质点参考系和坐标系.ppt

第一章、运动的描述第一章、运动的描述不了解运动，就不了解自然不了解运动，就不了解自然 亚里士多德亚里士多德在我们周围可以看到各种各样的运动：大雁南飞大雁南飞 火箭飞向太空火箭飞向太空 乌龟在跑乌龟在跑 地球在转动地球在转动一切物体都在运动着一切物体都在运动着运动是绝对的运动是绝对的1.1质点参考系和坐标系质点参考系和坐标系找茬游戏找出两张照片中的不同之处！把甲图作为开始时的情况，乙图作为一段时间后的情况的话。那图中哪些小孩是静止的，哪些小孩是运动的？判断的依据是什么？知识点一：机械运动1、机械运动的定义：物体的位置随时间的变化，称为机械运动，简称运动。2、机械运动常见形式：（1）平动：平动过程中，物体各部分的运动特点完全相同例如：木块在水平桌面上滑动（2）转动：物体的各部分绕某一点（或轴）做圆周运动例如：地球的自传星光闪闪属于机械运动吗？植物的生长属于机械运动吗？因为，星光闪闪和植物的生长都没有发生位置的改变。所以不属于机械运动现实中，运动的情况很多。如滚动的足球、雄鹰拍打着翅膀在空中翱翔。我们能准确的描述其上各点的运动情况吗？雄鹰的身体在向前运动，但它的翅膀在前的同时也在向上/向下的运动。足球在向前运动的同时还在滚动。所以要准确的描述其上各点的运动是不容易的，原因是什么呢？原因就是物体都有一定的大小和形状，各部分的运动情况一般来说并不一样！那大家想想，我们可以用什么方法来使我们对这些物体的描述变得简单呢？我们可以用一个点来代替这个物体。这样对这个物体的描述是不是就变得很简单啦！生活中，有没有把物体看成一个点来对其运动情况进行描述的？例如：追踪器导航战术板知识点二：质点知识点二：质点像这种可以忽略物体的大小和形状，而突出“物体具有质量”这个要素，把它简化为一个有质量的物质点，这样的点称为质点1、质点的定义：例如：例如我们数教室里有多少张桌子，这时就可以把桌子当做质点。因为我们数数是不用管桌子的大小和形状的2、将物体看作质点的条件（1）如果物体的大小和形状在研究问题的过程中可以忽略不计，就可以把物体看成质点（2）物体做平动。（一般情况下可以看作质点，要是题目中出现要求，就不能看作质点啦）质点是个理想化的模型理想化的模型，实际生活中并不存在3、物体可以视为质点的几种情况（1）研究物体的平动时，一般可将物体视为质点例：汽车在水平路面上行驶、从斜面上滑下来的木块等（2）物体虽然有转动，但相对于平动而言可以忽略其转动时，可把物体视为质点例：向前滚动的足球，我要研究它的路径时，也可以将足球视为质点（3）问题涉及的空间尺度远大于物体自身的大小时，物体自身的大小可以忽略不计，这时可将物体视为质点例：研究地球公转时，虽然地球很大，但相对于地球绕太阳的轨道的长度而言的话，地球的大小完全可以忽略，此时可将物体视为质点问题一问题一:地球可不可以看成一个点地球可不可以看成一个点.研究地球公转时，研究地球公转时，地球本身的大小和形地球本身的大小和形状是次要因素可忽略状是次要因素可忽略.可看成一个点可看成一个点.研究地球自转时，研究地球自转时，地球本身的大小和形地球本身的大小和形状不可忽略状不可忽略.不能看不能看成一个点成一个点.问题导航问题导航问题二问题二:乒乓球可不可以看成质点？乒乓球可不可以看成质点？问题导航问题导航1.研究乒乓球的运动轨迹时研究乒乓球的运动轨迹时;物体能否看成质点与物体本身的大小物体能否看成质点与物体本身的大小和形状无关和形状无关2.在研究上旋球或下旋球对接球的影响时；在研究上旋球或下旋球对接球的影响时；质点中常常会遇到的一些问题1、是不是体积很大的物体不能看作质点？2、是不是体积很小的物体就可以看作质点？3、是不是转动的物体就不可以看作质点？4、同一个物体不管在什么情况下都可以看作质点或都不能看做质点？v特别提醒：（1）物体能否看作质点与物体的大小无关（2）对于同一个物体有时可以看作质点，有时不能（3）不能说平动的物体一定能看作质点，而转动的物体一定不能看作质点，关键还是看研究的问题中物体的大小和形状是否可以忽略不计或是次要因素质点和几何中的点是一回事吗？相同点：都是没有大小和形状的。不同点：质点是实际物体的抽象，它具有一定的物理内涵，不仅具有物体的全部质量，而且是一个相对的物理概念。几何中的点是没有质量，仅表示位置，而且应该是绝对的小。下列关于质点的说法中，正确的是（）A质点是一个理想化的模型，实际并不存在B因为质点没有大小，所以与几何中心的点没有区别C凡是轻小的物体，都可看作质点 D如果物体的形状和大小在所研究的问题中属于无关或次要因素，就可以把物体看作质点AD下列情况中的运动物体，不能被看成质点的是（）A研究绕地球飞行时航天飞机的轨道 B研究飞行中直升飞机上的螺旋桨的转动情况C计算从北京开往上海的一列火车的运行时间 D计算在传送带上输送的工件数量B下列几种情况下的物体，哪些情况可将物体当作质点来处理（）A游乐场中，观察坐在翻滚过山车中的小孩的表情 B确定太空中的宇宙飞船位置C研究门的转动 D研究正在将货物吊起的起重机B在研究下述运动时，能把物体看作质点的是（）A研究地球的自转效应 B研究乒乓球的旋转效应C研究火车从南京到上海运行需要的时间 D研究一列火车通过长江大桥所需的时间C下列物体可看作质点的是（）A、做花样溜冰的运动员 B、远洋航行中的巨轮C、运行中的人造卫星 D、转动着的砂轮怎样判断动与静下面围绕几个例子进行讨论：（1）你和一位同伴正坐在一辆火车上，铁路边的人看到火车中的乘客是什么情况，而同伴认为你是怎样的？（2）地面上的人观察跳伞运动员运动是怎样的下落情况，而飞机驾驶员看跳伞员是怎样下落的？（3）地球在绕太阳转到，而我们却没有感觉到，这又是为什么呢？如何判断一个物体是运动的？所以要描述一个物体是运动还是静止的我们需要选择一个物体作为参考。被选为参考的这个物体是假定不动的。知识点三：参考系知识点三：参考系1、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，假定这个“其他物体”不动，观察研究对象相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化，以及怎样变化，这个用来做参考的物体，叫做参考系。v特别提醒：同一个物体的运动，选择的参考系不同，观察的结果可能不同。要比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系，若选择不同的参考系研究两个物体的运动，没有意义。2、参考系的选取原则（1）研究地面上物体的运动时，常选取地面或相对于地面静止的物体作为参考系（2）参考系的选取是任意的，但在实际问题中，参考系的选取应以研究问题方便、对运动的描述尽可能简单为基本原则v特别提醒：1、由于运动描述的相对性，凡是提到物体的运动，都应该明确它是相对于哪个参考系而言的。2、无论物体原来的运动情况如何，一旦这个物体被选为参考系，就认为他是静止的。3、参考系的四个性质（1）相对性：用来作为参考的物体都是假定不动的，被研究的物体运动还是静止，都是相对于参考系而言的。（2）任意性：参考系的选取具有任意性。任何物体都可以作为参考系。（3）同一性：在同一个问题中，若要研究多个物体的运动时或同一个物体不同阶段的运动，必须选择同一参考系。（4）差异性：描述同一物体的运动时，选择不同的参考系，观察的结果一般不同。活例活现活例活现 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。诗境中的相对运动诗境中的相对运动 诗中描述诗中描述诗中描述诗中描述了什么物体的了什么物体的了什么物体的了什么物体的运动？它是以运动？它是以运动？它是以运动？它是以什么物体为参什么物体为参什么物体为参什么物体为参考系的？考系的？考系的？考系的？你对诗人你对诗人你对诗人你对诗人关于关于关于关于“榆堤榆堤榆堤榆堤”、“云云云云”、“我我我我”的运动与静的运动与静的运动与静的运动与静止的说法有没止的说法有没止的说法有没止的说法有没有不同的认识有不同的认识有不同的认识有不同的认识？（4）敦煌曲子词中有这样的诗句：“满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行。”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是什么？（5）坐在校园读毛泽东的诗句“坐地日行八万里，巡天遥看一天河”时，感觉是静止不动的。这与诗句里的描述是是否矛盾？说明理由。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地面观察者看雨滴竖直下落时，坐在匀速前进的车厢中的乘客看雨滴是（）A向前运动B向后运动C倾斜落向前下方D倾斜落向后下方D在平直的公路上，甲乘汽车以10ms的速度运动，乙骑自行车以5 ms的速度运动，甲、乙的运动方向相同，甲在前，乙在后，则（）A甲观察到乙以5ms的速度靠近 B乙观察到甲以5 ms的速度远离C甲观察到乙以15 ms的速度远离 D乙观察到甲以15 ms的速度远离B要是运动方向相反，背对着朝两个方向运动时，哪个选项正确呢？相对着呢？如何确定物体的位置？若物体只在一条直线上运动，如何描述位置及位置变化？若在某平面（操场）上呢？文字描述方便吗？能精确吗？有没有简便又准确的方法？这是不是很方便？xo5m物体沿直线运动 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（coordinate system）。（1）坐标系名词解释 坐标系是在参考系的基础上抽象出来的概念，是抽象化的参考系。注意（2）坐标系的构成要素 直线坐标系数字原点单位长度正方向物理量的符号单位（3）坐标系的种类 一维坐标（直线坐标系）描述物体在一条直线上运动，即物体做一维运动时，可以以这条直线为 x 轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。如图所示，若某一物体运动到A点，此时它的位置坐标 xA3m，若它运动到B点，则此时它的坐标 xB2m（“”表示沿 x 轴负方向）。二维坐标（平面直角坐标系）描述物体在一平面内运动，即二维运动时，需采用两个坐标确定它的位置。AxyO22喷水抛物线x1y1yox三维坐标（立体坐标系）描述物体在空间的运动。xyzO用坐标系你能说出他们的位置吗?手持式GPS定位器此刻处于我国哪个城市的什么部位？科学漫步生活中的物理全球卫星定位系统（GPS）卫星测时测距导航/全球定位系统 Navigation Satellite Time and Ranging/Global Positioning System 确定地球物体的具体方位，提供准确时间。在地图上看到的经纬线，实际上就是在地球表面建立的坐标系人造卫星地面接收器信 号车载GPS定位系统科学探索的必备物GPS定位仪定位仪中所示位置知识点四：坐标系、引入坐标系的目的 为了定量的描述物体的运动情况，必须在参考系上建立坐标系，这样才能应用数学工具来研究运动。有了坐标系，就可以定量的描述某一时刻物体的位置，以及某一段时间内物体位置的变化。2、引入坐标系的意义3、坐标系的建立物体做直线运动直线坐标系（一维坐标系）物体在平面内运动平面坐标系（二维坐标系）物体在空间内运动空间坐标系（三维坐标系）高一上学期只学高一上学期只学习，直线运动习，直线运动v特别提醒：l坐标系相对于参考系是静止的l画坐标系时，必须标上原点、正方向和单位长度l物体在坐标系中的坐标值有正直也有负值，其正直、负值不表示大小，仅表示在参考点的哪一侧：正号表示在参考点的正向一侧，负号表示在参考点的负向一侧。l建立何种坐标系由物体是在直线上、平面内，还是在空间中运动而定。在一长直公路上某交通亭中心，公路为南北走向，规定向北为正方向。坐标系上有A、B两点，A的位置坐标为 ，B的位置坐标是 ，下列说法正确的是（）A A点位于交通亭中心南方50m处B A点位于交通亭中心北方50m处C B点位于交通亭中心南方30m处D B点位于交通亭中心北方30m处BC一个小球从距离地面4m的高处落下，被地面弹回，在距地面1m的地方被接住，坐标原点定在抛出点正下方2m处，坐标轴的正方向设为向下，则小球的抛出点、落地点、接住点的位置的坐标分别是（）A 2m,-2m,-1mB -2m,2m,1mC 4m,0m,1mD -4m,0m,-1mB知识的梳理质点 参考系 坐标系机械运动1、定义2、常见的形式质点1、定义2、判断条件3、可以作为质点的几种情况平动转动参考系1、概念2、选取原则3、四个性质坐标系1、引入坐标系的目的2、引入坐标系的意义特别提醒