质点参考系及坐标系.doc

金钥匙学校 高一物理运动的描述--------质点 参考系和坐标系
教学目标：
1．理解质点概念．
2．理解参考系的概念，并学会如何选取参考系．
3．如何用数学上的坐标轴与实际的物理情景结合起来建立坐标系．
重难点：
1． 参考系的选择
2． 看成质点条件的理解
机械运动
1．什么是机械运动?
物理学里把一个物体相对于另一个物体位置的改变叫机械运动，通常简称为运动。它包括平动、转动和振动等运动形式.
2．分类：
（1）平动：也称平移，运动物体上任意两点所连成的直线，在整个运动过程中始终保持平行，这种运动叫做“平动”。在同一时刻，平动物体上各点的速度和加速度均一样
（2）转动：运动物体上，除转动轴上各点外，其它各点都沿同一转动轴做圆周运动，各点的运动轨迹是以转动轴为中心的同心圆。
例如：
1.今天我们来学习一个最基本的物理概念：运动。说到运动，很多同学肯定会想，运动我们都知道，日常生活中太常见了，有必要专门学习吗？。好，既然大家都认为自己很了解运动，那下面我先来问大家一个问题：我们所处的这间教室是静止还是运动的？
2.那我想问一问大家：我们所在的地球是不是在转动呢？
3那么既然它在转动，在它上面的房屋是不是也跟着转动呢？从这样一个角度来看房屋不就是运动的吗？
4那房屋究竟是运动的还是静止的呢？
参考系
1．定义：为了研究物体的运动而假定为不动的物体，叫做参考系.
对同一个物体的运动，所选择的参考系不同，对它的运动的描述就会不同。通常以地球为参考系来研究物体的运动。
2．参考系的选取原则上是任意的，但在实际问题中，以研究问题方便、对运动的描述尽可能简单为原则；研究地面上运动的物体，一般选取地面上不动的物体为参考系
3宇宙间的一切物体，大到宇宙天体，小到分子、原子都处在永恒的运动中，所以运动是绝对的．平常说的静止，是指这个物体相对于其他另一个物体的位置没有发生变化，所以静止是相对的．
1．下列关于参考系的描述中，正确的是： （ ）
A．参考系必须是和地面连在一起的物体； B．被研究的物体必须沿与参考系的连线运动；
C．参考系必须是正在做匀速直线运动的物体或是相对于地面静止的物体；
D．参考系是为了研究物体的运动而假定为不动的那个物体；
2、甲、乙两车在同一条公路上向东行驶，甲车的速度大于乙车的速度，这时（ ）
A．以甲车为参考系，乙车在向东行驶 　B．以甲车为参考系，乙车在向西行驶
C．以乙车为参考系，甲车在向东行驶 　D．以乙车为参考系，甲车在向西行驶
3．关于参照物,下列说法正确的是（ ）
A．只有静止的物体才能作参照物 B．运动的物体不能作参照物
C．参照物的选取可以是任意的 D．判断一个物体是运动还是静止,无论怎样选取参照物,其结果一定相同。
质点
例：一列火车从北京开往上海，在计算运行时间时，可以忽略列车的长短，但是，同样这列火车，要计算它通过黄河铁路大桥所需时间时，必须考虑列车的长度
在物理学中，有些时候物体的大小形状及各部分的运动差异对我们所研究的问题影响不大，是次要因素，这时我们就可以将其忽略，把物体看成一个点，一个有质量的点。
（一）质点
１、质点的定义：用来代替物体的有质量的点叫做质点。即没有形状、大小而具有质量的一个点，质点具有物体的全部质量。
２、质点是人们为了使实际问题简化而引入的理想化模型。把实际问题简化，这是一种科学抽象的方法。
在一定条件下引入抽象化、理想化模型是物理学中常用的一种研究方法，是为了更好地探讨实际问题，这样做，不仅是允许的、而且是必要的。
物理学对实际问题的简化，不是随心所欲的，必须从实际出发，撇开不考虑的只能是与当前考察无关的因素，和对当前考察影响很小的次要因素。。
3、实际物体在下列三种情况下都可简化为质点：
（1）物体的大小和形状对研究问题的影响可忽略不计。一个物体能否看作质点，主要取决于物体的大小和形状在所研究的问题中是否属于次要的、可以忽略的因素，而不是仅仅取决于物体的大小。
（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。
如汽车在运行时，虽然车轮有转动，但我们关心的是车辆整体运动的快慢，故汽车可以看成质点。
1、下列说法中正确的是 ( )
A、体积、质量都极小的物体都能看成质点
B、当研究一列火车全部通过桥所需的时间时，因为火车上各点的运动相同，所以可以把火车视为质点
C、研究自行车的运动时，因为车轮在转动，所以无论研究哪方面，自行车都不能视为质点
D、各部分运动状态完全一致的物体可视为质点
2．下列关于质点的说法中，正确的是 （ ）
A．质点是一个理想化模型，实际上并不存在，所以，引入这个概念没有多大意义
B．只有体积很小的物体才能看作质点
C．凡轻小的物体，皆可看作质点
D．如果物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时，即可把物体看作质点
3．下列物体中，不能看作质点的是： （ ）
A．计算从北京开往上海的途中与上海距离时的火车；
B．研究航天飞机相对地球的飞行周期时，绕地球飞行的航天飞机；
C．沿地面翻滚前进的体操运动员；
D．比较两辆行驶中的车的快慢。
4．在研究物体的运动时，下列物体中可以当作质点处理的是
Ａ．为提高乒乓球运动员球技时，研究乒乓球的运动可作为质点来处理
Ｂ．在大海中航行的船，要确定它在大海的位置时，可以把它当作质点来处理
Ｃ．研究杂技演员在走钢丝的表演时，杂技演员可以当作质点来处理
Ｄ．研究地球的自转运动时，地球可以当作质点来处理

坐标系
物理研究中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坐标系(坐标系相对于参考系是静止的)。
一维 如何建立坐标系：
1、（作实物图的简化图）作一直线沿ABC所在的直线方向，据物体实际位置关系在直线上用点把它们标出。
2、确定正方向（任意，此处以正东为正方向）。
3、取原点（任意），并指出原点所代表的参照物。
4、标出位置坐标。A（-100），B（+100），C（+200）
领悟：坐标的正负表示物体是在原点正方向的一侧还是负方向的一侧，坐标值的大小表示物体到原点的距离。（位置坐标用X表示）
注意：原点的选择是任意的，一般情况下以参照物为原点，但没有要求一定以参照物为原点。
二维和三维
必要的时候我们还会用到二维坐标系和三维坐标系。
课后练习
1、下列情况中的物体，哪些可以看成质点（ ）
A．研究绕地球飞行时的航天飞机 B．研究汽车后轮上一点的运动情况的车轮
C．研究从北京开往上海的一列火车 D．研究在水平推力作用下沿水平地面运动的木箱

2、下述情况中的物体，可视为质点的是（ ）
A．研究小孩沿滑梯下滑 B．研究地球自转运动的规律
C．研究手榴弹被抛出后的运动轨迹 D．研究人造地球卫星绕地球做圆周运动

3、对于参考系，下列说法正确的是（ ）
A．参考系必须选择地面
B．研究物体的运动，参考系选择任意物体其运动情况是一样的
C．选择不同的参考系，物体的运动情况可能不同
D．研究物体的运动，必须选定参考系

4、甲物体以乙物体为参考系是静止的，甲物体以丙物体为参考系是运动的，那么，以乙物体为参考系，丙物体是（　）
A一定是静止的 B．一定是运动的 C．有可能是静止的或运动的　 D．无法判断

5、关于机械运动和参照物，以下说法正确的有（ ）
A. 研究和描述一个物体的运动时，必须选定参照物 B. 由于运动是绝对的，描述运动时，无需选定参照物 C. 一定要选固定不动的物体为参照物 D. 研究地面上物体的运动时，必须选地球为参照物

6、甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动，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
小结
1 质点 参考系和坐标系
机械运动：简称“运动”，指物体与物体间或是物体的一部分和另一部分间相对位置随时间发生改变的过程，是最基本、最简单、最普遍的运动形式.

物体和质点
参考系
坐标系
概念
用来代替物体的有质量的点.
描述物体的运动时，选择用来作参考的物体称为参考系.
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.
说明
（1）质点是一种科学抽象，是一种理想化的模型.
（2）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.
（3）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）运动和静止都是相对于参考系的.
（2）参考系的选取是任意的.
（3）选择不同的参考系，观察的结果可能不一样，也可能一样.
（4）选择参考系时，应使物体运动的描述尽可能简单、方便.
（5）比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系才有意义.
（1）描述直线运动的物体的位置变化，可以建立一维直线坐标系.
（2）描述平面上运动的物体的位置变化，可以建立二维平面直角坐标系.
（3）描述立体空间内运动的物体的位置变化，可以建立三维立体空间坐标系.

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