《11质点参考系和坐标系》__

•在我们周围可以看到各种各样的运动：汽车行驶、江水咆哮、鸟儿飞翔、飞船运行等。•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。•在物理学中，研究物体做机械运动的分支叫力学不了解运动，就不了解自然。——亚里士多德亚里士多德（Aristotle,前384—前322）1、运动是______的一切物体都在不停________谁运动？（研究对象）人类的认知规律：······•运动：怎样运动？（描述：文字、物理量、图像）为何会运动？（因果分析）•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？一、物体的运动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一、物体的运动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某些次要因素（如形状、大小），只关心主要的方面。物理方法1、理想化方法-----模型法忽略次要因素：形状、大小等突出主要因素：具有质量（本质属性）矛盾的主次方面一、物体和质点1．质点：在某些情况下，不考虑物体的____、____，把它简化为一个有____的物质点．2．把物体看成质点的条件物体的____和____等因素不影响问题的研究时，就可以把物体看成质点．3．说明：质点是一个____的物理模型，实际生活中并不存在．大小形状质量大小形状理想核心要点突破一、对质点的进一步理解1．对质点的认识(1)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，但它与几何中的“点”有本质的区别．(2)质点是实际物体的一种高度抽象，实际中并不存在．是一种“理想化模型”，这是物理学中经常采用的一种研究方法．2．物体能否看做质点的几种情况(1)物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略不计．例如研究地球的公转问题时，地球可视为质点，而研究月食问题时，地球的大小就不能忽略，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．1．(2011年合肥高一测试)下列关于质点的说法中正确的是()A．只要是体积很小的物体都可看做质点B．只要是质量很小的物体都可看做质点C．质量很大或体积很大的物体都一定不能看做质点D．由于所研究的问题不同，同一物体有时可以看做质点，有时不能看做质点物体能否看做质点的判断解析：选D.质点是一种理想化的模型，物体能否被看做质点由所研究的问题决定．当物体的大小对所研究问题的影响不能忽略时，不能把物体看做质点，反之则可以看做质点，如当求火车从北京到上海的时间时火车可看成质点，当求火车通过某一桥的时间时火车则不能看成质点．•典型例题•2、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.参加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•H.测量子弹船过一张薄纸的时间。ACFG3下列关于质点的一些说法，其中正确的有()A．研究和观察日食时，可以把太阳看成质点B．研究地球的公转时，可以把地球看成质点C．研究地球的自转时，可以把地球看成质点D．原子核很小，一定可把它看做质点【思路点拨】物体能否被看做质点，关键是要看物体的形状和大小对研究问题的影响是否可以忽略．【精讲精析】观察日食时，会看到日偏食、日全食等现象，显然太阳的大小不能忽略，故选项A错误；由于地球的直径是1.28×104km，其公转半径是1.49×108km，它是地球直径的104倍还要多，故研究地球的公转时，可以把地球看成质点，选项B正确；显然在研究地球的自转时，地球本身的体积就不能忽略了，这时就不能把地球看做质点了，因此选项C错误；原子核虽小，但研究其结构时，无论如何也不能把它看做质点，选项D也是错误的．【答案】B【方法总结】(1)一个物体能否看做质点，要看物体的形状和大小对研究问题的影响是否可忽略．(2)研究的目的不同，同一个物体的主、次要因素也会发生变化．思维体操：•如何解释小孩的静止？•同样的物体，运动会不同？图1.1-4选择不同的参考系来观察同一物体的运动，看到的现象会不一样。他在沿直线下落呀！他明明在沿曲线下落嘛！图1.1-3人车中的小孩是静止的还是运动？二、参考系•1、运动的相对性：•描述运动要寻找参考物体•2、参考系•（1）选择的任意性（一般选择地球和相对于地球静止的物体）•（2）对不同参考系，运动可能不同注意：比较两个物体的运动情况，必须选择同一个参考系才有意义。思考感悟4．电影《闪闪的红星》中有两句歌词：“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，那么它们分别是以什么为参考系的？提示：江岸；竹排．参考系与相对运动问题5.太阳从东边升起、从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【思路点拨】由于我们习惯以地球为参考系，因地球自西向东转，通常看到的自然现象是太阳从东边升起，西边落下。旅客要看到太阳从西边升起的奇妙现象，太阳此时应在西方，才可能从西方升起，所以时间一定在傍晚。在傍晚时太阳正在西边落下，要产生太阳升起的感觉，只有飞机“落下”的速度大于太阳落下的速度，才能造成这种效果，也就是飞机往西运动的速度要大于太阳向西自传的速度。故选C（为什么在高纬度区，赤道行吗？）【方法总结】物体是静止还是运动，都是相对于参考系而言的．选定参考系后，某物体相对于参考系的位置发生了改变，则该物体就是运动的；某物体相对参考系的位置没有发生改变，则该物体为静止的．•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•若物体只在一条直线上运动，如何描述位置变化？若在某平面（操场）上呢？如何确定物体的位置1、坐标系建立的作用：定量地描述物体的位置及位置的变化2、坐标系的构成要素：原点、正方向、标度、物理量、单位三.坐标系3．方法(1)直线坐标系：如果物体沿直线运动，即做一维运动时，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和标度，建立直线坐标系．(2)二维坐标系：当物体在某一平面内做曲线运动，即做二维运动时，需用两个相互垂直的坐标确定它的位置，即二维坐标(平面坐标)．(3)三维坐标系：当物体在空间内运动时，需采用三个坐标确定它的位置，即三维坐标(空间坐标)．如图1－1－1所示为三种不同的坐标系，其中：甲中M点位置坐标为x＝2m；乙中N点位置坐标为x＝3m，y＝4m；丙中P点位置坐标为x＝2m，y＝3m，z＝0m.图1－1－1对坐标系的理解和应用一个小球从距地面4m高处落下，被地面弹回，在距地面1m高处被接住．坐标原点定在抛出点正下方2m处，向下方向为坐标轴的正方向．则小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是()A．2m，－2m，－1mB．－2m,2m,1mC．4m,0,1mD．－4m,0，－1m【思路点拨】解答本题的关键是正确地建立坐标系，并在坐标系中标出各个时刻对应的位置．【自主解答】根据题意建立如图1－1－2所示的坐标系，A点为抛出点，坐标为－2m，B点为坐标原点，D点为落地点，坐标为2m，C点为接住点，坐标为1m，所以选项B正确．图1－1－2【答案】B【题后反思】要确定物体的位置及变化，需建立适当的坐标系．研究直线运动，要建立直线坐标系，这样对描述质点的位置以及位置的变化就比较清晰、简洁．变式训练3李小华所在学校的校门口是朝南的，他进入校门后一直向前走120m，再向东走40m就到了他所在的教室，请你画出教室的位置(以校门口为坐标原点)．解析：建立直角坐标系，x轴正方向表示东，y轴正方向表示北，则教室位置如图所示．答案：见解析图生活中的物理生活中的物理•GPS：全球定位系统•(全球定位系统是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。•在美国,GPS全球卫星定位技术与“阿波罗”飞船登月、航天飞机升空，同列为20世纪“三大航天工程”。生活中的物理•GPS：全球定位系统•(授时与测距导航系统----全球定位系统•navigationsystemtimingandranging—globalpositioningsystem)•GPS系统包括三大部分：•（1）GPS卫星（空间部分）•（2）地面支撑系统（地面监控部分）•（3）GPS接收机（用户部分）•定位仪中所示位置：