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第一章运动的描述人教版物理（高中）§1.1质点参考系和坐标系（高一上）1课堂导入物理学是研究物质结构和运动基本规律的学科物理学有许多分支，如力学、热学、电磁学、光学、统计物理学、量子力学、原子与原子核物理学、固体物理、粒子物理、凝聚态物理、陶瓷物理等等。物理学的研究范围是非常广阔的。1、从时间尺度来看现代标准宇宙模型告诉我们，宇宙是在100亿年前的一次大爆炸中形成的。以秒为单位，宇宙的年龄约为1018S的数量级。哈勃太空望远镜，用来探测宇宙的信息研究质子、中子、电子、光子等微观粒子运动规律的物理学是粒子物理。在常见的粒子中，质子、光子、电子是稳定的，其余的都不稳定，即粒子经过一定时间就衰变为其它粒了子。粒子从产生到衰变间存在的平均时间，叫粒子的寿命。有一种粒子的寿命为10-25S。中国北京正负电子对撞机，用来探索微观粒子的运动规律时间尺度：10-25S-1018S2、从空间尺度来看物理学的最小研究对象是数量级约为10-15m的微观粒子，最大的研究对象是数量级约为（1026-1027）m的宇宙。图-3为物质世界的空间尺度，共跨越了42-43个数量级。物质世界的空间尺度新能源技术信息技术航空航天新材料技术生命技术物理学1运动之美——机械运动什么是机械运动？•任何物体都在运动，物体的空间位置随着时间不断发生变化，这种运动形态就称为机械运动。•机械运动是自然界中最简单、最基本的运动形态。•高一阶段要研究的就是这种最简单的运动形态。请你描述一下，这只鹰在做怎样的机械运动呢？忽略某些次要因素（如形状、大小），只关心主要的方面（如：一具有质量的物体从某处运动到另一处）思考：1.若说明鹰的飞行路线，此时需要关注其翅膀、头部等外形、位置或运动吗？把物体看成一个点一、物理模型-----质点1.某些情况下，可以将物体简化为一个有质量的点——质点2.质点:1)是一个理想化的“物理模型”2)最主要特点：具有质量建立理想化物理模型是一种科学研究方法质点是实际存在的点吗?质点是几何中的点吗？物体能否看作质点是有条件的3.物体能否看作质点是有条件的所研究的问题性质决定(1)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。一、物理模型-----质点AB在研究下面物体移动了多少距离时，它能当作质点吗？说明理由。xx(2)物体上的各点的运动情况都是相同的，所以研究它上面某“点”的运动规律就可以代表它的整体运动情况了，故此物体也可当质点处理(3)有转动、但相对平动而言可以忽略时，也可以把物体视为质点。练一练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、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成质点D、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练习与总结C2、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B、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行时间D、计算火车通过路口所用的时间思考：各部分运动状态完全一致的物体一定可看作质点吗？BD1.概念要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体做参考，观察物体相对于这个“其他物体”的位置随时间变化的情况。这种用来做参考的物体称为参考系。注：不可以选择研究对象本身作为参考系.二、参考系例题：电影闪闪的红星中，有一句歌词：“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”，问：“竹排江中游”和“青山两岸走”分别是以什么做为参考系的？“小小竹排江中游”是以两岸为参考系的。“巍巍青山两岸走”是以竹排为参考系的。提示：点击播放视频提示：点击播放视频2.对参考系的理解1)运动的相对性：2)对参考系的几点说明（b）同一运动，选择不同参考系，观察结果也不同；参考系不同，运动形式也不同。因此描述一个物体的运动首先要指明所选择的参考系。（a）对参考系的选择具有任意性；两个人谁说的对？在飞机看来在地面看来选择不同的参考系来观察同一物体的运动，看到的现象会不一样。2)、对参考系的几点说明（a）对参考系的选择具有任意性；（b）同一运动，选择不同参考系，观察结果也不同；（c）实际上，参考系的选取应尽量考虑解决问题的方便。参考系选择得当，会使问题的研究变得简洁、方便；（d）描述地面上物体运动，一般选择地面作为参考系；（e）比较两个物体的运动，应选取同一参考系。第一次世界大战期间，一名法国飞行员在2000m高空飞行时，发现脸旁有一个小东西，他以为是一只小昆虫，敏捷地把它一把抓过来，令他吃惊的是，抓到的竟是一颗子弹。飞行员能抓到子弹，是因为（）A．飞行员的反应快B．子弹相对于飞行员是静止的C．子弹已经飞得没有劲了，快要落在地上了D．飞行员的手有劲B历史拾趣1：历史拾趣2：巴黎的报纸有一则广告：“您只要给我们寄来2角5分钱就可以得到又经济又没有丝毫危险和疲劳的旅行方法。试试吧！”有人按地址寄了2角5分钱去。这些人每人得到一封回信。“先生，请您安静地躺在您的床上，并且请您记牢：我们的地球是在旋转着的。在巴黎的纬度49度上，您每昼夜要跑2500公里以上。假如您喜欢看看沿路美好的景致，就请您打开窗帘，尽情地欣赏星空的美景吧！”广告者被以欺诈罪带上了法庭，判决时他郑重地复述了伽利略的话：历史拾趣3：3、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甲、乙、丙分别乘坐三架观光电梯，甲看一高楼向上运动，乙看甲在向下运动，丙看甲、乙都在向上运动，这三架电梯相对于地面的运动情况可能是（）A、甲向下、乙向下、丙不动B、甲向下、乙向上、丙不动C、甲向下、乙向上、丙向下，且丙运动速度比甲快D、甲、乙、丙都向下运动，且乙最慢，丙最快想一想：CD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？问题1如何确定物体的位置三、坐标系1.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。如果物体沿直线运动，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向、单位长度(物理量和单位)，建立直线坐标系。x/mO如何建立坐标系,坐标系的组成要素是哪些？2468原点正方向单位长度三、坐标系1.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。2.坐标系的构成与建立:原点、正方向、单位长度(物理量和单位)思考:A点的位置坐标,B点的位置坐标,从B到A位置变化了多少？从A到C位置变化了-2.0m，C点的位置坐标为多少？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？直角坐标系（二维平面坐标系）⑴写出A点坐标。A小结：直角坐标系中坐标的书写方式：（x，y）⑵找出坐标为B（20m，30m）的位置⑶求质点从A位置运动到B位置的距离B一只小蚂蚁在水平桌面上爬，你说说小蚂蚁如何运动？寻找有用信息：经度与纬度（大地坐标系）问题2如何在地面定物体位置？科学漫步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）全球定位系统（GlobalPositionSystem，GPS）（ＧＰＳ导航）