高一物理必修一第一章第一节：质点、参考系和坐标系(48张PPT)

§1.1质点参考系和坐标系第一章运动的描述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。不了解运动，就不了解自然！——亚里士多德机械运动：物体的空间位置随时间的变化叫机械运动，简称运动。机械运动是自然界中最简单、最基本的运动形态。在物理学中，研究物体做机械运动规律的分支叫做力学问题1：该如何描述物体的运动呢？诗人：“气势磅礴”、“矫捷如燕”画家：科学家:如何精确描述物体的运动？问题2：造成精确描述物体运动困难的原因是什么？南方北方南方北方南方北方突出主要因素、忽略次要因素理想化思考：一列火车长500m，车速108Km/h，求下列情况火车的运行时间（1）从定陶站到北京站（距离600千米）的运行时间？（2）经过一个隧道的时间（隧道长700米）？由此你得出什么看法？把物体看成一个理想化的、有质量的点关研究一列北京到广州的列车的位置随时间的变化系，可以忽略物体的大小和形状，将它看作是有质量的点研究地球绕太阳公转，可以忽略地球的大小和形状监测火箭发射时，用荧光屏上的小光点代替这个“庞大”的物体1、物体和质点我们在处理这些问题时，常常不考虑物体各部分的差异，把物体简化成没有大小、形状的点，或者说用一个有质量的点来代替物体。（1）质点的定义用来代替物体的有质量的点叫做质点。实际物体运动的描述质点运动的描述名词解释①“具有质量”和“占有位置”，但没有大小、没有形状。②质点没有体积，因而质点是不可能转动的。任何转动的物体在研究其自转时都不能简化为质点。③质点不一定是很小的物体，很大的物体也可简化为质点。同一个物体有时可以看作质点，有时又不能看作质点，具体问题具体分析。④质点是一种科学抽象，是对实际物体的近似，是一种理想化的物理模型，这也是物理学中常用的一种重要的研究方法。（2）质点的特点突出主要因素，忽略次要因素，将实际问题简化为物理模型，是研究物理学问题的基本思维方法之一，这种思维方法叫理想化方法。质点就是利用这种思维方法建立的一个理想化物理模型。理想化方法名词解释（3）质点的条件①物体的形状、大小可忽略时，一般可以看作质点例如：研究地球的公转抛出去的手榴弹在空中的运动②平动的物体一般可以看作质点例如：平直公路上行驶的汽车，分析：车身上各部分的运动情况相同，当我们把汽车作为一个整体来研究它的运动的时候，就可以把汽车当作质点。③物体只做转动时，不能看做质点例如：乒乓球在空中只做旋转运动时一个物体能否看成质点，是由问题的性质决定的，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。总结同一物体在不同情况下有时可看作质点，有时不可看作质点。例如：一列火车从北京开到上海，研究火车的运行的时间，可以将火车看成质点;而火车过桥时，计算火车过桥的时间，不可以将火车看成质点注意练习1问题4：把物体看成质点的条件是什么？在研究物体运动时，其大小与形状可以不考虑时，可以视为质点思考讨论：下列物体是否可以看成质点？（1）研究火车从北京开到上海的轨迹时（2）研究火车运动过程中车轮的转动情况（3）研究地球绕太阳公转时的轨道（4）研究地球的自转情况（5）研究原子核外电子的绕核运动（6）研究字典平移的一段距离送瘟神毛泽东绿水青山枉自多华佗无奈小虫何千村薜荔人遗矢万户萧疏鬼唱歌坐地日行八万里巡天遥看一千河牛郎欲问瘟神事一样悲欢逐逝波我看见某位同学坐在位子上，一动不动，毛主席却说他“坐地日行八万里”，这是怎么回事？问题思考：运动是绝对的静止是相对的一般来说，可以把撑杆跳高运动分为如下几个阶段：助跑、撑杆起跳、越过横杆。在下列几种情况下运动员能否看作质点，从中体会质点模型的建立过程。练一练（1）教练员针对训练录像纠正运动员的错误时，能否将运动员看成质点？（2）分析运动员的助跑速度时，能否将其看成质点？（3）测量其所跳高度（判断其是否打破记录）时，能否将其看成质点？不能。纠正错误动作时不能忽略运动员的形状和大小。能。分析助跑速度时，可以忽略运动员的姿势及动作。能。如何判断一个物体是运动的？（1）参考系的定义要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体做参考，观察物体相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化，以及怎样变化。这种用来做参考的物体称为参考系（referenceframe）。参考系是研究机械运动的标准。名词解释（2）参考系的选择①参考系的选择是任意的，应以观测方便和使物体的运动尽可能简单为原则。一般选择地球和相对于地球静止的物体。描述地面上物体运动时，通常选地面或相对于地面静止不动的其他物体作为参考系。②一个物体一旦被选为参考系，就认为它是静止的，假定参考系不动。③比较两个物体的运动应选同一参考系。④选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，观察的结果可能会不同。运动的相对性自然界的一切物体都处于永恒的运动中，绝对静止的物体是不存在的。就此意义而言，我们说运动是绝对的。但是，描述某一个物体的位置及其随时间的变化，却又总是相对于其他物体而言的。名词解释运动的相对性1.“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”分别描述了两种运动情景，分别是以什么为参考系？2.“月亮在莲花般的云朵里穿行”3.“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”，我们感觉是静止不动的。这与诗句里的描述是否矛盾？4.“满眼风波多闪烁，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什么？练一练河岸、竹排云朵不矛盾人、山（地面）如何确定物体的位置？若物体只在一条直线上运动，如何描述位置及位置变化？若在某平面（操场）上呢？文字描述方便吗？能精确吗？有没有简便又准确的方法？这是不是很方便？xo5m物体沿直线运动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（coordinatesystem）。（1）坐标系名词解释坐标系是在参考系的基础上抽象出来的概念，是抽象化的参考系。注意（2）坐标系的构成要素直线坐标系数字原点单位长度正方向物理量的符号单位（3）坐标系的种类①一维坐标（直线坐标系）描述物体在一条直线上运动，即物体做一维运动时，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。如图所示，若某一物体运动到A点，此时它的位置坐标xA＝3m，若它运动到B点，则此时它的坐标xB＝－2m（“－”表示沿x轴负方向）。②二维坐标（平面直角坐标系）描述物体在一平面内运动，即二维运动时，需采用两个坐标确定它的位置。AxyO22喷水抛物线x1y1yox③三维坐标（立体坐标系）描述物体在空间的运动。xyzO用坐标系你能说出他们的位置吗?手持式GPS定位器此刻处于我国哪个城市的什么部位？科学漫步——生活中的物理全球卫星定位系统（GPS）卫星测时测距导航/全球定位系统NavigationSatelliteTimeandRanging/GlobalPositioningSystem确定地球物体的具体方位，提供准确时间。在地图上看到的经纬线，实际上就是在地球表面建立的坐标系人造卫星地面接收器信号车载GPS定位系统科学探索的必备物GPS定位仪定位仪中所示位置1.机械运动：物体相对于其他物体的位置变化叫机械运动，简称运动。2.参考系：描述物体运动时，用来作参考的（假定为静止）另外的物体。课堂小结3.质点：用来代替物体的有质量的点。质点是一种理想化的物理模型（关键是要搞清什么时候可以看作质点）。4.坐标系: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。高考链接（中考题）做下列运动的物体，能当做质点处理的是（）A.自转中的地球B.旋转中的风力发电机叶片C.在冰面上旋转的花样滑冰运动员D.匀速直线运动的火车D1.下列物体能看做质点的是（）A.沿着斜面下滑的木块B.研究斜面上的木块是下滑还是翻滚C.电扇的叶片D.自转中的地球课堂练习2.下列关于质点的说法中，正确的是（）A.地球很大，一定不能看做质点B.原子核很小，一定能看做质点C.同一物体在不同的情况中，有时可看做质点，有时则不可看做质点D.质点是一种理想化模型，无实际意义AC3.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.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成质点C4.下列说法中正确的是（）A.研究物体的运动，首先必须选定参考系B.参考系必须选择地面C.研究同一物体的运动时，选取地面或相对地面静止的物体为参考系，所得出的关于物体运动的结论是相同的D.选取不同的参考系，所得出的关于物体运动的结论可能是不同的AD5.诗句“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”所选的参考系分别为（）A.船和山B.山和船C.地面和山D.河岸和流水A6.下列情况不能看成质点的是（）A.研究绕地球飞行时航天飞机的轨道B.研究飞行中的直升机上的螺旋桨的转动情况C.计算从北京开往汕头的一列火车的运行时间D.计算火车通过路口所用的时间BD7.关于参考系的选取，下列说法正确的是（）A.参考系必须选取静止不动的物体B.参考系必须是和地面联系在一起的C.在空中运动的物体不能作为参考系D.任何物体都可以作为参考系D9.在公路上向左匀速运动的汽车，经过一棵果树时，恰有树上一个果子从上面自由落下，下图为运动的轨迹，在地面上观察到的运动轨迹是_____车中人以车为参考系观察到果子的运动轨迹是______。ABCDAD8.第一次世界大战期间，一名法国飞行员在2000米的高空飞行时，发现旁边有一个小东西，他以为是一只小飞虫，敏捷地把它抓过来，令他吃惊的是，抓到的竟是一颗子弹。飞行员能抓住子弹的原因是（）A.飞行员反应快B.子弹相对飞行员是静止的C.子弹已经飞行的没劲了D.飞行员有手劲B10.太阳从东边升起，西边落下，是地球上的自然现象，但在某些条件下，在纬度较高地区上空飞行的飞机上，旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象。这些条件是（）A.时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大B.时间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度必须较大C.时间必须是在傍晚，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大D.时间必须是在傍晚，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度不能太大C