高一物理质点参考系和坐标系-PPT.ppt

高一物理质点参考系和坐标系机械运动定义定义:物体得空间位置随时间得变化叫做机械运动 n在我们周围可以瞧到各种各样得运动:汽车行驶、江水咆哮、鸟儿飞翔、飞船运行等。物体得空间位置随时间得变化物体得空间位置随时间得变化,叫叫机机械运动械运动,它就是自然界最简单最基本它就是自然界最简单最基本得运动形式。得运动形式。在物理学中在物理学中,研究物体做机械运动得研究物体做机械运动得分支叫分支叫力学力学人类得认知规律:n运动及其描述:由浅入深由浅入深由表及里由表及里 怎样运动？怎样运动？怎样运动？怎样运动？(描述描述描述描述:文文文文字、物理量、图像字、物理量、图像字、物理量、图像字、物理量、图像)为何会运动？为何会运动？为何会运动？为何会运动？(因果分析因果分析因果分析因果分析)n问题问题1 1:该如何描述物体得运动呢？该如何描述物体得运动呢？n诗人用气势磅礴来描述大河中得水流,用矫捷如燕来描述运动员轻盈得舞姿,画家用汽车后面得线条来表示风,来描述车辆得飞驰。科学家呢科学家呢？n如:雄鹰在空中翱翔n 足球得飞滚n 树叶、纸张得飘落n 海浪得汹涌澎湃精确描述精确描述精确描述精确描述之难之难之难之难物理学家怎样描述下列物体得运动呢？物理学家怎样描述下列物体得运动呢？对于复杂得运动应该如何描述呢？对于复杂得运动应该如何描述呢？n 1、飞机以某速度从南京飞向北京所用时间。n 2、研究火车在城市之间运行快慢情况。n它们得大小形状不同,能否简化呢？我们就是否我们就是否我们就是否我们就是否要考虑飞机要考虑飞机要考虑飞机要考虑飞机本身大小？本身大小？本身大小？本身大小？车箱得颤动车箱得颤动车箱得颤动车箱得颤动我们考虑吗我们考虑吗我们考虑吗我们考虑吗？我们完全可以忽略某些次要因素我们完全可以忽略某些次要因素(如形状、如形状、大小大小),只关心主要得方面。只关心主要得方面。研究飞机在空中得位置、离开地面得高度、飞行得速研究飞机在空中得位置、离开地面得高度、飞行得速研究飞机在空中得位置、离开地面得高度、飞行得速研究飞机在空中得位置、离开地面得高度、飞行得速度、运动轨道等问题时度、运动轨道等问题时度、运动轨道等问题时度、运动轨道等问题时,需要考虑它本身得大小与形状需要考虑它本身得大小与形状需要考虑它本身得大小与形状需要考虑它本身得大小与形状吗？吗？吗？吗？因为飞机、火车得大小与形状在上述研究得因为飞机、火车得大小与形状在上述研究得问题中影响很小问题中影响很小,可忽略不计可忽略不计在物理学中为了研究得方便在物理学中为了研究得方便,可以用一个小可以用一个小点代替物体点代替物体这个有质量得点称为质点这个有质量得点称为质点大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静继续保持安静一一、质质点点定义定义:当物体得大小与形状在研究得问题中影响很小,可忽略不计时,可瞧成只具有质量得点,叫做质点、物理方法n1、质点(mass point)n (1)某些情况下某些情况下,将物体简化为一个将物体简化为一个 有质量得点得点n (2)理想化得得“物理模型物理模型”n 忽略次要因素:形状、大小等n 突出主要因素:具有质量(本质属性)矛盾得主矛盾得主矛盾得主矛盾得主次方面次方面次方面次方面物体都可以看物体都可以看作质点么？作质点么？思考思考(1)研究地球绕太阳得公转能否把地球视为一个质研究地球绕太阳得公转能否把地球视为一个质点呢？点呢？(2)研究地球上各处得季节变化时研究地球上各处得季节变化时,能否把它视为能否把它视为质点呢？质点呢？(3)一列沿京沪铁路运动得火车一列沿京沪铁路运动得火车,若研究它从上海若研究它从上海到北京得运动能否把它简化为一个质点？到北京得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得运动时研究火车通过南京长江大桥得运动时,能否把能否把它简化为一个质点呢？它简化为一个质点呢？(5)我们在欣赏跳水运动时我们瞧得就是什么我们在欣赏跳水运动时我们瞧得就是什么?质点小结质点小结:质点就是一种科学抽象质点就是一种科学抽象,就是一种理想化得模型。就是一种理想化得模型。质点就是对实际物体得近似质点就是对实际物体得近似,这也就是物理这也就是物理学中常用得一种重要得研究方法。学中常用得一种重要得研究方法。一个物体能否瞧成质点一个物体能否瞧成质点,取决于取决于它得形状与它得形状与大小在所研究问题中就是否可以忽略不计大小在所研究问题中就是否可以忽略不计,或或者者各点得运动情况就是否完全相同。而跟自各点得运动情况就是否完全相同。而跟自身体积得大小、质量得多少与运动速度得大小身体积得大小、质量得多少与运动速度得大小无关。无关。课课堂堂训训练练1、下列关于质点得说法中,正确得就是()A、体积很小得物体都可瞧成质点B、质量很小得物体都可瞧成质点C、无论物体得质量多大,只要物体得尺寸跟物体间距相比甚小时,就可以瞧成质点D、只有低速运动得物体才可瞧成瞧点,高速运动得物体不可瞧作质点C C脑筋急转弯脑筋急转弯:n1、自然界存在很多质点。n2、小得物体一定可以瞧作质点。n3、大得物体不能当作质点。n4、原子核一定可以当作质点。n5、研究运动员得长跑时,可以瞧作质点。n6、研究跳水运动员得运动时不能简化为质点。思维体操:n 如何解释小孩得如何解释小孩得静止？n 同一个物体,运动会不同？参参考考系系得得研研究究参参考考系系得得研研究究参考系得研究参考系得研究二、参考系定义定义:描述物体运动时,用来作参考(假定 为不动)得物体新沂市物理研究会新沂市物理研究会参考系小结n运动与静止就是相对于参考系得。运动与静止就是相对于参考系得。n参考系得选取就是任意得。参考系得选取就是任意得。n选择不同得参考系选择不同得参考系,观察得结果可能不一样观察得结果可能不一样,也也可能一样。可能一样。n选择参考系时选择参考系时,应使物体运动得描述尽可能应使物体运动得描述尽可能简单、方便。简单、方便。n比较两个物体得运动情况比较两个物体得运动情况,必须选择同一参考系必须选择同一参考系才有意义。才有意义。飞花两岸照船红,百里榆堤半日风。卧瞧满天云不动,不知云与我俱东。“云不动”就是以-为参考系。“云与我俱东”就是以-为参考系诗境中得相对运动诗境中得相对运动体会课课堂堂训训练练2、关于参考系得选取,下列说法正确得就是()A、参考系必须选取静止不动得物体 B、参考系必须就是与地面联系在一起得C、在空中运动得物体不能作为参考系 D、任何物体都可以作为参考系D Dn 文字描述方便吗？能精确吗？n 有没有简便又准确得方法？区分区分:定性与定量定性与定量笛卡儿发笛卡儿发笛卡儿发笛卡儿发明坐标系明坐标系明坐标系明坐标系n 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 得 位 置三、坐标系定义定义:为了定量地描述物体得位置及位置得变化,而需要在参考系上建立适当得坐标系5m0 0 x xn1、坐标系(coordinate system)建立得作用n2、坐标系得构成要素:n 原点、正方向、标度、n 物理量、单位三三、坐坐 标标 系系说一说 对于在平面上运动得物体对于在平面上运动得物体,例如例如冰场上得花样滑冰运动员冰场上得花样滑冰运动员,要描述她要描述她们得位置们得位置您认为应该怎样建立坐标您认为应该怎样建立坐标系？系？实实例例训训练练 3 3、如图所示如图所示,一辆自行车从青海新村出发沿青海路驶向一辆自行车从青海新村出发沿青海路驶向海中附校与海门中学方向海中附校与海门中学方向,我们怎样描述自行车得位置随我们怎样描述自行车得位置随时间得变化？时间得变化？青海新村：青海新村：00青海路青海路狮山路狮山路7：09海门中学海门中学7：12海中附校海中附校7：07青海桥青海桥7：03x(西西)0(西西)y y(南南)生活中得物理车载车载GPS定位系统定位系统1GPS导航系统就是以全球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、三维速度等信息得一种无线电导航定位系统。它由三部分构成,一就是地面控制部分,由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。二就是空间部分,由24颗卫星组成,分布在6个轨道平面。三就是用户装置部分,由GPS接收机与卫星天线组成。民用得定位精度可达10米内。生活中得物理nGPS:全球定位系统n(授时与测距导航系统-全球定位系统nnavigation system timing and rangingglobal positioning system)n 全球定位系统就是美国从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得新一代卫星导航与定位系统。n 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”。生活中得物理nGPS:全球定位系统n(授时与测距导航系统-全球定位系统nnavigation system timing and rangingglobal positioning system)n GPS系统包括三大部分:n (1)GPS卫星(空间部分)n(2)地面支撑系统(地面监控部分)n (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n1、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度得轨道面上,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颗静止轨道卫星与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。中国中国“北斗北斗”系统系统n北斗卫星导航系统BeiDou(PASS)Navigation Satellite System就是中国正在实施n北斗卫星导航系统介绍n得自主研发、独立运行得全球卫星导航系统,缩写为BDS1-2,与美国得GPS、俄罗斯得格洛纳斯、欧盟得伽利略系统兼容共用得全球卫星导航系统,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n北斗卫星导航系统由空间端、地面端与用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星与30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站与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)等其她卫星导航系统兼容得终端组成。n中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星与十六颗北斗导航卫星(其中,北斗-1A已经结束任务),将在系统组网与试验基础上,逐步扩展为全球卫星导航系统。n典型例题n1、在下列物体得运动中,可视作质点得物体有 ()nA、从北京开往广州得一列火车nB、研究转动得汽车轮胎nC、研究绕地球运动时得航天飞机nD、表演精彩芭蕾舞演员nE、参加一百米跑竞赛得运动员在冲刺过程中nF、在斜下推力得作用下,沿水平面滑动得箱子nG、计算子弹从枪口到靶心得飞行时间nH、测量子弹船过一张薄纸得时间。ACFGACFGn2、描述物体地运动,必须选择参考系,关于参考系,下列说法中正确地就是()n(A)早晨太阳从东方升起,参考系就是地面n(B)地球绕太阳近似做圆周运动,参考系就是太阳n(C)研究地面上物体得运动只能取地面为参考系n(D)在不同参考系中描述物体得运动,简繁程度会不同 ABD