质点 参考系和坐标系.ppt
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1、课时课时1质点参考系和坐标系质点参考系和坐标系课前导航课前导航我我国国是是文文明明古古国国,对对运运动动早早就就有有研研究究早早在在汉汉代代成成书书的的尚尚书书纬纬考考灵灵曜曜中中就就有有这这样样的的记记载载:“地地恒恒动动不不止止,而而人人不不知知。譬譬如如人人在在大大舟舟中中,闭闭牖牖(窗窗户户)而而坐坐,舟舟行行而而人人不不觉觉也。也。”毛毛泽泽东东同同志志的的诗诗中中也也有有一一名名句句:“坐坐地地日日行行八八万万里里,巡巡天天遥看一千河。遥看一千河。”请你思考:请你思考:1选什么物体为参考系,才能说选什么物体为参考系,才能说“地恒动不止地恒动不止”?2“日行八万里日行八万里”的地球可
2、否视为质点?的地球可否视为质点?3有有一一个个成成语语叫叫做做“刻刻舟舟求求剑剑”,如如果果说说刻刻舟舟求求剑剑者者的的错误在于错选了参照系,你同意这种看法吗?错误在于错选了参照系,你同意这种看法吗?基础梳理基础梳理知识精析知识精析一、理想化模型一、理想化模型1理理想想化化模模型型是是为为了了使使研研究究的的问问题题得得以以简简化化或或研研究究问问题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理理想想化化模模型型是是以以研研究究目目的的为为出出发发点点,突突出出问问题题的的主主要要因素,忽略次要因素而建立的物理模型因素,忽略次要因素而建立的物理模型3理理
3、想想化化模模型型是是在在一一定定程程度度和和范范围围内内对对客客观观存存在在的的复复杂杂事事物物的的一一种种近近似似反反映映,是是物物理理学学中中经经常常采采用用的的一一种种研研究究方方法法二、质点二、质点1质质点点的的特特点点:具具有有质质量量,占占有有位位置置,无无体体积积和和形形状状,是一个理想化的物理模型,实际上并不存在是一个理想化的物理模型,实际上并不存在2物体能否看做质点的几种情况物体能否看做质点的几种情况(1)平平动动的的物物体体因因各各部部分分运运动动情情况况相相同同,一一般般可可以以看看做做质质点点(2)物物体体有有转转动动,但但物物体体的的转转动动不不是是我我们们所所要要研
4、研究究的的主主要要问问题题,物物体体本本身身的的形形状状和和大大小小已已变变成成了了次次要要因因素素时时可可以以看看做做质质点点如如研研究究地地球球绕绕太太阳阳的的公公转转规规律律时时,地地球球的的大大小小就就变变成成次要因素,可以不考虑,此时地球就可以看做质点次要因素,可以不考虑,此时地球就可以看做质点转转动动的的物物体体在在研研究究其其转转动动的的规规律律时时不不能能看看成成质质点点如如研研究究地地球球自自转转时时,地地球球的的大大小小和和形形状状就就是是影影响响研研究究问问题题的的重重要要因素了,因此就不能再把地球看做质点了因素了,因此就不能再把地球看做质点了(3)物物体体本本身身的的大
5、大小小对对所所研研究究问问题题的的影影响响不不能能忽忽略略时时,不不能能把把物物体体看看做做质质点点,如如研研究究火火车车过过桥桥的的时时间间时时就就不不能能把把火火车车看做质点看做质点三、参考系三、参考系1选择参考系的意义选择参考系的意义要要描描述述一一个个物物体体的的运运动动,必必须须首首先先选选好好参参考考系系,对对于于同同一一个个运运动动,如如果果选选不不同同的的物物体体作作参参考考系系,观观察察到到的的运运动动情情况况可能不相同可能不相同例例如如:甲甲、乙乙两两辆辆汽汽车车由由西西向向东东沿沿同同一一直直线线以以15 m/s 的的相相同同速速度度行行驶驶着着若若两两车车都都以以路路边
6、边的的树树木木作作为为参参考考系系,则则两两车车都都是是以以15 m/s的的速速度度向向东东行行驶驶;若若以以其其中中任任意意一一辆辆车车为为参参考系,则另一辆是静止的考系,则另一辆是静止的2选择参考系的原则选择参考系的原则(1)选选取取参参考考系系一一般般应应根根据据研研究究对对象象和和研研究究对对象象所所在在的的系系统来决定统来决定例例如如研研究究火火车车上上物物体体的的运运动动情情况况时时,一一般般选选取取火火车车作作为为参参考考系系;研研究究地地面面上上物物体体的的运运动动时时,常常选选地地面面或或相相对对地地面面不不动动的的物物体体作作为为参参考考系系,这这时时,参参考考系系常常可可
7、以以略略去去不不提提,如如“汽车运动了汽车运动了”,就不必说成,就不必说成“汽车相对地面运动了汽车相对地面运动了”(2)参参考考系系的的选选取取可可以以是是任任意意的的.在在实实际际问问题题中中,参参考考系系的的选取应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则选取应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则四、坐标系四、坐标系1建立坐标系的物理意义建立坐标系的物理意义为为了了定定量量地地描描述述物物体体的的位位置置及及位位置置的的变变化化,需需要要在在参参考考系上建立适当的坐标系系上建立适当的坐标系2坐标系的种类及特点坐标系的种类及特点(1)直直线坐标系:以某一点为原点,规定单位线坐标系:
8、以某一点为原点,规定单位(有时是长有时是长度,有时是时间,也可能是其他物理量度,有时是时间,也可能是其他物理量)、正方向或变化方向、正方向或变化方向的意义的意义(2)平平面面坐坐标标系系:物物体体在在某某一一平平面面内内运运动动时时需需建建立立平平面面坐坐标标系系如如图图11所所示示,在在图图甲甲中中,a、b、c三三点点有有相相同同的的横横坐坐标标,在在图图乙乙中中,A、B、C三三点点有有相相同同的的纵纵坐坐标标,由由此此可可以以发发现现:如如果果仅仅仅仅确确定定某某点点的的横横坐坐标标或或纵纵坐坐标标,该该点点的的位位置置并并不不能能唯唯一一确确定定,如如果果同同时时确确定定某某点点的的横横
9、坐坐标标和和纵纵坐坐标标,则则该该点点的位置唯一确定的位置唯一确定图图11(3)多维坐标系多维坐标系(如三维立体空间坐标系如三维立体空间坐标系):物体的运动不在:物体的运动不在同一平面内时,可以建立多维坐标系同一平面内时,可以建立多维坐标系.方法指导方法指导一、理解质点一、理解质点例例1 2008年年8月月16日日,牙牙买买加加运运动动员员博博尔尔特特在在北北京京奥奥运运会会上上以以9秒秒69打打破破男男子子百百米米跑跑世世界界纪纪录录,再再创创速速度度极极限限下下列列说说法正确的是法正确的是()A在博尔特的在博尔特的100米飞奔中,可以将他看做质点米飞奔中,可以将他看做质点B教练为了分析其动
10、作要领,可以将其看做质点教练为了分析其动作要领,可以将其看做质点C无论研究什么问题,均不能把博尔特看做质点无论研究什么问题,均不能把博尔特看做质点D是否能将博尔特看作质点是否能将博尔特看作质点,决定于我们所研究的问题决定于我们所研究的问题解解析析 在在博博尔尔特特的的100米米飞飞奔奔中中,我我们们关关心心的的是是他他的的名名次次,无无需需关关注注其其动动作作的的细细节节,可可看看做做质质点点教教练练为为了了分分析析其其动动作作要要领领时时,如如果果作作为为质质点点,则则其其摆摆臂臂、提提腿腿等等动动作作细细节节将将被被掩掩盖,无法研究,所以就不能看做质点盖,无法研究,所以就不能看做质点答案答
11、案 AD点点评评(1)不不能能以以质质量量和和体体积积的的大大小小来来断断定定能能否否将将一一个个物物体体看看做做质质点点,关关键键是是物物体体自自身身因因素素(如如大大小小和和形形状状)对对我我们们所所研究问题的影响程度研究问题的影响程度(2)平平动动的的物物体体一一般般可可以以视视为为质质点点,平平动动的的物物体体是是指指物物体体上上各各个个点点的的运运动动情情况况都都完完全全相相同同的的物物体体这这样样,物物体体上上任任一一点点的的运运动动情情况况与与整整个个物物体体的的运运动动情情况况相相同同,可可用用一一个个质质点点来来代代替替整整个个物物体体但但研研究究物物体体的的转转动动时时,不
12、不能能把把物物体体视视为为质质点点二、参考系与相对运动问题二、参考系与相对运动问题例例2 甲甲、乙乙、丙丙三三架架观观光光电电梯梯,甲甲中中乘乘客客看看见见高高楼楼在在向向下下运运动动;乙乙中中乘乘客客看看见见甲甲在在向向下下运运动动;丙丙中中乘乘客客看看见见甲甲、乙乙都都在在向向上上运运动动这这三三架架电电梯梯相相对对地地面面的的运运动动情情况况可可能能是是()A甲向上,乙向下,丙不动甲向上,乙向下,丙不动B甲向上,乙向上,丙不动甲向上,乙向上,丙不动C甲向上,乙向上,丙向下甲向上,乙向上,丙向下D甲向上,乙向上,丙也向上,但比甲、乙都慢甲向上,乙向上,丙也向上,但比甲、乙都慢解解析析 电电
13、梯梯中中的的乘乘客客观观看看其其他他物物体体的的运运动动情情况况时时,是是以以自自己己所所乘乘的的电电梯梯为为参参考考系系甲甲中中乘乘客客看看见见高高楼楼向向下下运运动动,说说明明甲甲相相对对于于地地面面一一定定在在向向上上运运动动同同理理,乙乙相相对对甲甲在在向向上上运运动动,说说明明乙乙相相对对地地面面也也是是向向上上运运动动,且且运运动动得得比比甲甲更更快快丙丙电电梯梯无无论论是是静静止止,还还是是在在向向下下运运动动,或或以以比比甲甲、乙乙都都慢慢的的速速度度在在向向上上运运动动,丙丙中中乘乘客客看看甲甲、乙乙两两电电梯梯都都会会感感到到它它们们是是在在向向上上运动运动答案答案 BCD
14、点点评评 要要准准确确地地描描述述物物体体的的运运动动,参参考考系系的的选选取取非非常常关关键键如如在在本本题题中中,甲甲中中乘乘客客在在观观察察高高楼楼的的运运动动时时,是是以以自自己己所所乘的电梯为参考系若以地面为参考系,高楼是静止的乘的电梯为参考系若以地面为参考系,高楼是静止的变式训练变式训练1我我们们描描述述某某个个物物体体的的运运动动时时,总总是是相相对对一一定定的的参参考考系系下列说法正确的是下列说法正确的是()A我们说我们说“太阳东升西落太阳东升西落”,是以地球为参考系的,是以地球为参考系的B我们说我们说“地球围绕太阳转地球围绕太阳转”,是以地球为参考系的,是以地球为参考系的C我
15、我们们说说“同同步步卫卫星星在在高高空空静静止止不不动动”,是是以以太太阳阳为为参考系的参考系的D坐坐在在火火车车上上的的乘乘客客看看到到铁铁路路旁旁的的树树木木、电电线线杆杆迎迎面面向他飞奔而来,乘客是以火车为参考系的向他飞奔而来,乘客是以火车为参考系的解解析析“太太阳阳东东升升西西落落”是是相相对对于于我我们们居居住住的的地地球球而而言言,是是以以地地球球为为参参考考系系的的,所所以以选选项项A正正确确;“地地球球围围绕绕太太阳阳转转”是是以以太太阳阳为为参参考考系系的的,所所以以选选项项B错错误误;“同同步步卫卫星星在在高高空空静静止止不不动动”是是相相对对于于地地球球而而言言的的,是是
16、以以地地球球为为参参考考系系的的,所所以以选选项项C错错误误;火火车车上上的的乘乘客客看看到到铁铁路路旁旁的的树树木木、电电线线杆杆迎迎面面向向他他飞飞奔奔而而来来,是是以以火火车车或或他他自自己己为为参参考考系系的的,所所以以选选项项D正确正确答案答案 AD例例3 为为了了确确定定一一辆辆行行驶驶在在北北京京长长安安街街上上的的汽汽车车的的位位置置,我我们们可可以以取取x轴轴表表示示长长安安街街的的东东西西方方向向,x轴轴的的正正方方向向指指向向东东,并并且且取取天天安安门门前前的的旗旗杆杆作作为为坐坐标标轴轴的的原原点点,那那么么汽汽车车的的位位置置就就由由它它的的坐坐标标完完全全确确定定
17、了了若若汽汽车车的的坐坐标标是是1 km,则则表表示示汽汽车处于什么位置?汽车的坐标是车处于什么位置?汽车的坐标是2 km呢?呢?解解析析 若若汽汽车车的的坐坐标标是是1 km,则则表表示示汽汽车车旗旗杆杆以以东东1 km;汽车在的坐标是汽车在的坐标是2 km,则表示汽车在旗杆以西,则表示汽车在旗杆以西2 km.答案答案 旗杆以东旗杆以东1 km,旗杆以西,旗杆以西2 km点点评评 用用坐坐标标确确定定了了物物体体的的位位置置,我我们们就就能能定定量量地地描描述述物物体体的的运运动动,特特别别要要注注意意坐坐标标正正负负号号的的含含义义,坐坐标标的的绝绝对对值值表表示汽车离开坐标原点的距离,正
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