质点参考系和坐标系素材

第一章运动的描述机械运动•在我们周围可以看到各种各样的运动：汽车行驶、江水咆哮、鸟儿飞翔、飞船运行等。物体的空间位置随时间的变化，叫机械运动，它是自然界最简单最基本的运动形式。在物理学中，研究物体做机械运动的分支叫力学不了解运动，就不了解自然。——亚里士多德亚里士多德（Aristotle,前384—前322）1、运动是__绝对____的一切物体都在不停__运动___谁运动？（研究对象）人类的认知规律：······•运动：怎样运动？（描述：文字、物理量、图像）为何会运动？（因果分析）1、质点参考系和坐标系1.理解质点的定义及建立思想，知道物体可看作质点的条件。2.理解参考系的概念，知道同一物体的运动在不同参考系中的描述不同3.理解坐标系的概念，会用一维坐标系定量描述物体的位置及位置变化学习目标•问题1：该如何描述物体的运动呢？•诗人用气势磅礴来描述大河中的水流，用矫捷如燕来描述运动员轻盈的舞姿，画家用汽车后面的线条来表示风，来描述车辆的飞驰。科学家呢？•谁能准确描述下列物体的运动？•如：雄鹰在空中翱翔•足球的飞滚•树叶、纸张的飘落•海浪的汹涌澎湃精确描述之难•难道我们真的无法描述物体的运动？•例：飞机以某速度从南京飞向北京,•研究火车在城市之间运行我们是否要考虑飞机本身大小？车箱的颤动我们考虑吗？我们已经很自然的忽略某些次要因素（如形状、大小），只关心主要的方面。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，需要考虑它本身的大小和形状吗？物理方法•1、质点（masspoint）•（1）某些情况下，将物体简化为一个有质量的点•（2）理想化的“物理模型”•忽略次要因素：形状、大小等•突出主要因素：具有质量（本质属性）矛盾的主次方面物体都可以看作质点么？一、质点定义：当物体的大小与形状在研究的问题中影响很小,可忽略不计时,可看成质点.思考（1）研究地球绕太阳的公转能否把地球视为一个质点呢？（2）研究地球上各处的季节变化时，能否把它视为质点呢？（3）一列沿京沪铁路运动的火车，若研究它从上海到北京的运动能否把它简化为一个质点？质点小结：质点是一种科学抽象，是一种理想化的模型。质点是对实际物体的近似，这也是物理学中常用的一种重要的研究方法。一个物体能否看成质点，取决于它的形状和大小在所研究问题中是否可以忽略不计，而跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关。(1)当物体上各个点的运动情况都相同时(2)当物体的大小和形状对所研究问题没有影响时平动课堂训练1.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B.质量很小的物体都可看成质点C.无论物体的质量多大，只要物体的尺寸跟物体间距相比甚小时，就可以看成质点D.只有低速运动的物体才可看成看点,高速运动的物体不可看作质点C•典型例题•1、在下列物体的运动中，可视作质点的物体有()•A.从北京开往广州的一列火车•B.研究转动的汽车轮胎•C.研究绕地球运动时的航天飞机•D.表演精彩芭蕾舞演员•E.参加一百米跑竞赛的运动员在冲刺过程中•F.在斜下推力的作用下，沿水平面滑动的箱子•G.计算子弹从枪口到靶心的飞行时间•H.测量子弹船过一张薄纸的时间。ACFG二、参考系参考系的研究参考系的研究二、参考系定义：描述物体运动时，用来作参考(假定为不动)的物体参考系小结•参考系的选取是任意的。•运动和静止是相对的。•选择不同的参考系，观察的结果可能不一样，也可能一样。•选择参考系时，应使物体运动的描述尽可能比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系才有意义。•简单、方便。注：常选地面为参考系飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。卧看满天云不动，不知云与我俱东。诗境中的相对运动体会•2、描述物体地运动，必须选择参考系，关于参考系，下列说法中正确地是（）•（A）早晨太阳从东方升起，参考系是地面•（B）地球绕太阳近似做圆周运动，参考系是太阳•（C）研究地面上物体的运动只能取地面为参考系•（D）在不同参考系中描述物体的运动，简繁程度会不同ABD课堂训练2.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B.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D.任何物体都可以作为参考系D•文字描述方便吗？能精确吗？•有没有简便又准确的方法？区分：定性与定量笛卡儿发明坐标系•若物体只在一条直线上运动，如何描述位置变化？若在某平面（操场）上呢？3坐标系三、坐标系定义:为了定量地描述物体的位置及位置的变化，而需要在参考系上建立适当的坐标系5m0x•1、坐标系建立的作用：为了定量地描述物体的位置，即物体的位置用坐标表示。•2、坐标系的构成要素：•原点、正方向、标度、•物理量、单位三.参考系对坐标系的理解1.坐标系相对于参考系是静止的.2.坐标系的三要素：原点、正方向、单位长度.3.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.4.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.3.分类及建立原则:(1)直线坐标系:物体在某一直线上运动(3)空间直角坐标系:物体在三维空间运动(2)平面直角坐标系:物体在某一平面内运动(1)直线坐标系:物体在某一直线上运动(2)平面直角坐标系:物体在某一平面内运动(3)空间直角坐标系:物体在三维空间运动(1)直线坐标系:物体在某一直线上运动(2)平面直角坐标系:物体在某一平面内运动说一说对于在平面上运动的物体，例如冰场上的花样滑冰运动员，要描述他们的位置，你认为应该怎样建立坐标系？生活中的物理车载GPS定位系统1生活中的物理•GPS：全球定位系统•全球定位系统是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。•在美国,GPS全球卫星定位技术与“阿波罗”飞船登月、航天飞机升空，同列为20世纪“三大航天工程”。生活中的物理•GPS：全球定位系统•GPS系统包括三大部分：•（1）GPS卫星（空间部分）•（2）地面支撑系统（地面监控部分）•（3）GPS接收机（用户部分）1．质点是研究物体运动时的一种理想模型，关于质点，下列说法中正确的是()A．质点就是物体的重心B．质点是实际存在的有质量的点C．它涉及的研究方法是科学抽象法D．“嫦娥二号”在地面检修时可以看做质点【解析】选C．质点是理想化的物理模型，是用来代替物体的具有质量的点，实际上并不存在，所涉及的是一种科学的思想方法，故A、B项错误，C项正确；“嫦娥二号”在地面检修时需要研究每一个部件的情况，所以不能看成质点来处理，D项错误.2.小行星撞击地球的可能性尽管很小，但是人类不能掉以轻心．那么科学家在研究小行星撞击地球的时候()A．地球和小行星都可以看做质点B．地球可以看做质点，小行星不能看做质点C．小行星可以看做质点，地球不能看做质点D．地球和小行星都不可以看做质点【解析】选D.在研究小行星撞击地球时，要研究两者碰撞的位置及碰撞所产生的后果，此时两者的体积和大小均不能忽略，故选D.3．2010年11月12日，第十六届亚运会在广州开幕.开幕式上，有人观察到会场主旗杆上旗帜和两位火炬手传递时手中火炬火焰的状况如图所示，下列说法中正确的是()A．甲、乙两火炬手一定向左运动B．甲、乙两火炬手一定向右运动C．甲火炬手可能静止，乙火炬手向右运动D．乙火炬手可能静止，甲火炬手向右运动【解析】选D．由静止的旗杆上的旗帜的展向可知当地的风向向右，甲火炬手的火焰向左偏，则甲一定以大于风的速度向右运动，乙火炬手的火焰向右偏，则乙可能静止，可能向左运动，也可能以小于风的速度向右运动.综上所述.A、B、C三项均错误，D项正确.甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看高楼在向下运动；乙中乘客看甲在向下运动；丙中乘客看甲、乙都在向上运动。这三架电梯相对地面的运动情况可能是()A.甲向上、乙向下、丙不动B.甲向上、乙向上、丙不动C.甲向上、乙向上、丙向下D.甲向上、乙向上、丙也向上，但比甲、乙都慢电梯中的乘客观看其他物体的运动情况时，是以自己所乘的电梯为参考系。甲中乘客看高楼向下运动，说明甲相对于地面一定在向上运动。同理，乙相对甲在向上运动，说明乙相对地面也是向上运动，且运动得比甲更快。丙电梯无论是静止，还是在向下运动，或以比甲、乙都慢的速度在向上运动，丙中乘客看甲、乙两电梯都会感到是在向上运动。故B、C、D对。撑杆跳高是一项非常刺激的体育运动项目，一般来说可以把撑杆跳高运动分为如下几个阶段：助跑、撑杆起跳、越过横杆．讨论并思考后回答，在下列几种情况下运动员能否被看做质点，从中体会质点模型的建立过程．(1)教练员针对训练录像纠正运动员的错误时，能否将运动员看成质点?(2)分析运动员的助跑速度时，能否将其看成质点?(3)测量其所跳高度(判断其是否打破纪录)时，能否将其看成质点?【解析】(1)不能，纠正错误时不能忽略运动员的姿势和动作(即运动员的形状和大小)；(2)能，分析运动员的助跑速度时，可以忽略姿势和动作(即运动员的形状和大小)；(3)能，此时只考虑运动员所能通过的横杆的高度,不考虑运动员本身的体形及动作.答案：见解析8.(10分)如图所示，某同学沿平直路面由A点出发，前进了100m到斜坡底端B点，又沿倾角为45°的斜坡前进100m到达C点，如何确定C点的位置坐标？【解析】以A为坐标原点，AB方向为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，建立直角坐标系,则x=100m+100×cos45°m=170.7m，y=100×sin45°m=70.7m,C点的位置坐标为(170.7m,70.7m).答案：见解析人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。