1.1质点参考系和坐标系(人教版必修1).ppt
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1、1.1.雄鹰拍打着翅膀在空中翱翔,足球在绿茵场上飞滚雄鹰拍打着翅膀在空中翱翔,足球在绿茵场上飞滚要想详细描述要想详细描述“雄鹰雄鹰”、“足球足球”的运动有什么困难呢?的运动有什么困难呢?为了解决这个困难,课本提出了一个什么想法?为了解决这个困难,课本提出了一个什么想法?提示:提示:雄鹰的身体在向前运动,但它的翅膀在向前运动的同时雄鹰的身体在向前运动,但它的翅膀在向前运动的同时还在上下运动,足球在向前运动的同时还在滚动可见要准确还在上下运动,足球在向前运动的同时还在滚动可见要准确地描述物体的运动,并不是一件容易的事因为任何物体都有地描述物体的运动,并不是一件容易的事因为任何物体都有一定的大小和形
2、状,物体各部分的运动情况一般来说并不一样一定的大小和形状,物体各部分的运动情况一般来说并不一样为了解决这个困难,课本中提出了忽略某些物体的大小和形为了解决这个困难,课本中提出了忽略某些物体的大小和形状,把它们看做状,把它们看做“点点”的想法,称作的想法,称作“质点质点”.2 2在研究火车从上海站到苏州或南京站的运动时间时,能不在研究火车从上海站到苏州或南京站的运动时间时,能不能把火车看成质点?在研究整列火车经过一个隧道的时间时,能把火车看成质点?在研究整列火车经过一个隧道的时间时,能不能把火车看成质点?由此你得出什么结论?能不能把火车看成质点?由此你得出什么结论?提示:提示:前者可以,后者不可
3、以前者可以,后者不可以.前者由于火车的大小前者由于火车的大小(长度长度)比比从上海到苏州或南京的距离要小得多从上海到苏州或南京的距离要小得多,此时火车的长度完全可此时火车的长度完全可以忽略不计;隧道的长度与火车的长度相差不大以忽略不计;隧道的长度与火车的长度相差不大,所以后者必所以后者必须考虑火车的长度须考虑火车的长度.由此可见,能否把物体看成质点与物体的由此可见,能否把物体看成质点与物体的大小和形状在所研究的问题中所起的作用有关大小和形状在所研究的问题中所起的作用有关.3 3研究在水平推力作用下沿水平地面运动的木箱,我们可以研究在水平推力作用下沿水平地面运动的木箱,我们可以把木箱看成质点吗?
4、若在上面的箱角处用水平力推它,当研把木箱看成质点吗?若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还能看成质点吗?究它是先滑动还是先翻转的时候还能看成质点吗?提示:提示:(1)(1)木箱可以被看做质点,因为木箱上各点的运动情况木箱可以被看做质点,因为木箱上各点的运动情况相同,木箱上任意一点的运动情况,可以代替整个木箱的运相同,木箱上任意一点的运动情况,可以代替整个木箱的运动情况,所以木箱可以看做质点动情况,所以木箱可以看做质点(2)(2)木箱在水平力作用下是木箱在水平力作用下是否翻转与力的作用点的位置有关,在这种情况下木箱就不能否翻转与力的作用点的位置有关,在这种情况下木箱就不
5、能看做质点了看做质点了.4.4.通过上面的分析和探究思考:物体是否能被看做质点,与物通过上面的分析和探究思考:物体是否能被看做质点,与物体的大小、形状有关吗?在什么条件下可以把物体当做质点来体的大小、形状有关吗?在什么条件下可以把物体当做质点来处理?处理?提示:提示:物体是否能被看做质点,与物体的大小、形状无关物体是否能被看做质点,与物体的大小、形状无关.通常物体可被看做质点的条件有以下两种情况:通常物体可被看做质点的条件有以下两种情况:(1)(1)物体本身的大小跟所研究的问题有关的距离相比可忽略不物体本身的大小跟所研究的问题有关的距离相比可忽略不计时,可将物体看做质点计时,可将物体看做质点.
6、(2)(2)各部分运动情况都相同的物体且不考虑物体的运动距离或各部分运动情况都相同的物体且不考虑物体的运动距离或运动距离很大时运动距离很大时.注意:注意:不能以物体的不能以物体的自身大小来决定物体是否可被看成自身大小来决定物体是否可被看成质点质点.例如蚂蚁很小,但研究其腿长在哪个部位时,就不能例如蚂蚁很小,但研究其腿长在哪个部位时,就不能将其看成质点;地球很大,但在研究地球绕太阳公转时,将其看成质点;地球很大,但在研究地球绕太阳公转时,就可把地球看成质点就可把地球看成质点.不能说各部分运动情况都相同的物体一定能看做质点,各不能说各部分运动情况都相同的物体一定能看做质点,各部分运动情况都不相同的
7、物体,一定不能看做质点部分运动情况都不相同的物体,一定不能看做质点.各部分运动情况都相同的物体有时也不能看做质点,如求一各部分运动情况都相同的物体有时也不能看做质点,如求一列火车通过一座桥的时间,火车的长度就得考虑,不能看做列火车通过一座桥的时间,火车的长度就得考虑,不能看做质点;各部分运动情况不同的物体有时也能看做质点,如花质点;各部分运动情况不同的物体有时也能看做质点,如花样滑冰运动员,在滑冰时有很多转动的动作,各部分的运动样滑冰运动员,在滑冰时有很多转动的动作,各部分的运动情况不同,但在研究她在冰面上所走的径迹时,就可把她看情况不同,但在研究她在冰面上所走的径迹时,就可把她看做质点做质点
8、.一、质点与物体的异同一、质点与物体的异同1.1.质点是一种理想化模型,没有体积大小,没有形状;质点质点是一种理想化模型,没有体积大小,没有形状;质点不是几何意义上的不是几何意义上的“点点”,而是一个不占空间但含有质量的,而是一个不占空间但含有质量的抽象模型抽象模型.2.2.物体是实际存在的,有质量也有体积和形状,占据空间物体是实际存在的,有质量也有体积和形状,占据空间.在在一定条件下可以用质点代替物体,用以描述物体的运动状态一定条件下可以用质点代替物体,用以描述物体的运动状态.二、理想模型二、理想模型引入引入“理想模型理想模型”,可以使问题的处理大为简化而又不会发,可以使问题的处理大为简化而
9、又不会发生大的偏差生大的偏差.在一定条件下,作为一种近似,可以把实际事物在一定条件下,作为一种近似,可以把实际事物当做当做“理想模型理想模型”来处理来处理.质点质点1 1定义:在某些情况下可以忽略物体的大小和形状,把它简定义:在某些情况下可以忽略物体的大小和形状,把它简化为一个有质量的点化为一个有质量的点.2 2物体简化为质点的条件物体简化为质点的条件物体的大小、形状对所研究问题的影响可忽略不计物体的大小、形状对所研究问题的影响可忽略不计.3 3质点的物理意义:是一种理想化模型质点的物理意义:是一种理想化模型.典例典例1 1 在研究物体的运动时,下列物体可以看做质点处理的在研究物体的运动时,下
10、列物体可以看做质点处理的是是()()A A研究一端固定可绕该端转动的木杆的运动时研究一端固定可绕该端转动的木杆的运动时B B在大海中航行的船,要确定它在大海中的位置时在大海中航行的船,要确定它在大海中的位置时C C研究在表演走钢丝的杂技演员时研究在表演走钢丝的杂技演员时D D研究地球的自转时研究地球的自转时【规范解答规范解答】选选B.B.在研究木杆的转动、杂技演员的表演和地在研究木杆的转动、杂技演员的表演和地球的自转时,需要研究物体每一部分的运动情况,所以不能球的自转时,需要研究物体每一部分的运动情况,所以不能将上述物体作为质点来处理,故选项将上述物体作为质点来处理,故选项A A、C C、D
11、D错,而在确定船错,而在确定船在大海中的位置时就不需要考虑船的形状及船体每一部分的在大海中的位置时就不需要考虑船的形状及船体每一部分的运动情况,可以将其视为质点,选项运动情况,可以将其视为质点,选项B B正确正确.一个物体能否被看做质点一个物体能否被看做质点,并不取决于物体并不取决于物体本身的大小和形状本身的大小和形状,关键是看物体的大小和形状在所研究的关键是看物体的大小和形状在所研究的问题中所占的地位问题中所占的地位.1.20111.2011年下半年,我国将发射年下半年,我国将发射“神舟八号神舟八号”和和“天宫一号天宫一号”,并使二者对接,对接时二者缓慢靠近,此时,并使二者对接,对接时二者缓
12、慢靠近,此时“神舟八神舟八号号”或或“天宫一号天宫一号”内的宇航员,以自己为参考系时,观内的宇航员,以自己为参考系时,观察到自身所乘坐的飞船做什么运动?对方所乘坐的飞船做察到自身所乘坐的飞船做什么运动?对方所乘坐的飞船做什么运动?若以对方为参考系呢?什么运动?若以对方为参考系呢?提示:提示:都会认为自己所乘坐的飞船不动,而对方乘坐的飞都会认为自己所乘坐的飞船不动,而对方乘坐的飞船向自己靠近;若以对方为参考系,会认为对方不动,而船向自己靠近;若以对方为参考系,会认为对方不动,而自己正在靠近对方自己正在靠近对方.2 2敦煌曲子词中有一首:敦煌曲子词中有一首:“满眼风光多闪烁,看山恰似走来满眼风光多
13、闪烁,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行迎,仔细看山山不动,是船行”请用物理学知识解释请用物理学知识解释“山走山走来来”和和“山不动,是船行山不动,是船行”.你由此又得到什么启示?你由此又得到什么启示?提示:提示:作者得出作者得出“山走来山走来”是以自己是以自己(即船即船)作为参考系;得出作为参考系;得出“山不动,是船行山不动,是船行”则是以大地为参考系则是以大地为参考系.可见参考系不同,可见参考系不同,对于物体运动的描述往往是不同的对于物体运动的描述往往是不同的.对参考系的理解对参考系的理解1.1.参考系的选择是任意的,但选择应以描述运动简单、方参考系的选择是任意的,但选择应以描述运动简
14、单、方便为原则便为原则.2.2.研究地面上物体的运动时,一般以地面上不动的物体作研究地面上物体的运动时,一般以地面上不动的物体作为参考系为参考系.3.3.同一物体选择不同的参考系时,观察的结果可能不同同一物体选择不同的参考系时,观察的结果可能不同.典例典例2 2 下列有关运动的描述中,参考系的选取符合描述的下列有关运动的描述中,参考系的选取符合描述的是是()()A 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 B“钱塘江观潮时,观众只觉得潮水扑面而来钱塘江观潮时,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 C“两岸猿声啼不住,轻舟
15、已过万重山两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山”,是以山为参考,是以山为参考系的系的D D升国旗时,观察到国旗冉冉升起,观察者是以国旗为参升国旗时,观察到国旗冉冉升起,观察者是以国旗为参考系的考系的根据运动的相对性根据运动的相对性,明确物体是相对于哪个物体是运动的明确物体是相对于哪个物体是运动的.【规范解答规范解答】选选C.C.选项选项A A中的研究对象是中的研究对象是“水水”,流下三千,流下三千尺,故应以山或地面为参考系,此选项错误;选项尺,故应以山或地面为参考系,此选项错误;选项B B中的研中的研究对象是究对象是“潮水潮水”,扑面而来,应以地面为参考系,此选,扑面而来,应以地面为参考系,此选项也
16、错误;选项项也错误;选项C C中的研究对象是中的研究对象是“轻舟轻舟”,已过万重山,已过万重山,是以山为参考系,此选项正确;选项是以山为参考系,此选项正确;选项D D中的研究对象是中的研究对象是“国国旗旗”,是以地面或旗杆为参考系的,此选项也错误,是以地面或旗杆为参考系的,此选项也错误.1.1.要描述物体的运动要描述物体的运动,首先要确定物体的位置及位置的变化首先要确定物体的位置及位置的变化,如果一个物体沿直线运动如果一个物体沿直线运动,怎样定量地描述物体的位置变化?怎样定量地描述物体的位置变化?如何选坐标轴和正方向?如何选坐标轴和正方向?提示:提示:直线运动,一般选质点的运动轨迹为坐标轴,用
17、坐标直线运动,一般选质点的运动轨迹为坐标轴,用坐标描述物体的位置,用坐标变化描述物体的位置变化描述物体的位置,用坐标变化描述物体的位置变化.一般选取一般选取质点运动的方向为坐标轴的正方向质点运动的方向为坐标轴的正方向.画坐标系时,必须标上原画坐标系时,必须标上原点、正方向和单位长度,一般来说点、正方向和单位长度,一般来说,要定量地描述物体的位置要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,坐标系是及位置的变化需要在参考系上建立适当的坐标系,坐标系是固定于参考系上的固定于参考系上的.2.20112.2011年年3 3月,美韩进行代号为月,美韩进行代号为“关键决心关键决心”的联
18、合军事演习,的联合军事演习,要描述一艘正在海上进行军事演习的军舰的位置,你认为应该要描述一艘正在海上进行军事演习的军舰的位置,你认为应该怎样建立坐标系?如果要确定一架在空中飞行的飞机的位置,怎样建立坐标系?如果要确定一架在空中飞行的飞机的位置,应怎样建立坐标系?应怎样建立坐标系?提示:提示:由于军舰在海面上演习并不是沿直线运动,而是在一平由于军舰在海面上演习并不是沿直线运动,而是在一平面内运动,所以应建立二维坐标系面内运动,所以应建立二维坐标系.飞机飞行时在空间中运动,飞机飞行时在空间中运动,要确定它的位置,应当建立三维坐标系要确定它的位置,应当建立三维坐标系.3.3.如图,若某一物体从如图,
19、若某一物体从A A点运动到点运动到B B点,物体位置变化了多少点,物体位置变化了多少?提示:提示:物体在物体在A A点的位置坐标点的位置坐标x xA A=3 m=3 m,在,在B B点的位置坐标点的位置坐标x xB B=-2 m=-2 m,物体位置的变化,物体位置的变化x xB B-x-xA A=-5 m=-5 m,“-”号表示物体向号表示物体向x x轴负方向运动轴负方向运动.对坐标系的理解对坐标系的理解1.1.坐标系相对于参考系是静止的坐标系相对于参考系是静止的.2.2.坐标系的三要素:原点、正方向、单位长度坐标系的三要素:原点、正方向、单位长度.3.3.物体在坐标系中的坐标值有正有负,这里
20、的正负不表示物体在坐标系中的坐标值有正有负,这里的正负不表示大小,仅表示方向大小,仅表示方向.4.4.建立何种坐标系要针对物体是在直线上、平面内,还是建立何种坐标系要针对物体是在直线上、平面内,还是在空间中运动而定在空间中运动而定.典例典例3 3 一个小球从距地面一个小球从距地面4 m4 m的高处落下,被地面弹回,设距的高处落下,被地面弹回,设距地面地面1 m1 m高处被接住高处被接住.坐标原点定在抛出点正下方坐标原点定在抛出点正下方2 m2 m处,坐标处,坐标轴的正方向设为向下,则小球的抛出点、落地点、接住点的轴的正方向设为向下,则小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是位置坐标分别是(
21、)()A A2 m2 m,-2 m-2 m,-1 m B-1 m B-2 m-2 m,2 m2 m,1 m1 mC C4 m4 m,0 0,1 m D1 m D-4 m-4 m,0 0,-1 m-1 m【规范解答规范解答】选选B.B.根据题意建立如图坐标系,根据题意建立如图坐标系,A A为抛出点,坐标为为抛出点,坐标为-2 m-2 m,B B为坐标原点,为坐标原点,D D点点为地面,坐标为为地面,坐标为2 m2 m,C C为接住点,坐标为为接住点,坐标为1 m1 m,所以选项所以选项B B正确正确.【规律方法规律方法】1.1.物体在直线上运动时物体在直线上运动时,可建立一维坐标系可建立一维坐标
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