11质点_参考系和坐标系

§1.1质点参考系和坐标系一、课程引入二、质点三、参考系四、坐标系五、小结•问题1：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，来描述车辆的飞驰。科学家呢？鸟在飞翔火箭飞向太空乌龟在跑地球在转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。问题1：该如何描述物体的运动呢？现象1足球在绿茵场上飞滚，足球在向前运动的同时还在滚动．现象2蝴蝶在花丛中翩翩起舞，同时蝴蝶的翅膀在不停地上下翻飞．问题思考足球上的某点和蝴蝶翅膀上的某点运动相当复杂，如果仅仅是考虑足球在绿茵场上飞越的距离和蝴蝶在花丛中上升的高度时，那么可以如何简化研究呢？引入可用点来代替物体进行研究，可大大简化问题(1)质点的概念：一个有质量的点某些情况下，可将物体简化为一个有质量的点！这个点就是质点。这是一种科学抽象：思考：实际物体在哪些情况下可简化为质点?（2）质点是一个理想化的“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）根据所研究问题的性质，抓住问题中的主要因素，忽略其次要因素，建立一种理想化的模型，使复杂问题得到简化，这是一种重要的科学研究方法。质点就是这样一个理想化模型。(3)实际生活中并不存在下一页合作研讨（1）若要计算一列火车从北京到上海的运动时间，是否可以忽略列车的长度？若要计算一列火车经过一座大桥的时间，是否可以忽略列车的长度？为什么？（2）研究地球的公转时，是否可以忽略地球的大小？若研究地球的自转时，是否可以忽略地球的大小？为什么？通过以上分析，你认为将物体看成质点的条件是什么？实际物体可视为质点的条件：物体的大小，形状对问题的影响可以忽略不计；上一页下一页1、（多项选择题）下列关于质点的说法，正确的是（）A．顺水漂流的小船可以视为质点B．研究火车通过路旁一根电线杆时，火车可以看做质点C．研究奥运会乒乓球运动员打出的弧圈球时不能把乒乓球看做质点D．研究奥运会跳水运动员跳水动作时，不能将运动员看做质点ACD2、（多项选择题）关于质点，下列说法正确的是（）A．质点就是一个体积很小的小球B．只有很小的物体才能被视为质点C．质点不是实际存在的物体，只是一种理想模型D．大的物体有时也可以被视为质点解析质点不是实际存在的物体，更不是小球，是实际物体的近似，是理想模型；不一定小的物体才可以被视为质点，如地球很大，但在研究地球公转时可将其视为质点．上一页目录CD易错说明:可将物体视为质点的三种情况：•(1)运动物体的大小跟它与另一被研究的对象间的距离相比可忽略不计时，可将该物体当做质点。•(2)做平动的物体，由于物体上各个点运动的情况相同，一般可以选物体上任一点的运动来代表物体的运动，故平动的物体在研究其运动性质时，可视为质点；但不是一定可视为质点（如火车过桥）。•(3)有转动，但相对平动而言可以忽略时，也可以把物体视为质点。如汽车在运行时，虽然车轮有转动，但我们关心的是车辆整体运动的快慢，故汽车可以看成质点。图1.1-3人车中的小孩是静止的还是运动？他在沿直线下落呀！他明明在沿曲线下落嘛！下一页仔细观察下面的两图，你能从中得到什么结论？２、运动是绝对的，而静止是相对的。如何理解？１、同样的物体，为什么运动会不同？①在描述一个物体的运动时，选来作为标准的另外的物体叫参考系．②物体的运动都是相对参考系而言的，这是运动的相对性．同一物体，选取不同的参考系，其运动情况可能不同．③参考系的选择是任意的，但应以观测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．二、参考系:变式训练11、们描述某个物体的运动时，总是相对一定的参考系．下列说法正确的是()A．我们说“太阳东升西落”，是以地球为参考系的B．我们说“地球围绕太阳转”，是以地球为参考系的C．我们说“同步卫星在高空静止不动”，是以太阳为参考系的D．坐在火车上的乘客看到铁路旁的树木、电线杆迎面向他飞奔而来，乘客是以火车为参考系的答案AD2．关于参考系，下列说法不符合实际的是()A．一个物体相对于其他物体的位置变化，叫机械运动B．不选定参考系，就无法研究某一物体怎样运动C．参考系是不动的物体D．参考系是人们假设不动的物体答案C3．“坐地日行八万里，巡天遥看一千河。”这一诗句表明()A．“坐地日行八万里”选的参考系是地心B．“巡天遥看一千河”选的参考系是地球以外的星体C．人在地球上的静止是相对的，运动是绝对的D．坐在地面上的人是绝对静止解析研究物体的运动时要选定参考系．“坐地日行八万里”－－人坐在地上(赤道附近)一日(24h)绕地心运动一周，根据地球半径可知周长约4万千米，“巡天遥看一千河”－－坐在地面上的人相对地球以外的其他天体(星星)是运动的，故选项A、B正确．运动是绝对的，静止是相对的，故选项C正确、D错误．答案ABC5．某校高一的新同学分别乘两辆汽车去市公园玩．两辆汽车在平直公路上运动，甲车内一同学看见乙车没有运动，而乙车内一同学看见路旁的树木向西移动．如果以地面为参考系，那么，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都向东运动解析甲看到乙车不动，说明甲和乙运动情况相同，乙车内同学看到树木向西运动，说明车在向东运动，选项D正确，A、B、C错误．答案D下一页生活中我们常常需要准确地描述一个物体的位置。假如你站在图中人的位置，请你分别确定出足球、学校和红旗的位置。（红旗到地面的距离为10米）参考答案：（1）足球在人的前方50米处。（2）学校在人的前方70米向右转100米处。（3）红旗在人的前方70米向右转100米地上10米处。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。4.坐标系如果物体沿直线运动，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点，正方向和单位长度，建立直线坐标系。XO5m4132-156练习A点坐标XA=-3mX/mO如图所示，汽车沿X轴做直线运动，从A点运动到B点，由图判断A点坐标、B点坐标和走过的路程。1-1234-2-3-4ABB点坐标XB=2m走过的路程ＳＡB=XB-XA=5m练习A点坐标X/mO如图所示，汽车沿X轴做直线运动，从A点运动到B点，由图判断A点坐标、B点坐标和走过的路程。1-1234-2-3-4ABB点坐标走过的路程ＳＡBXA=2mXB=-3m=XB-XA=-5m上一页下一页三、坐标系（1）定义：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）一维坐标系：选某一位置为坐标原点，以某个方向为正方向，选择适当的标度建立一个坐标轴，就构成了一维坐标系，适用于描述物体在一维空间运动（即物体沿一条直线运动）时物体的位置．（3）二维坐标系：由两个互相垂直的坐标轴组成，适用于物体在二维空间（即在同一平面）内运动时，又称为平面直角坐标系．（4）三维直角坐标系：由三个互相垂直的坐标轴组成，又称为立体直角坐标系．适用于描述物体在三维空间中的具体位置．知识拓展（1）在地理上用纬度和经度来确定某个地点，这就是二维坐标系的应用。（2）在军事、大地测量等领域常采用全球卫星定位系统（GPS）来确定方位，这是三维坐标系的应用。上一页下一页•主要组成：•1、空间部分GPS的空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，运行周期为12h。•2、地面控制系统地面控制系统由监测站、主控制站、地面天线所组成，•3、用户设备部分用户设备部分即GPS信号接收机。①.定位：如汽车防盗、地面车辆跟踪和紧急救生。②.导航：如船舶远洋导航和进港引水、飞机航路引导和进场降落、智能交通、汽车自主导航及导弹制导。③测量：主要用于测量时间、速度、及大地测绘，如水下地形测量、地壳形变测量，大坝和大型建筑物变形监测及浮动车数据主要用途：本节主要内容小结一、质点（1）定义：用来代替物体的有质量的点。（2）将物体看成质点的条件：物体的大小、形状对所研究问题的影响可以忽略不计时，可视物体为质点．二、参考系（1）定义：在描述一个物体的运动时，选来作为标准的另外的物体叫参考系．（2）物体的运动都是相对参考系而言的，这是运动的相对性．同一物体，选取不同的参考系，其运动情况可能不同。（3）参考系的选择是任意的，但应以观测方便,研究地面上物体的运动时，常选地面为参考系．三、坐标系（1）定义：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）一维坐标系：选某一位置为坐标原点，以某个方向为正方向，选择适当的标度建立一个坐标轴，就构成了一维坐标系．上一页目录5、从高出地面3m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5m后回落，最后到达地面，如图所示，分别以地面和抛出点为原点建立坐标系，方向均以向上为正，填写以下表格：坐标原点的设置出发点的坐标最高点的坐标落地点的坐标以地面为原点以抛出点为原点解析：本题中的物体沿直线运动，可以在该直线上建立直角坐标系，来定量描述物体的位置，若以地面为原点，则出发点、最高点、落地点的坐标分别为x1＝3m，x2＝8m，x3＝0；若以抛出点为原点，则x1＝0，x2＝5m，x3＝－3m．归纳总结：定量描述沿直线运动的物体的位置及变化，只需建立直线坐标系（一维坐标系）；但当物体在同一平面内运动时．要用平面直角坐标系（二维坐标系）才能定量描述出物体的位置及位置的变化．