高一物理1.1《质点_参考系和坐标系_》

新沂市物理教研组高中物理必修1第一章运动的描述1、质点参考系和坐标系机械运动定义：物体的空间位置随时间的变化叫做机械运动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谁运动？（研究对象）人类的认知规律：······运动及其描述：怎样运动？（描述：文字、物理量、图像）为何会运动？（因果分析）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？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物理学家怎样描述下列物体的运动呢？对于复杂的运动应该如何描述呢？1、飞机以某速度从南京飞向北京所用时间。2、研究火车在城市之间运行快慢情况。它们的大小形状不同，能否简化呢？我们是否要考虑飞机本身大小？车箱的颤动我们考虑吗？我们完全可以忽略某些次要因素（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？因为飞机、火车的大小与形状在上述研究的问题中影响很小,可忽略不计在物理学中为了研究的方便,可以用一个小点代替物体这个有质量的点称为质点一、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,可看成只具有质量的点，叫做质点.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？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？（4）研究火车通过南京长江大桥的运动时，能否把它简化为一个质点呢？（5）我们在欣赏跳水运动时我们看的是什么?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①它的形状和大小在所研究问题中是否可以忽略不计，或者②各点的运动情况是否完全相同。而跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关。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脑筋急转弯：1、自然界存在很多质点。2、小的物体一定可以看作质点。3、大的物体不能当作质点。4、原子核一定可以当作质点。5、研究运动员的长跑时，可以看作质点。6、研究跳水运动员的运动时不能简化为质点。思维体操：如何解释小孩的静止？同一个物体，运动会不同？参考系的研究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)的物体新沂市物理研究会参考系小结运动和静止是相对于参考系的。参考系的选取是任意的。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简单、方便。比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系才有意义。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。“云不动”是以---------为参考系。“云与我俱东”是以-----为参考系诗境中的相对运动体会课堂训练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？如何确定物体的位置三、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（coordinatesystem）建立的作用2、坐标系的构成要素：原点、正方向、标度、物理量、单位三.坐标系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？实例训练3.如图所示，一辆自行车从青海新村出发沿青海路驶向海中附校和海门中学方向，我们怎样描述自行车的位置随时间的变化？青海新村７：00青海路狮山路7：09海门中学7：12海中附校7：07青海桥7：03x（西）0(西)y(南)生活中的物理车载GPS定位系统1GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成，一是地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。二是空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面。三是用户装置部分，由GPS接收机和卫星天线组成。民用的定位精度可达10米内。生活中的物理GPS：全球定位系统(授时与测距导航系统----全球定位系统navigationsystemtimingandranging—globalpositioningsystem)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(授时与测距导航系统----全球定位系统navigationsystemtimingandranging—globalpositioningsystem)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）定位仪中所示位置全球卫星导航定位系统1、美国全球定位系统（GPS）。有24颗卫星组成，分布在6条交点互隔60度的轨道面上，精度约为10米，军民两用，目前正在试验第二代卫星系统；2、俄罗斯“格洛纳斯”系统。有24颗卫星组成，精度在10米左右，军民两用，设计2009年底服务范围拓展到全球；3、欧洲“伽利略”系统。有30颗卫星组成，定位误差不超过1米，主要为民用。2005年首颗试验卫星已成功发射。预计2008年前开通定位服务；4、中国“北斗”系统。由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。定位精度10米。计划2008年左右覆盖中国及周边地区，然后逐步扩展为全球卫星导航系统。中国“北斗”系统北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）NavigationSatelliteSystem﹞是中国正在实施北斗卫星导航系统介绍的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,缩写为BDS[1-2],与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。北斗卫星导航系统2012年12月27日起提供连续导航定位与授时服务北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”（GLONASS）、欧盟“伽利略”（GALILEO）等其他卫星导航系统兼容的终端组成。中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星和十六颗北斗导航卫星（其中，北斗-1A已经结束任务），将在系统组网和试验基础上，逐步扩展为全球卫星导航系统。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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