处的状态，即时刻为状态量；时间间隔是对应于物体所经历的某段过程，即时间间隔为过程量。【解析】学校作息时间表上的“学生上第一节课的时间为８:00”是指学生上第一节课的瞬间，火车站公布的旅客列车运行表是指列车到站或离站的瞬间，体育老师用秒表记录某同学完成百米短跑所记录的数值是时间间隔，“神舟”七号绕地球飞行三天多，耗时80时30分钟指的是时间间隔，故Ｂ、Ｃ正确。BC2010年3月5日上午9:00，十一届全国人大三次会议在人民大会堂开幕，会上听取国务院总理温家宝作政府工作报告，审查年度计划报告和预算报告.8:58分，吴邦国委员长宣布了上午会议有三项议程，并请国务院总理温家宝同志作政府工作报告.8:59分，温家宝代表国务院，向大会作政府工作报告，11:05温总理结束了精彩的报告，在长达2个多小时的时间里，总理精彩的报告不断被热烈的掌声所打断.随后，吴邦国委员长宣布：上午全体会议的各项议程已进行完毕，现在休会3个小时，下午请各位代表讨论审议政府工作报告.在以上文字叙述中，指时刻的有哪些？指时间的有哪些？3【答案】指时刻的有9:00、8:58、8:59、11:05指时间的有2个多小时、3个小时物体能否看成质点，与物体本身的大小没有必然的关系.很大的物体可能被看成质点，而很小的物体却不一定能够被看成质点.总之，在研究物体的运动时，只要可以不考虑物体的大小和形状，就可以将物体看成质点.1.体积很小的物体一定可以视为质点吗？体积很大的物体一定不可以视为质点吗？时间和时刻有区别也有联系。时间能展示运动的一个过程，好比一段录像；时刻只能显示运动的一瞬间，好比一张照片。在时间轴上，时间表示一段，时刻表示一个点。如图所示，t1为8:00，t2为8:05，是指两个时刻，Δt＝t2-t1＝５min是时间，从时间轴上可看清两者的联系：让t2逐渐趋近于t1，时间间隔Δt就会越来越小，当Δt=0时，时间轴上的区间就变为一个点，时间就变成时刻了。注意：ns末、ns初是指时刻，第ns内是指１s的时间。2.如何区别时刻与时间间隔？