必修1：1.1质点 参考系和坐标系 课件.ppt

、机械运动 物物体体的的空空间间位位置置随随时时间间发发生生变变化化叫叫机机械械运动，简称运动运动，简称运动 是自然界中最简单、最基本的运动形态问题：怎样描述一个物体的运动呢？据报道，神舟飞船载人舱长据报道，神舟飞船载人舱长7.4m7.4m，直径，直径2.8m2.8m，总长，总长58m58m，重达，重达480t480t。升空后，显。升空后，显示在指挥部荧光屏上的仅是一个小小的示在指挥部荧光屏上的仅是一个小小的光点，科学家研究它在空中的位置、离光点，科学家研究它在空中的位置、离开地面的高度、飞行的速度、运动轨道开地面的高度、飞行的速度、运动轨道等问题时，需要考虑它本身的大小和形等问题时，需要考虑它本身的大小和形状吗？状吗？我们可以用荧光屏上的小光点代替这个我们可以用荧光屏上的小光点代替这个“庞大庞大”的飞船。的飞船。研究飞机在空中的位置、离开研究飞机在空中的位置、离开地面的高度、飞行的速度、运地面的高度、飞行的速度、运动轨道等问题时，需要考虑它动轨道等问题时，需要考虑它本身的大小和形状吗？本身的大小和形状吗？研究飞机在空中的位置、离开地面的高研究飞机在空中的位置、离开地面的高度、飞行的速度、运动轨道等问题时，可以度、飞行的速度、运动轨道等问题时，可以用一个小点代替这个用一个小点代替这个“庞大庞大”的飞机的飞机因为飞机的因为飞机的大小大小与与形状形状在研究的问题中影响在研究的问题中影响很小很小,可忽略不计可忽略不计在物理学中为了研究的方便在物理学中为了研究的方便,可以用一个小点代替物体可以用一个小点代替物体这个有质量的点称为质点这个有质量的点称为质点二、质点 当物体的大小与形状在研究的问题中当物体的大小与形状在研究的问题中影响很小影响很小,可忽略不计时可忽略不计时,可看成质点可看成质点.研究飞机在空中的位置、离开地面的高研究飞机在空中的位置、离开地面的高度、飞行的速度、运动轨道等问题时，它本度、飞行的速度、运动轨道等问题时，它本身的大小和形状是次要因素可忽略身的大小和形状是次要因素可忽略.这时飞这时飞机可看成质点机可看成质点.而当我们研究飞机轮胎的转而当我们研究飞机轮胎的转动时动时,能否把飞机轮胎看成质点能否把飞机轮胎看成质点?不能不能!因为研究飞机轮胎的转动时因为研究飞机轮胎的转动时,把把飞机轮胎的大小与形状在研究的问题中不飞机轮胎的大小与形状在研究的问题中不可忽略可忽略.质点：质点：用来代替物体的用来代替物体的有质量的点有质量的点。1、特点：、特点：A、它没有、它没有大小和形状大小和形状。B、它具有物体的、它具有物体的全部的质量全部的质量。C、它是一种、它是一种理想化的模型理想化的模型。说明说明：象质点这样的物体在现实中并不：象质点这样的物体在现实中并不存在，它存在，它 只是一种理想化的模型，物理只是一种理想化的模型，物理学上这种对学上这种对实际问题的简化，叫科学抽实际问题的简化，叫科学抽象象二、质点问题一问题一:地球可不可以看成质点地球可不可以看成质点.研究地球公转时，研究地球公转时，地球本身的大小和形地球本身的大小和形状是次要因素可忽略状是次要因素可忽略.可看成质点可看成质点.问题一问题一:地球可不可以看成质点地球可不可以看成质点.研究地球公转时，研究地球公转时，地球本身的大小和形地球本身的大小和形状是次要因素可忽略状是次要因素可忽略.可看成质点可看成质点.研究地球自转时，研究地球自转时，地球本身的大小和形地球本身的大小和形状不可忽略状不可忽略.不能看不能看成质点成质点.问题二问题二:一只苍蝇可不可以看成质点一只苍蝇可不可以看成质点.由此可见由此可见:物体能否看成质点与物体本身的大小物体能否看成质点与物体本身的大小和形状无关和形状无关3、研究火车通过一座桥梁运动时，能否将火车、研究火车通过一座桥梁运动时，能否将火车看做看做“点点”？4 4、研究火车车轮的转动时、研究火车车轮的转动时,能否把火车能否把火车看做看做“点点”?如果物体上各点的运动情况完全相同如果物体上各点的运动情况完全相同,或或者物体上各点的运动的差别相对与所研究的者物体上各点的运动的差别相对与所研究的问题可以忽略，则可看作质点。问题可以忽略，则可看作质点。质点是一个理想物理模型，质点是一个理想物理模型，是实际物体是实际物体的一种近似的一种近似.它抓住了事物的主要因素，忽它抓住了事物的主要因素，忽略了次要因素，是对客观复杂事物近似的理略了次要因素，是对客观复杂事物近似的理性的反映。性的反映。二、质点v几点说明几点说明:v1、物理各点的运动情况相同（平动）时，可以看作质点，一般研究物体的转动时不能把物体看作质点。v2、物体有转动，但物体的转动不是我们所研究的主要问题时，物体的本身大小和形状已变成了次要因素，物体可以看作质点。v3、物体本身的大小对所研究的问题不能忽略时，不能把物体看作质点。v4、物体能否看作质点，取决于它的形状和大小在所研究的问题中是否可以忽略不计，而跟物体自身体积的大小，质量的多少和运动速度的大小无关。v5、一个物体能否看作质点取决于所研究问题的性质，即使同一个物体在研究问题不同时，有的情况下可以看作质点，而有的情况下不可以看作质点。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、体积很小的物体都可看成质点、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、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、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，我们就可以把物作用很小，可以忽略不计时，我们就可以把物体看成质点体看成质点D、只有低速运动的物体才可看成质点，高速、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运动的物体不可看成质点C2、下列情况不能看成质点的是（、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、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、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、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、计算火车通过路口所用的时间BD1、参考系：描述物体运动时、参考系：描述物体运动时,用来作参考用来作参考 (假定为不动假定为不动)的另外的物体。的另外的物体。3、参考系的选择是任意的，一般选取、参考系的选择是任意的，一般选取 地面为参考系地面为参考系三、参考系2、同一运动，如果选择的参考系不同，、同一运动，如果选择的参考系不同，运动情况一般不同。运动情况一般不同。思维体操：v 如何解释小孩的静止？v 同样的物体，运动会不同？飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。卧看满天云不动，不知云与我俱东。诗境中的诗境中的相对运动相对运动体会 2、电影中，有一句歌词：“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”，问：“竹排江中游”和“青山两岸走”分别是以什么做为参考系的？1、有一首唐代流传下来的诗词：、有一首唐代流传下来的诗词：“满眼风波多闪灼，满眼风波多闪灼，看山恰似走来迎，仔细看山山不动看山恰似走来迎，仔细看山山不动是船行。是船行。”作作者为什么会有者为什么会有“山迎山迎”、“船行船行”这样两种不同的感这样两种不同的感觉？觉？练习练习1 1、关于参考系的选取，下列说法正确的是、关于参考系的选取，下列说法正确的是（）A A、参考系必须选取静止不动的物体参考系必须选取静止不动的物体 B B、参考系必须是和地面联系在一起的参考系必须是和地面联系在一起的C C、在空中运动的物体不能作为参考系在空中运动的物体不能作为参考系 D D、任何物体都可以作为参考系任何物体都可以作为参考系D2 2、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B3.在公路上向左匀速运动的汽车，经过一棵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，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下图为运动的轨迹，在地面上观察到的运动轨迹是轨迹是_车中人以车为参考系观察到果子车中人以车为参考系观察到果子的运动轨迹是的运动轨迹是_ABCDAD返回返回如何确定物体位置？定性定性与与定量定量参考系参考系在参考系上建在参考系上建立坐标系立坐标系v1、坐标系建立的作用v2、坐标系的构成要素：v 原点、正方向、标度、v 物理量、单位坐标系坐标系坐标系1直线坐标系：一维空间直线坐标系：一维空间单位长度（标度）单位长度（标度）原点原点 正方向正方向物理量物理量 单位单位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，在直线上规轴，在直线上规定原点，正方向和单位长度，建立直线坐标系。定原点，正方向和单位长度，建立直线坐标系。说一说 对于在平面上运动的物体，例对于在平面上运动的物体，例如冰场上的花样滑冰运动员，要描如冰场上的花样滑冰运动员，要描述他们的位置，你认为应该怎样建述他们的位置，你认为应该怎样建立坐标系？立坐标系？坐标系2平面坐标系：二维空间平面坐标系：二维空间y0 xx1y1(x1,y1)喷水抛物线喷水抛物线平面直角坐标系X1y1y0 x*坐标系3三维直角坐标系：三维空间三维直角坐标系：三维空间y0 xz 三维坐标系 （立体坐标系）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24颗颗GPS卫星在离地面卫星在离地面1万万2千公里的高空上，千公里的高空上，以以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上颗以上的卫星。的卫星。由于卫星的位置精确可知，在由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成颗卫星，就可以组成3个方个方程式，解出观测点的位置程式，解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未个未知数，知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第和钟差，因而需要引入第4颗卫颗卫星，形成星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。的经纬度和高程。练习练习A点坐标点坐标XA=-3mX/mO1、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点运动到点运动到B点，由图判断点，由图判断A点坐标、点坐标、B点坐标点坐标和走过的路程。和走过的路程。1-1234-2-3-4ABB点坐标点坐标XB=2m走过的路程走过的路程B=m2、下列物体或人可看作质点的是（、下列物体或人可看作质点的是（）A、跳水冠军伏明霞在跳水比赛中、跳水冠军伏明霞在跳水比赛中B、奥运冠军王军霞在万米长跑中、奥运冠军王军霞在万米长跑中C、研究一列火车通过某一路标所用的时间、研究一列火车通过某一路标所用的时间D、我国科学考察团去南极途中、我国科学考察团去南极途中BD3、有人说：、有人说：“当一列火车从北京开往汕头时，当一列火车从北京开往汕头时，就可以把火车看作质点就可以把火车看作质点”这种说法正确吗？这种说法正确吗？4、在平直公路上行驶的汽车内，、在平直公路上行驶的汽车内，一乘客以一乘客以自己的车为参考系向车外观察，他看到的下自己的车为参考系向车外观察，他看到的下述现象中肯定错误的是（述现象中肯定错误的是（）A、与汽车同向行驶的自行车，车轮转动正常，、与汽车同向行驶的自行车，车轮转动正常，但自行车向后行驶但自行车向后行驶B、公路两旁的树因为有根扎在地里，所以是不、公路两旁的树因为有根扎在地里，所以是不动的动的C、有一辆同向同速的汽车总在自己的车前不动、有一辆同向同速的汽车总在自己的车前不动D、路旁边的房屋是运动的、路旁边的房屋是运动的B5、甲物体以乙物体为参考系是静止的，甲物、甲物体以乙物体为参考系是静止的，甲物体以丙物体为参考系是运动的，那么，以乙体以丙物体为参考系是运动的，那么，以乙物体为参考系，丙物体（物体为参考系，丙物体（）A、一定是静止的、一定是静止的B、一定是运动的、一定是运动的C、有可能是静止的，有可能是运动的、有可能是静止的，有可能是运动的D、条件不中，无法判断、条件不中，无法判断Bv6、分析下列运动，研究对象能被当作质点的是：、分析下列运动，研究对象能被当作质点的是：v、做花样滑冰的运动员、做花样滑冰的运动员v、运行中的人造地球卫星、运行中的人造地球卫星v、转动着的砂轮、转动着的砂轮v、从斜面上滑下的木块、从斜面上滑下的木块v、计算在传送带上输送的工件数量、计算在传送带上输送的工件数量v、对于汽车的后轮在研究牵引力的来源时、对于汽车的后轮在研究牵引力的来源时v、地面上放一只木箱，在上面的箱角处用水平力、地面上放一只木箱，在上面的箱角处用水平力推它，当研究它是先滑动还是先翻转的时候推它，当研究它是先滑动还是先翻转的时候(BDE)v7在研究下述运动时，能把物体看作质点的是在研究下述运动时，能把物体看作质点的是 vA.研究地球的自转效应研究地球的自转效应vB.研究乒乓球的旋转效应研究乒乓球的旋转效应vC.研究火车从南京到上海运行需要的时间研究火车从南京到上海运行需要的时间vD.研究一列火车通过长江大桥所需的时间研究一列火车通过长江大桥所需的时间关键是关键是:“不转动不转动”或可忽略大小或可忽略大小C8.甲乙两辆在公路上直线行驶的汽车，它甲乙两辆在公路上直线行驶的汽车，它们的距离保持不变。选用们的距离保持不变。选用作为参考系，两辆车都是静止的；作为参考系，两辆车都是静止的；选用选用为参考系，两辆车都是运动为参考系，两辆车都是运动的。的。对方对方大地大地9 9、平直公路上、平直公路上,甲车以甲车以4m/s4m/s的速度向的速度向前运动前运动,乙车以乙车以8m/s8m/s的速度和甲车同的速度和甲车同向运动向运动.若以甲为参考系若以甲为参考系,乙是怎样运动的乙是怎样运动的?若以乙为参考系若以乙为参考系,甲是怎样运动的甲是怎样运动的?以以4m/s向前运动向前运动以以4m/s向后运动向后运动10.足球比赛时，为了表示某运动员的位足球比赛时，为了表示某运动员的位置，应使用置，应使用 坐标系，为了表示坐标系，为了表示足球的位置，应使用足球的位置，应使用 坐标系，为坐标系，为了表示主裁判的位置，应使用了表示主裁判的位置，应使用 坐坐标系，为了表示副裁判的位置，应使用标系，为了表示副裁判的位置，应使用 坐标系，坐标系，