高中物理 第一章 第一节 质点、参考系和坐标系课件 新人教必修1.ppt

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1、质点，参考系和坐标系质点，参考系和坐标系2021/8/11 星期三1 他们的位置发生了变他们的位置发生了变化吗？怎样描述物体的化吗？怎样描述物体的运动？运动？2021/8/11 星期三2机械运动机械运动(mechanical motion)物体空间位置随时间的变化。物体空间位置随时间的变化。自然界的一切物体都是运动着的，自然界的一切物体都是运动着的，机械运动是自然界中最简单最基本的机械运动是自然界中最简单最基本的运动形态。运动形态。2021/8/11 星期三31.1 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2021/8/11 星期三41 1、物体和质点、物体和质

2、点、物体和质点、物体和质点2021/8/11 星期三5 在在任何情况任何情况下，描述物体的运动都下，描述物体的运动都必须要考虑物体的大小和形状吗？必须要考虑物体的大小和形状吗？由于物体有大小和形状，各部分运动情由于物体有大小和形状，各部分运动情况一般不同，要描述物体各部分空间位置随况一般不同，要描述物体各部分空间位置随时间的变化，是很困难的。时间的变化，是很困难的。2021/8/11 星期三6 研究一列北京到广州的列车的位置随时间的变化研究一列北京到广州的列车的位置随时间的变化 关系，可以关系，可以忽略忽略物体的大小和形状，物体的大小和形状，将它看作是有质量的点将它看作是有质量的点 研究地球绕

3、太阳公转，研究地球绕太阳公转，可以可以忽略忽略地球的大小和形状地球的大小和形状 监测火箭发射时，用荧光屏上的监测火箭发射时，用荧光屏上的小光点小光点代替这代替这个个“庞大庞大”的物体的物体2021/8/11 星期三7 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2021/8/

4、11 星期三8 我们在处理这些问题时，常常不考虑物我们在处理这些问题时，常常不考虑物体各部分的差异，把物体简化成没有体各部分的差异，把物体简化成没有大小大小、形状形状的点，或者说用一个有的点，或者说用一个有质量质量的点来代的点来代替物体。替物体。（1）质点的定义）质点的定义用来用来代替代替 物体的有物体的有质量质量的点叫做质点。的点叫做质点。实际物体运动的描述实际物体运动的描述质点运动的描述质点运动的描述名词解释名词解释2021/8/11 星期三9什么样的物体可以看作质点？什么样的物体可以看作质点？讨论与交流讨论与交流 1地地球球是是一一个个庞庞然然大大物物，直直径径约约为为12 800km，

5、与与太太阳阳相相距距15Xl08 km研研究究地地球球绕绕太太阳阳的的公公转转时时，能能不不能能把把它它看看成成质质点点?研研究究地地面面上上各各处处季季节节变变化化时时，能不能把它看成质点能不能把它看成质点?2.某某同同学学从从家家中中走走1km到到学学校校，能能不不能能看看作作质质点点？该同学作课间操，能不能看作质点？该同学作课间操，能不能看作质点？2021/8/11 星期三10小结：小结：1、同一物体能否看作质点，要看具体情况。、同一物体能否看作质点，要看具体情况。2、当物体的形状和大小对所研究的问题影响、当物体的形状和大小对所研究的问题影响很小时，就可以看作质点。很小时，就可以看作质点

6、。2021/8/11 星期三11“具有质量具有质量”和和“占有位置占有位置”，但，但没有大小没有大小、没有形没有形状状。质点质点没有体积没有体积，因而质点是不可能转动的。任何转动，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。的物体在研究其自转时都不能简化为质点。质点不一定是很小的物体，很大的物体也可简化为质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。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。点，具体问题具体分析。质点是一种科学抽象，质点是一种科学抽象，是对实际物体的近似，是一种是对实际物体的

7、近似，是一种理想化的理想化的物理模型物理模型，这也是物理学中常用的一种重要的，这也是物理学中常用的一种重要的研究方法。研究方法。（2）质点的特点）质点的特点2021/8/11 星期三12练习练习1:在下述问题中，能够把研究对象当作质点的是在下述问题中，能够把研究对象当作质点的是A研究地球绕太阳公转一周所需的时间研究地球绕太阳公转一周所需的时间B研究地球的自转运动研究地球的自转运动C研究在平直公路上飞驰的汽车的速度研究在平直公路上飞驰的汽车的速度D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E正在进行花样溜冰的运动员正在进行花样溜冰的运动员F研究比赛时乒乓球的旋转研究比赛

8、时乒乓球的旋转G沿着斜面下滑的木块沿着斜面下滑的木块 H.旋转的电扇的叶片旋转的电扇的叶片 I.从北京开往广州的一列火车从北京开往广州的一列火车 J.研究转动的汽车轮胎研究转动的汽车轮胎K.研究绕地球运动时的航天飞机研究绕地球运动时的航天飞机 L.参加百米跑竞赛的运动员参加百米跑竞赛的运动员 ACGIKL2021/8/11 星期三132.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只有低速运动的物体才可看成质点，高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做质点速运动的物体不可看做质点B由于所研究的问题不同，同一物体有时由于所研究的问题不同，同一物体有时可以看

9、做质点，有时不能看做质点可以看做质点，有时不能看做质点 C.原子核很小，一定能看做质点原子核很小，一定能看做质点 D.质点是一种理想化模型，无实际意义质点是一种理想化模型，无实际意义 E.如果物体的形状和大小在所研究的问题如果物体的形状和大小在所研究的问题中属于无关或次要因素，就可以把物体当中属于无关或次要因素，就可以把物体当作质点作质点BE2021/8/11 星期三142 2、参考系、参考系、参考系、参考系2021/8/11 星期三15如何判断一个物体是运动的？如何判断一个物体是运动的？2021/8/11 星期三16（1）参考系的定义）参考系的定义 要描述一个物体的运动，首先要选定某个要描述

10、一个物体的运动，首先要选定某个其他其他物体物体做参考，观察物体相对于这个做参考，观察物体相对于这个“其他物体其他物体”的的位置是否随时间变化，以及怎样变化。这种用来做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的物体称为参考系（参考系（reference frame）。参考参考系系是研究机械运动的标准。是研究机械运动的标准。名词解释名词解释2021/8/11 星期三17（2）参考系的选择）参考系的选择参考系的选择是任意的，应以观测方便和使物体的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运动尽可能简单为原则。一般选择地球和相对于地

11、球静止的物体。描述地面上物体运动时，通常选静止的物体。描述地面上物体运动时，通常选地面地面或或相对于地面静止不动的其他物体作为参考系。相对于地面静止不动的其他物体作为参考系。一个物体一旦被选为参考系，就认为一个物体一旦被选为参考系，就认为它是它是静止的静止的，假定参考系不动。，假定参考系不动。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。选择不同的参考系来观察同一个物体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的运动，观察的结果可能会不同。运动的相对性运动的相对性2021/8/11 星期三18 自然界的一切物体都处于自然界的一切物体都处于永恒的运动永恒的

12、运动中，绝对中，绝对静止的物体是不存在的。就此意义而言，我们说运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。时间的变化，却又总是相对于其他物体而言的。名词解释名词解释运动的相对性运动的相对性2021/8/11 星期三19想一想想一想 我们说下列物体是运我们说下列物体是运动的，是拿什么作为参考动的，是拿什么作为参考系？系？地面、观众、路旁的树地面、观众、路旁的树2021/8/11 星期三201.“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”分别描分别

13、描述了两种运动情景，分别是以什么为参考系？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，巡天遥看一千河坐地日行八万里，巡天遥看一千河”，我们感，我们感觉是静止不动的。这与诗句里的描述是否矛盾？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，仔细看山满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行山不动，是船行”其中其中“看山恰似走来迎看山恰似走来迎”和和“是船行是船行”所选的参考系分别是什么？所选的参考系分别是什么？练一练练一练河岸、竹排河岸、竹排云朵云朵 不矛盾不矛盾人、人、山（地面

14、）山（地面）2021/8/11 星期三213 3、坐标系、坐标系、坐标系、坐标系 2021/8/11 星期三22如何确定物体的位置？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？便吗？能精确吗？有没有简便又准确的方法？这是不是很方便？这是不是很方便？2021/8/11 星期三23xo5m物体沿直线运动物体沿直线运动 为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系参考系

15、上建立适当的上建立适当的坐标系坐标系（coordinate system）。）。（1）坐标系）坐标系名词解释名词解释 坐标系坐标系是在参考系的基础上抽象出是在参考系的基础上抽象出来的概念，是来的概念，是抽象化抽象化的的参考系参考系。注意注意2021/8/11 星期三24（2）坐标系的构成要素）坐标系的构成要素 直线坐标系直线坐标系数字数字原点原点单位长度单位长度正方向正方向物理量的物理量的符号符号单位单位2021/8/11 星期三25（3）坐标系的种类）坐标系的种类 一维坐标一维坐标（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

16、为运动时，可以以这条直线为 x 轴，在直线上规定轴，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，若某一物体运动到图所示，若某一物体运动到A点，此时它的位置点，此时它的位置坐标坐标 xA3m，若它运动到，若它运动到B点，则此时它的坐标点，则此时它的坐标 xB2m（“”表示沿表示沿 x 轴负方向）轴负方向）。2021/8/11 星期三26 二维坐标二维坐标（平面直角坐标系）描述物体在一平面内运动，即二维运动时，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。需采用两个坐标确定它的位置。AxyO22喷喷水水抛抛物物线线x1

17、y1yox2021/8/11 星期三27三维坐标三维坐标（立体坐标系）描述物体在空间的运动。描述物体在空间的运动。xyzO2021/8/11 星期三28用坐标系用坐标系你能说出他们的位置吗你能说出他们的位置吗?2021/8/11 星期三29手持式手持式GPS定位器定位器此刻处于我国哪个城市此刻处于我国哪个城市的什么部位？的什么部位？科学漫步科学漫步生活中的物理生活中的物理2021/8/11 星期三30全球卫星定位系统（全球卫星定位系统（GPS）卫星测时测距导航卫星测时测距导航/全球定位系统全球定位系统 Navigation Satellite Time and Ranging/Global P

18、ositioning System 确定地球物体的具体方位，提供准确时间。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上就是在地球表面建立的坐标系2021/8/11 星期三31全球卫星定位系统（全球卫星定位系统（GPS）卫星测时测距导航卫星测时测距导航/全球定位系统全球定位系统 Navigation Satellite Time and Ranging/Global Positioning System 确定地球物体的具体方位，提供准确时间。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，实际在地图上看到的经

19、纬线，实际上就是在地球表面建立的坐标系上就是在地球表面建立的坐标系2021/8/11 星期三32人造卫星人造卫星地面接收器地面接收器信信 号号2021/8/11 星期三33车载车载GPS定位系统定位系统2021/8/11 星期三34车载车载GPS定位系统定位系统2021/8/11 星期三35科学探索的必备物科学探索的必备物GPS定位仪定位仪2021/8/11 星期三361.机械运动：机械运动：物体相对于其他物体的位置变化叫物体相对于其他物体的位置变化叫机械运动，简称运动。机械运动，简称运动。2.参考系：参考系：描述物体运动时，用来作参考的（假描述物体运动时，用来作参考的（假定为定为静止静止）另

20、外的物体。另外的物体。课堂小结课堂小结3.质点：质点：用来代替物体的有质量的点。质点是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一种理想化的物理模型（关键是要搞清什么时候（关键是要搞清什么时候可以看作质点）可以看作质点）。4.坐标系坐标系:为了定量地描述物体的位置及位置的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。变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。2021/8/11 星期三37高考链接高考链接（09广东理基）做下列运动的物体，能当做广东理基）做下列运动的物体，能当做 质点处理的是（质点处理的是（）A.自转中的地球自转中的地球B.旋转中的风力发电机叶片旋转

21、中的风力发电机叶片C.在冰面上旋转的花样滑冰运动员在冰面上旋转的花样滑冰运动员D.匀速直线运动的火车匀速直线运动的火车D2021/8/11 星期三38 1.下列物体能看做质点的是（下列物体能看做质点的是（）A.沿着斜面下滑的木块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研究斜面上的木块是下滑还是翻滚 C.电扇的叶片电扇的叶片 D.自转中的地球自转中的地球课堂练习课堂练习2.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.地球很大，一定不能看做质点地球很大，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

22、时可看做质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，无实际意义质点是一种理想化模型，无实际意义AC2021/8/11 星期三393.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作用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很小，可以忽略不计时，我们就可以把物体看 成质点成质点D.只有低速运动的物体才可看成质点，高速运

23、动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的物体不可看成质点C2021/8/11 星期三404.下列说法中正确的是（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的结论可能是不同的AD2021/8

24、/11 星期三41 5.诗句诗句“满眼风波多闪灼，看山恰似走来迎，满眼风波多闪灼，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行仔细看山山不动，是船行”中，中，“看山恰似走来看山恰似走来迎迎”和和“是船行是船行”所选的参考系分别为（所选的参考系分别为（）A.船和山船和山 B.山和船山和船 C.地面和山地面和山 D.河岸和流水河岸和流水 A2021/8/11 星期三426.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

25、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BD7.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.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.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.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.任何物体都可以作为参考系任何物体都可以作为参考系D2021/8/11 星期三43 8.第一次世界大战期间，一名法国飞行员在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，米的高空飞行时，发

26、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子弹的原因是（）A.飞行员反应快飞行员反应快 B.子弹相对飞行员是静止的子弹相对飞行员是静止的 C.子弹已经飞行的没劲了子弹已经飞行的没劲了 D.飞行员有手劲飞行员有手劲B2021/8/11 星期三44 9.在公路上向左匀速运动的汽车，经过一棵果树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

27、到的运动轨迹是的轨迹，在地面上观察到的运动轨迹是_车中人车中人以车为参考系观察到果子的运动轨迹是以车为参考系观察到果子的运动轨迹是_。ABCDAD2021/8/11 星期三4510.太阳从东边升起，西边落下，是地球上的自太阳从东边升起，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。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（这些条件是（）A.时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行，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飞机的速度必须较大 B.时

28、间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，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，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，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飞机的速度不能太大C2021/8/11 星期三46飞花两岸照船红，飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。百里榆堤半日风。卧看满天云不动，卧看满天云不动，不知云与我俱东。不知云与我俱东。11.诗中描述了什么物体的运动？诗中描述了什么物体的运动？它是以什么物体为参考系？

29、它是以什么物体为参考系？你对诗人关于你对诗人关于“榆堤榆堤”、“云云”、“我我”的运动与静止的说法有没有不的运动与静止的说法有没有不同的认识？同的认识？2021/8/11 星期三47 1.答：答：“一江春水向东流一江春水向东流”是水相对岸（或者是水相对岸（或者地面）的运动；地面）的运动；“地球的公转地球的公转”是说相对太阳运动是说相对太阳运动的；的；“钟表的时针在转动钟表的时针在转动”是说时针相对钟表表盘是说时针相对钟表表盘的运动；的运动；“太阳东升西落太阳东升西落”是说太阳相对于地面的是说太阳相对于地面的运动。运动。2.解答：诗中描写船的运动，前两句写景，诗解答：诗中描写船的运动，前两句写景

30、，诗人在船上，握看云不动是以船为参考系的。云与我人在船上，握看云不动是以船为参考系的。云与我俱东是说以两岸为参考系，云与船均向东运动。俱东是说以两岸为参考系，云与船均向东运动。问题与练习问题与练习2021/8/11 星期三48 3.答：通过测量可知，答：通过测量可知，A的坐标是的坐标是0.44m，B的坐标是的坐标是0.36m。因此，解答本题时要先需要先。因此，解答本题时要先需要先测量图中桌面到地面的距离，计算出单位长度所测量图中桌面到地面的距离，计算出单位长度所表示的大小，及比例尺。然后再测量并计算。表示的大小，及比例尺。然后再测量并计算。2021/8/11 星期三492021/8/11 星期三50