第1章第1节质点参考系和坐标系PPT讲稿.ppt

第1章第1节质点参考系和坐标系第1页，共36页，编辑于2022年，星期日第2页，共36页，编辑于2022年，星期日1.机械运动是指一个物体相对于其他物体机械运动是指一个物体相对于其他物体 的位置变化。的位置变化。2质点是指不考虑物体的大小和形状，质点是指不考虑物体的大小和形状，用来代替物体的有质量的点。用来代替物体的有质量的点。3参考系是指为了描述物体的运动而假参考系是指为了描述物体的运动而假 定为静止不动的物体。定为静止不动的物体。4坐标系可以定量地描述物体的位置坐标系可以定量地描述物体的位置 及位置的变化及位置的变化第3页，共36页，编辑于2022年，星期日第4页，共36页，编辑于2022年，星期日 1质点质点 研究物体的运动时，在某特定情况下，可以不考虑物体的研究物体的运动时，在某特定情况下，可以不考虑物体的 和和 ，把它简化为一个有，把它简化为一个有 的物质点，这样的点称为质点。的物质点，这样的点称为质点。2把物体看成质点的条件把物体看成质点的条件 物体的物体的 和和 对研究问题的影响可忽略不计时，就可对研究问题的影响可忽略不计时，就可以把物体看成质点。以把物体看成质点。自学教材自学教材 大小大小形状形状质量质量大小大小形状形状第5页，共36页，编辑于2022年，星期日 重点诠释重点诠释 1理想化模型理想化模型 (1)“理想化模型理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题是为了使研究的问题得以简化或研究问题方便而进行的一种科学的抽象，实际并不存在。方便而进行的一种科学的抽象，实际并不存在。(2)“理想化模型理想化模型”是以研究目的为出发点，突出问题的主要是以研究目的为出发点，突出问题的主要因素，忽略次要因素而建立的因素，忽略次要因素而建立的“物理模型物理模型”。(3)“理想化模型理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映，是物理学中经常采用的一种研究方法。物的一种近似反映，是物理学中经常采用的一种研究方法。第6页，共36页，编辑于2022年，星期日 2对质点的认识对质点的认识 (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“具有质具有质量量”，但是没有大小、体积、形状，它与几何中的，但是没有大小、体积、形状，它与几何中的“点点”有本质有本质区别。区别。(2)质点是一种质点是一种“理想化模型理想化模型”。(3)可将物体看成质点的几种情况：可将物体看成质点的几种情况：第7页，共36页，编辑于2022年，星期日 (4)一个物体能否看做质点，与物体本身的大小和形状无关。关键一个物体能否看做质点，与物体本身的大小和形状无关。关键是看物体的大小和形状在研究物体的运动中是否为次要因素。是看物体的大小和形状在研究物体的运动中是否为次要因素。第8页，共36页，编辑于2022年，星期日 特别提醒特别提醒体积很小的物体不一定能看成质点，体积很大的体积很小的物体不一定能看成质点，体积很大的物体也可能会被看成质点。物体也可能会被看成质点。第9页，共36页，编辑于2022年，星期日1下列关于质点的说法中，正确的是下列关于质点的说法中，正确的是 ()A质点就是一个体积很小的球质点就是一个体积很小的球B只有很小的物体才能看成质点只有很小的物体才能看成质点C质点不是实际存在的物体，只是一种理想化模型质点不是实际存在的物体，只是一种理想化模型D大的物体一定不能看成质点大的物体一定不能看成质点解析：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，质点不是实际存在的物体，更不是小球，是实际物体的近似，是一种理想化模型。一个物体能否看成质点，并不在于它的大小，是一种理想化模型。一个物体能否看成质点，并不在于它的大小，关键在于在所研究的问题中，其大小能否忽略，综上所述只有关键在于在所研究的问题中，其大小能否忽略，综上所述只有C项项正确。正确。答案：答案：C第10页，共36页，编辑于2022年，星期日 1定义定义 在描述物体的运动时，用来做在描述物体的运动时，用来做 的物体称为参考系。的物体称为参考系。2说明说明 (1)同一个物体的运动，选择不同的参考系，得出的运动结果可能会同一个物体的运动，选择不同的参考系，得出的运动结果可能会有所不同，即物体的运动具有有所不同，即物体的运动具有 。(2)描述一个物体的运动时参考系可以任意选择，但一般以描述一个物体的运动时参考系可以任意选择，但一般以观察方便和描述运动简单为原则，研究地面上物体的运动时，常观察方便和描述运动简单为原则，研究地面上物体的运动时，常选选 为参考系。为参考系。自学教材自学教材 参考参考相对性相对性地面地面第11页，共36页，编辑于2022年，星期日 重点诠释重点诠释 (1)由于物体的运动具有相对性，所以描述物体的运动时，必由于物体的运动具有相对性，所以描述物体的运动时，必须首先选好参考系须首先选好参考系 (2)在同一个问题当中，若要研究多个物体的运动或同一个物体在在同一个问题当中，若要研究多个物体的运动或同一个物体在不同阶段的运动，必须选取同一参考系。不同阶段的运动，必须选取同一参考系。(3)在研究物体的运动情况时，如果一个物体一旦被选为在研究物体的运动情况时，如果一个物体一旦被选为参考系，就认为它是静止的。参考系，就认为它是静止的。(4)在解题过程中，如果选地面作为参考系可以不指明，在解题过程中，如果选地面作为参考系可以不指明，但选其他物体作为参考系时必须指明。但选其他物体作为参考系时必须指明。第12页，共36页，编辑于2022年，星期日2下列关于运动的描述中，参考系的选取符合描述的是下列关于运动的描述中，参考系的选取符合描述的是 ()A诗句诗句“飞流直下三千尺飞流直下三千尺”，是以飞流作为参考系的，是以飞流作为参考系的B“钱塘观潮时，观众只觉得潮水扑面而来钱塘观潮时，观众只觉得潮水扑面而来”，是以潮，是以潮水为参考系的水为参考系的C“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”，是以万重山，是以万重山为参考系的为参考系的D升国旗时，观察到国旗冉冉升起，观察者是以国旗升国旗时，观察到国旗冉冉升起，观察者是以国旗为参考系的为参考系的第13页，共36页，编辑于2022年，星期日解析：解析：选项选项A中的研究对象是中的研究对象是“水水”，流下三千尺，故应以地面为，流下三千尺，故应以地面为参考系，该选项错误；选项参考系，该选项错误；选项B中的研究对象是中的研究对象是“潮水潮水”，扑面而来，扑面而来，应以观察者为参考系，该选项错误；选项应以观察者为参考系，该选项错误；选项C中的研究对象是中的研究对象是“轻舟轻舟”，已过万重山，是以万重山为参考系，该选项正确；选项已过万重山，是以万重山为参考系，该选项正确；选项D中的研中的研究对象是究对象是“国旗国旗”，是以地面或旗杆为参考系的，该选项错误。，是以地面或旗杆为参考系的，该选项错误。答案：答案：C第14页，共36页，编辑于2022年，星期日 (1)物体做机械运动时，其位置会随时间发生变化，为了定量地物体做机械运动时，其位置会随时间发生变化，为了定量地描述物体的描述物体的 及及 ，需要在参考系上建立适当的坐标，需要在参考系上建立适当的坐标系。系。(2)建立坐标系时，必须标上建立坐标系时，必须标上 、正方向、正方向、。自学教材自学教材 位置位置位置的变化位置的变化单位长度单位长度原点原点第15页，共36页，编辑于2022年，星期日 重点诠释重点诠释 1坐标系的种类坐标系的种类 (1)直线坐标系：如果物体沿直线运动，即做一维运动时，可以直线坐标系：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，建立直线坐轴，在直线上规定原点、正方向和标度，建立直线坐标系。标系。(2)二维坐标系：当物体在某一平面内做曲线运动时，需用二维坐标系：当物体在某一平面内做曲线运动时，需用两个相互垂直的坐标确定它的位置，即二维坐标系两个相互垂直的坐标确定它的位置，即二维坐标系(平面直角坐平面直角坐标系标系)。(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，即三维坐标系的位置，即三维坐标系(空间坐标系空间坐标系)。第16页，共36页，编辑于2022年，星期日 如图如图111所示为三种不同的坐标系，其中：甲中所示为三种不同的坐标系，其中：甲中M点位置坐标点位置坐标为为x2 m；乙中；乙中N点位置坐标为点位置坐标为x3 m，y4 m；丙中；丙中P点位置坐标点位置坐标为为x3 m，y4 m，z2 m。图图111第17页，共36页，编辑于2022年，星期日 特别提醒特别提醒建立何种坐标系要针对物体是在直线上、平建立何种坐标系要针对物体是在直线上、平面内，还是空间中运动而定。面内，还是空间中运动而定。2.原则原则建立坐标系的原则是确定物体的位置方便、简捷。建立坐标系的原则是确定物体的位置方便、简捷。第18页，共36页，编辑于2022年，星期日3如图如图112所示，桌面离地面的高度所示，桌面离地面的高度是是0.8 m，坐标系原点定在桌面上，设竖直，坐标系原点定在桌面上，设竖直向下为坐标轴的正方向，向下为坐标轴的正方向，A、B离地面的高离地面的高度分别是度分别是1.3 m、0.4 m，问，问A、B的坐标的坐标应该是多少？应该是多少？图图112第19页，共36页，编辑于2022年，星期日解析：解析：根据所建直线坐标轴可知，根据所建直线坐标轴可知，A点的坐标应为点的坐标应为xA(1.3 m0.8 m)0.5 m；B点的坐标应为点的坐标应为xB0.8 m0.4 m0.4 m。答案：答案：xA0.5 m，xB0.4 m第20页，共36页，编辑于2022年，星期日第21页，共36页，编辑于2022年，星期日 例例1下列说法不正确的是下列说法不正确的是 ()A运动中的地球不能看成质点，而原子核可以看成质点运动中的地球不能看成质点，而原子核可以看成质点 B研究火车通过路旁一根电线杆的时间时，火车不能看成质点研究火车通过路旁一根电线杆的时间时，火车不能看成质点 C研究奥运会乒乓球女单冠军张怡宁打出的乒乓球时，不能把乒研究奥运会乒乓球女单冠军张怡宁打出的乒乓球时，不能把乒乓球看成质点乓球看成质点 D研究在平直的高速公路上飞驰的汽车的速度时，可以将汽车看成研究在平直的高速公路上飞驰的汽车的速度时，可以将汽车看成质点质点 思路点拨思路点拨一个物体能否看做质点，要看物体的形状和大小对研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以忽略。究问题的影响是否可以忽略。第22页，共36页，编辑于2022年，星期日 解析解析当研究地球的公转时，由于地球直径当研究地球的公转时，由于地球直径(约约1.3107 m)比地球与太阳之间的距离比地球与太阳之间的距离(约约1.51011 m)要小得多，可以要小得多，可以忽略不计，可以把地球看成质点忽略不计，可以把地球看成质点(忽略地球的自转忽略地球的自转)；当研究地球；当研究地球的自转引起的昼夜交替等现象时，就不能忽略地球的大小和形状，的自转引起的昼夜交替等现象时，就不能忽略地球的大小和形状，当然就不能把地球看成质点了。当研究电子绕原子核的运动情况当然就不能把地球看成质点了。当研究电子绕原子核的运动情况时，因为原子核的半径只相当于原子半径的十万分之一，所以可时，因为原子核的半径只相当于原子半径的十万分之一，所以可以把原子核看成质点；但若研究有关原子核结构的问题时，就不以把原子核看成质点；但若研究有关原子核结构的问题时，就不能把原子核看成质点，选项能把原子核看成质点，选项A错；研究火车通过路旁的一根电线杆错；研究火车通过路旁的一根电线杆的的第23页，共36页，编辑于2022年，星期日时间时，因电线杆的粗细比火车的长度小得多，故电线杆可以看成时间时，因电线杆的粗细比火车的长度小得多，故电线杆可以看成质点，而火车不能看成质点，选项质点，而火车不能看成质点，选项B正确；奥运冠军张怡宁打出的正确；奥运冠军张怡宁打出的乒乓球虽小，但飞旋多变，不能看成质点，乒乓球虽小，但飞旋多变，不能看成质点，C正确；在平直的高速正确；在平直的高速公路上飞驰的汽车，尽管车轮在转动，但我们研究的是汽车的速度，公路上飞驰的汽车，尽管车轮在转动，但我们研究的是汽车的速度，对整个车的运动来讲，车轮的转动不是研究的主要问题，可将车看对整个车的运动来讲，车轮的转动不是研究的主要问题，可将车看成质点，成质点，D正确。正确。答案答案A第24页，共36页，编辑于2022年，星期日 借题发挥借题发挥 做平动的物体在不研究其运动规律的时候，有时也要考虑做平动的物体在不研究其运动规律的时候，有时也要考虑到物体的长度，因而不一定能当作质点，翻转的物体在不研究到物体的长度，因而不一定能当作质点，翻转的物体在不研究其转动问题时有时也可以看成质点。其转动问题时有时也可以看成质点。第25页，共36页，编辑于2022年，星期日1下列哪些现象中的物体可视为质点下列哪些现象中的物体可视为质点 ()A研究研究“神七神七”飞船绕地球飞行的高度飞船绕地球飞行的高度B地面上放置一个木箱，在上面的棱角处用水平力推，地面上放置一个木箱，在上面的棱角处用水平力推，研究它是滑动还是翻转的问题研究它是滑动还是翻转的问题C研究汽车在行驶过程中汽车中齿轮的转动问题研究汽车在行驶过程中汽车中齿轮的转动问题D研究刘翔跨栏动作是否科学合理研究刘翔跨栏动作是否科学合理第26页，共36页，编辑于2022年，星期日解析：解析：在研究在研究“神七神七”飞船绕地球飞行的高度的问题中，飞船的大飞船绕地球飞行的高度的问题中，飞船的大小和形状属于次要因素，飞船可视为质点；研究木箱是否翻转的问小和形状属于次要因素，飞船可视为质点；研究木箱是否翻转的问题中，其大小和形状属于主要因素，不能将木箱视为质点；研究汽题中，其大小和形状属于主要因素，不能将木箱视为质点；研究汽车部件的运动情况，不能将汽车的大小忽略，所以汽车不能被视为车部件的运动情况，不能将汽车的大小忽略，所以汽车不能被视为质点；研究动作问题中，身体的大小和形状属于主要因素，不能将质点；研究动作问题中，身体的大小和形状属于主要因素，不能将刘翔视为质点。选项刘翔视为质点。选项A正确。正确。答案：答案：A第27页，共36页，编辑于2022年，星期日 例例2热气球运动起源于热气球运动起源于18世纪的法国，随着球皮材料和致热燃料世纪的法国，随着球皮材料和致热燃料的普及，热气球已成为公众休闲观光和体育旅游项目。在一次观光游览的普及，热气球已成为公众休闲观光和体育旅游项目。在一次观光游览中，甲、乙、丙三人各乘一个热气球，甲看到楼房匀速上升，乙看到甲中，甲、乙、丙三人各乘一个热气球，甲看到楼房匀速上升，乙看到甲匀速上升，甲看到丙匀速上升，丙看到乙匀速下降。那么，从地面上看，匀速上升，甲看到丙匀速上升，丙看到乙匀速下降。那么，从地面上看，以下有关以下有关甲、乙、丙的运动情况的说法错误的是甲、乙、丙的运动情况的说法错误的是 ()A甲、乙匀速下降，甲、乙匀速下降，v乙乙v甲甲，丙停在空中，丙停在空中 B甲、乙匀速下降，甲、乙匀速下降，v乙乙v甲甲，丙匀速下降，且，丙匀速下降，且v丙丙 v甲甲 C甲、乙匀速下降，甲、乙匀速下降，v乙乙v甲甲，丙匀速上升，丙匀速上升 D甲、乙匀速下降，甲、乙匀速下降，v乙乙v甲甲，甲，丙匀速下降甲，丙匀速下降,且且v丙丙v甲甲第28页，共36页，编辑于2022年，星期日 审题指导审题指导解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：(1)选择不同的参考系，物体运动情况的描述不同。选择不同的参考系，物体运动情况的描述不同。(2)要比较物体运动的快慢，必须选择同一参考系。要比较物体运动的快慢，必须选择同一参考系。解析解析楼房和地面相当于同一参考系，所以，甲是匀速楼房和地面相当于同一参考系，所以，甲是匀速下降。乙看到甲匀速上升，说明乙也是匀速下降，且下降。乙看到甲匀速上升，说明乙也是匀速下降，且v乙乙v甲甲。甲看到丙匀速上升，有三种可能：丙静止；丙匀速上升；丙甲看到丙匀速上升，有三种可能：丙静止；丙匀速上升；丙匀速下降，且匀速下降，且v丙丙v甲甲。丙看到乙匀速下降，也有三种可能：丙。丙看到乙匀速下降，也有三种可能：丙静止；丙匀速上升；丙匀速下降，且静止；丙匀速上升；丙匀速下降，且v丙丙v乙乙。综上所述，。综上所述，AB、C正确，正确，D错误。错误。答案答案 D 第29页，共36页，编辑于2022年，星期日 借题发挥借题发挥 描述物体的运动，必须选择参考系。其一般方法为：描述物体的运动，必须选择参考系。其一般方法为：(1)确定研究对象。确定研究对象。(2)根据题意确定参考系，并假定参考系根据题意确定参考系，并假定参考系是不动的。是不动的。(3)分析被研究物体相对于参考系的位置变化情分析被研究物体相对于参考系的位置变化情况。况。第30页，共36页，编辑于2022年，星期日2甲、乙两辆汽车在平直的公路上并排行驶，甲车内的旅甲、乙两辆汽车在平直的公路上并排行驶，甲车内的旅客看见窗外的树木向东移动，乙车内的旅客发现甲车没有运动。客看见窗外的树木向东移动，乙车内的旅客发现甲车没有运动。如果以地面为参考系，上述事实表明如果以地面为参考系，上述事实表明 ()A.甲车向西运动，乙车不动甲车向西运动，乙车不动B.乙车向西运动，甲车不动乙车向西运动，甲车不动C.甲车向西运动，乙车向东运动甲车向西运动，乙车向东运动D.甲、乙两车以相等的速度都向西运动甲、乙两车以相等的速度都向西运动第31页，共36页，编辑于2022年，星期日解析：解析：旅客观察物体的运动，实际上是以自身旅客观察物体的运动，实际上是以自身(或与自身保持相或与自身保持相对静止的车厢对静止的车厢)为参考系的。从为参考系的。从“乙车内的旅客发现甲车没有运动乙车内的旅客发现甲车没有运动”这一条件容易判断，甲、乙两车的运动快慢是相等的，方向也是相这一条件容易判断，甲、乙两车的运动快慢是相等的，方向也是相同的；又从同的；又从“甲车内的旅客看见窗外的树木向东移动甲车内的旅客看见窗外的树木向东移动”这一条件可以判这一条件可以判断，甲车向西运动。故甲、乙两车以相等的速度都向西运动，选断，甲车向西运动。故甲、乙两车以相等的速度都向西运动，选项项D正确。正确。答案：答案：D第32页，共36页，编辑于2022年，星期日 例例3一个小球从距地面一个小球从距地面4 m高处落下，被地面弹回，在距地面高处落下，被地面弹回，在距地面1 m高处被接住。坐标原点定在抛出点正下方高处被接住。坐标原点定在抛出点正下方2 m处，向下方向为坐标轴处，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 ()A2 m，2 m，1 mB2 m,2 m,1 m C4 m,0,1 m D4 m,0，1 m第33页，共36页，编辑于2022年，星期日 解析解析根据题意建立如图所示的坐标系，根据题意建立如图所示的坐标系，A点为抛出点，坐标为点为抛出点，坐标为2 m，B点为坐标原点，点为坐标原点，D点为地面，坐标为点为地面，坐标为2 m，C点为接住点，坐标点为接住点，坐标为为1 m，所以选项，所以选项B正确。正确。答案答案B第34页，共36页，编辑于2022年，星期日 (1)物体的位置坐标与坐标系原点的选取、坐标轴正方向的规物体的位置坐标与坐标系原点的选取、坐标轴正方向的规定有关。同一位置，建立某种坐标系时所选的原点不同，或选定定有关。同一位置，建立某种坐标系时所选的原点不同，或选定的正方向不同，物体的位置坐标不同。的正方向不同，物体的位置坐标不同。(2)物体的位置变化与坐标系原点的选取、坐标轴正方物体的位置变化与坐标系原点的选取、坐标轴正方向的规定无关。向的规定无关。借题发挥借题发挥第35页，共36页，编辑于2022年，星期日(1)若选择抛出点为坐标原点，向下的方向为坐标轴的正方若选择抛出点为坐标原点，向下的方向为坐标轴的正方 向。则抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是多少？向。则抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是多少？(2)抛出点与接住点之间的距离是多少？此距离与坐标原点抛出点与接住点之间的距离是多少？此距离与坐标原点 的位置有无关系？的位置有无关系？解析：解析：(1)改变坐标系后三点的位置坐标分别是：改变坐标系后三点的位置坐标分别是：0,4 m,3 m。(2)抛出点与接住点之间的距离为：抛出点与接住点之间的距离为：x4 m1 m3 m此距离与坐标原点的位置无关。此距离与坐标原点的位置无关。答案：答案：(1)0,4 m,3 m(2)3 m，无关，无关第36页，共36页，编辑于2022年，星期日