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1 1 质点质点 参考系和坐标系参考系和坐标系第一章第一章 运动的描述运动的描述在我们生活的周围有各式各样运动着的物体在我们生活的周围有各式各样运动着的物体 在我们生活的周围有各式各样运动着的物体在我们生活的周围有各式各样运动着的物体 运动是一切物体的固有属性，是物体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到分子、原子、都处在永恒的运动中. . 研究同一物体的运动时，物体的各个部分的运动情况可能研究同一物体的运动时，物体的各个部分的运动情况可能不同，描述这种物体的运动可能会比较复杂。不同，描述这种物体的运动可能会比较复杂。例如：风扇叶上与轴心距离不等的各点。例如：风扇叶上与轴心距离不等的各点。 同一个物体在研究其不同的运动情况时，有时可以不考虑同一个物体在研究其不同的运动情况时，有时可以不考虑其形状和大小，有时候却不得不考虑。其形状和大小，有时候却不得不考虑。 研究列车从广州开往北京和列车通过一座桥梁时，什么研究列车从广州开往北京和列车通过一座桥梁时，什么情况下需要考虑列车的长度，什么时候不需要？为什么？情况下需要考虑列车的长度，什么时候不需要？为什么？ 研究列车从广州开往北京可以不考虑列车的长度！研究列车从广州开往北京可以不考虑列车的长度！ 研究列车通过一座桥梁时，需要考虑列车的长度！研究列车通过一座桥梁时，需要考虑列车的长度！ 研究地球绕太阳公转时，地球的大小相对于地球与太阳之间的距离研究地球绕太阳公转时，地球的大小相对于地球与太阳之间的距离可以忽略，可以不考虑地球的大小。可以忽略，可以不考虑地球的大小。 研究地球的自转时，随着纬度的不同，地球表面的转动情况不同，研究地球的自转时，随着纬度的不同，地球表面的转动情况不同，地球的形状和大小不能忽略。地球的形状和大小不能忽略。1、质点的定义：用来代替物体的有质量的点。、质点的定义：用来代替物体的有质量的点。2、物体可以看作质点的条件：、物体可以看作质点的条件： 物体的形状、大小、体积对所研究的问题的影响物体的形状、大小、体积对所研究的问题的影响可以忽略不计。可以忽略不计。3、注：、注：质点是一种科学抽象的理想模型；质点是一种科学抽象的理想模型； 物体本身大小不是能否看成质点的标准；物体本身大小不是能否看成质点的标准； 物体能否看成质点取决于所研究问题的性物体能否看成质点取决于所研究问题的性质，同一物体有时可看成质点，有时不可看作质点。质，同一物体有时可看成质点，有时不可看作质点。思考与讨论：思考与讨论： 质点和几何中的点是一回事吗？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。、相同点：都是没有形状和大小的点。2、不同点：、不同点：质点是实际物体的抽象，它具有一定的物理内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，而且是一相对涵，不仅具有物体的全部质量，而且是一相对的物理概念；的物理概念；几何中的点没有质量，仅表示位置，而且应该几何中的点没有质量，仅表示位置，而且应该绝对的小。绝对的小。 突出主要因素，忽略次要因素，将实际问突出主要因素，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。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质点就是利用这种思维方法建立的一个理想化物理模型。想化物理模型。理想化方法理想化方法名词解释名词解释例题：二、参考系二、参考系 地球在不断的自转，地面上的人看到太阳东升西落。地球在不断的自转，地面上的人看到太阳东升西落。 人们研究物体的运动时，总是不自觉地用另外的物体来人们研究物体的运动时，总是不自觉地用另外的物体来作为标准。作为标准。 对面的伯伯看到女孩是静止的，那么路边的人看到的情对面的伯伯看到女孩是静止的，那么路边的人看到的情况又是怎样的呢？况又是怎样的呢？二、参考系二、参考系 1、定义：描述一个物体的运动时，选定作为参考、定义：描述一个物体的运动时，选定作为参考的其他物体。的其他物体。2、注：、注：描述物体是否运动是看相对于参考系的描述物体是否运动是看相对于参考系的位置是否改变，事先假定参考系不动；位置是否改变，事先假定参考系不动； 选取不同的参考系来观察同一物体的运选取不同的参考系来观察同一物体的运动结果往往是不同；动结果往往是不同； 参考系的选取可以是任意的，实际解题参考系的选取可以是任意的，实际解题应以观测方便和使物体的运动尽可能简单为原则；应以观测方便和使物体的运动尽可能简单为原则； 通常选取地面为参考系；通常选取地面为参考系； 比较两个物体的运动应选同一参考系。比较两个物体的运动应选同一参考系。二、参考系二、参考系 二、对参考系的进一步理解二、对参考系的进一步理解1选取参考系的意义选取参考系的意义(1)有了参考系，才能确定物体的位置有了参考系，才能确定物体的位置(2)选定了参考系后，才能知道和研究物体的运选定了参考系后，才能知道和研究物体的运动试设想，在茫茫的大海里，水天一色，如果没动试设想，在茫茫的大海里，水天一色，如果没有太阳或星辰作参考，水手根本无法确定自己船舰有太阳或星辰作参考，水手根本无法确定自己船舰的位置和航向的位置和航向(3)参考系选得不同，则对同一个物体的运动得出参考系选得不同，则对同一个物体的运动得出的结论也不同通常在研究地面上物体的运动时，的结论也不同通常在研究地面上物体的运动时，如果不声明参考系，则默认以地面为参考系如果不声明参考系，则默认以地面为参考系2参考系的四性参考系的四性(1)标准性，选作参考系的物体都假定不动，被研标准性，选作参考系的物体都假定不动，被研究的物体都以参考系为标准究的物体都以参考系为标准(2)任意性任意性(3)统一性，比较不同物体的运动应选择同一参考统一性，比较不同物体的运动应选择同一参考系系(4)差异性，对于同一物体选择不同的参考系结果差异性，对于同一物体选择不同的参考系结果一般不同一般不同 第一次世界大战期间，一名法国飞行员第一次世界大战期间，一名法国飞行员在在20002000米的高空飞行时，发现旁边有一个小米的高空飞行时，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。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飞行员能抓住子弹的原因是（ ） A A、飞行员反应快、飞行员反应快 B B、子弹相对飞行员是静止的、子弹相对飞行员是静止的 C C、子弹已经飞行的没劲了、子弹已经飞行的没劲了 D D、飞行员有手劲、飞行员有手劲B例题：例题： 例题：例题： 电影闪闪的红星中，电影闪闪的红星中，有一句歌词：有一句歌词：“小小竹小小竹排江中游，巍巍青山两排江中游，巍巍青山两岸走岸走”，问：，问：“竹排江竹排江中游中游”和和“青山两岸走青山两岸走”分别是以什么做为参考分别是以什么做为参考系的？系的？“小小竹排江中游小小竹排江中游”是以是以两岸两岸为参考系的。为参考系的。 “巍巍青山两岸走巍巍青山两岸走”是以是以竹排竹排为参考系的。为参考系的。 为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在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。参考系上建立适当的坐标系。三、坐标系三、坐标系如果物体沿直线运动，可以以这条直线为如果物体沿直线运动，可以以这条直线为x轴，在直线轴，在直线上规定原点，正方向和单位长度，建立直线坐标系。上规定原点，正方向和单位长度，建立直线坐标系。XO5m一个坐标系有几个要素呢？一个坐标系有几个要素呢？数字原点单位长度正方向物理量的符号和单位 除了上面的直线坐标系，你还知道除了上面的直线坐标系，你还知道什么其他的坐标系吗？什么其他的坐标系吗？喷水抛物线喷水抛物线平面直角坐标系X1y1y0 x 描述平面上运动物体的位置变化可以建立平面直角坐标系 3.描述立体空间内物体位置的变化建立空间直角坐标系xyz0练习练习A点坐标点坐标XA=-3mX/mO如图所示，汽车沿如图所示，汽车沿X轴做直线运动，从轴做直线运动，从A点点运动到运动到B点，由图判断点，由图判断A点坐标、点坐标、B点坐标和点坐标和走过的路程。走过的路程。1-1234-2-3-4ABB点坐标点坐标XB=2m走过的路程走过的路程B=m手持式手持式GPSGPS科学漫步：全球卫星定位系统（科学漫步：全球卫星定位系统（GPSGPS）GPSGPS显示屏信息显示屏信息车载GPS放大图放大图生活中的物理 GPS：全球定位系统 ( 授时与测距导航系统-全球定位系统navigation system timing and rangingglobal positioning system ) 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D D